Том 31, номер 05, статья № 10

pdf Сафатов А. С., Агафонов А. П., Аршинов М. Ю., Бакланов А. М., Белан Б. Д., Буряк Г. А., Фофонов А. В., Генералов В. М., Козлов А. С., Лаптева Н. А., Малышкин С. Б., Марченко Ю. В., Олькин С. Е., Резникова И. К., Сергеев А. Н., Симоненков Д. В., Терновой В. А., Туманов Ю. В., Шмаргунов В. П. Комплексная оценка качества атмосферного воздуха в г. Геленджике. // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т. 31. № 05. С. 403–416. DOI: 10.15372/AOO20180510.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Качество атмосферного воздуха определяется концентрациями некоторых газовых загрязнителей и массовой концентрацией аэрозольных частиц в различных размерных фракциях. Широкий спектр загрязнителей атмосферы как в газовой, так и в аэрозольной фазах изучался в июле 2009 г. в районе г. Геленджика одновременно в нескольких наземных точках, в акватории бухты и на высотах до 2200 м. Таких комплексных экспериментов в изучаемом регионе ранее не проводилось. Для аэрозольных частиц определялись: распределение по размерам частиц от 3 нм до 32 мкм, элементный состав частиц (23 элемента), концентрации полиароматических углеводородов (14 соединений), ненасыщенных углеводородов, суммарного белка, некоторых биотоксинов и жизнеспособных микроорганизмов. Построены поля концентраций различных загрязнителей воздуха и интегрального индекса загрязнения атмосферы с использованием математической модели распространения примесей в приземном слое атмосферы и данных о реальных гидрометеорологических условиях в период проведения экспериментов. Полученные данные позволили оценить присутствие различных загрязнителей в атмосфере и рассчитать интегральный индекс загрязнения атмосферы в районе г. Геленджика. Среднесуточные значения измеренных концентраций загрязнителей сравнивались с соответствующими предельно-допустимыми концентрациями. Практически все они оказались меньше предельно-допустимых концентраций; интегральный индекс загрязнения атмосферы в районе г. Геленджика не превосходил единицы. Следовательно, атмосфера города в период проведения экспериментов не содержала загрязнителей в существенных количествах.

Ключевые слова:

загрязнения воздуха, качество воздуха, химический состав аэрозоля, биологический состав аэрозоля, источники аэрозоля, PMx

Список литературы:

1. Уорк К., Уорнер С. Загрязнение воздуха. Источники и контроль. М.: Мир, 1980. 544 с.
2. Zhang Y.H., Hu M., Zhong L.J., Wiedensohler A., Liu S.C., Andreae M.O. Wang W., Fan S.J. Regional integrated experiments on air quality over Pearl River Delta 2004 (PRIDE-PRD2004): Overview // Atmos. Environ. 2008. V. 42, N 25. P. 6157–6173.
3. Balcilar I., Zararsiz A., Kalayci Y., Doğan G., Tuncel G. Chemical composition of Eastern Black Sea aerosol – preliminary results // Sci. Total. Environ. 2014. V. 488–489. P. 422–428. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2013.12.023.
4. Marć M., Tobiszewski M., Zabiegała B., de la Guardia M., Namieśnik J. Current air quality analytics and monitoring: A review // Anal. Chim. Acta. 2015. V. 853. P. 116–126. DOI: 10.1016/j.aca.2014.10.018.
5. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Воронецкая Н.Г., Головко А.К., Давыдов Д.К., Козлов А.С., Певнева Г.С., Симоненков Д.В., Фофонов А.В. Органический аэрозоль в атмосфере Сибири и Арктики. Ч. 1. Географические особенности и временная динамика // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 8. С. 716–722.
6. Стародымова Д.П., Виноградова А.А., Шевченко В.П., Захарова Е.В., Сивонен В.В., Сивонен В.П. Элементный состав приземного аэрозоля у северо-западного побережья Кандалакшского залива Белого моря // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 11. С. 956–961; Starodymovа D.P., Vinоgradovа А.А., Shеvchenkо V.P., Zаkharovа Е.V., Sivоnеn V.V., Sivоnеn V.P. Elemental composition of near-groubd aerosol near the Northwestern Coast of Kandalaksha Bay of the White Sea // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 1. P. 181–186.
7. Monks P.S., Granier C., Fuzzie S., Stohl A., Williams M.L., Akimoto H., Amann M., Baklanov A., Baltensperger U., Bey I., Blake N., Blake R.S., Carslaw K., Cooper O.R., Dentenero F., Fowler D., Fragkou E., Frost G.J., Generoso S., Ginoux P., Grewe V., Guenther A., Hansson H.C., Henne S., Hjorth J., Hofzumahaus A., Huntrieser H., Isaksen I.S.A., Jenkin M.E., Kaiser J., Kanakidou M., Klimont Z., Kulmala M., Laj P., Lawrence M.G., Lee J.D., Liousse C., Maione M., McFiggans G., Metzger A., Mieville A., Moussiopoulos N., Orlando J.J., O'Dowd C.D., Palmer P.I., Parrish D.D., Petzold A., Platt U., Pöschl U., Prévôt A.S.H., Reeves C.E., Reimann S., Rudich Y., Sellegri K., Steinbrecher R., Simpson D., ten Brink H., Theloke J., van der Werf G.R., Vautard R., Vestreng V., Vlachokostas C., von Glasow R. Atmospheric composition change – global and regional air quality // Atmos. Environ. 2009. V. 43, N 33. P. 5268–5350.
8. Després V.R., Huffman J.A., Burrows S.M., Hoose C., Safatov A.S., Buryak G., Fröhlich-Nowoisky J., Elbert W., Andreae M.O., Pöschl U., Jaenicke R. Primary biological aerosols in the atmosphere: Observations and relevance // Tellus B. 2012. V. 64. P. 1–58. DOI: 10.3402/tellusb.v64i0.15598.
9. Joy E.A., Horne B.D., Bergstrom S. Addressing air quality and health as a strategy to combat climate change // Ann. Intern. Med. 2016. V. 164, N 9. P. 626–627. DOI: 10.7326/M16-0507.
10. Larr A.S., Neidell M. Pollution and climate change // Future Child. 2016. V. 26, N 1. P. 93–113.
11. Pope C.A. III Mortality effects of longer term exposures to fine particulate air pollution: Review of recent epidemiological evidence // Inhal. Toxicol. 2007. V. 19, N 1. P. 33–38.
12. Gordon T. Linking health effects to PM components, size, and sources // Inhal. Toxicol. 2007. V. 19, N 1. P. 3–6.
13. Anderson H.R. Air pollution and mortality: A history // Atmos. Environ. 2009. V. 43, N 1. P. 142–152.
14. Fang Y., Naik V., Horowitz L.W., Mauzerall D.L. Air pollution and associated human mortality: The role of air pollutant emissions, climate change and methane concentration increases from the preindustrial period to present // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13. P. 1377–1394. DOI: 10.5194/acp-13-1377-2013.
15. Kim K.-H., Kabir E., Kabir S. A review on the human health impact of airborne particular matter // Environ. Int. 2015. V. 74. P. 136–143. DOI: 10.1016/j.envint.2014.10.005.
16. Brunekreef B., Maynard R.L. A note on the 2008 EU standards for particulate matter // Atmos. Environ. 2008. V. 42, N 26. P. 6425–6430.
17. Krzyzanowski M., Cohen A. Update of WHO air quality guidelines // Air Qual. Atmos. Health. 2008. V. 1. P. 7–13. DOI: 10.1007/s11869-008-0008-9.
18. Vahlsing C., Smith K.R. Global review of national ambient air quality standards for PM10 and SO2 (24 h) // Air Qual. Atmos. Health. 2012. V. 5, N 4. P. 393–399.
19. Brunekreef B., Kunzil N., Pekkanen J., Annesi-Maesano I., Forsberg B., Sigsgaard T., Keuken M., Forastiere F., Barry M., Querol X., Harrison R. Clear air in Europe: Beyond the horizon? // Eur. Respire. J. 2015. V. 45. P. 7–10. DOI: 10.1183/09031936.00186114.
20. Kuklinska K., Wolska L., Namiesnik J. Air quality policy in the U.S. and the EU – a review // Atmos. Pollut. Res. 2015. V. 6, N 1. P. 129–137.
21. Qiao X., Jaffe D., Tang Y., Bresnahan M., Song J. Evaluation of air quality in Chengdu, Sichuan Basin, China: Are China’s air quality standards sufficient yet? // Environ. Monit. Assess. 2015. V. 187, N 5. P. 250. DOI: 10.1007/s10661-015-4500-z.
22. РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы. М.: Госкомгидромет СССР, 1991. 693 с.
23. Review of the National Ambient Air Quality Standards for Particulate Matter: Policy Assessment of Scientific and – Technical Information – OAQPS Staff Paper // EPA, US. 1996. N EPA-452/R-96-013. URL: https://www3.epa.gov / ttn / naaqs / standards / pm / data / 1996pmstaffpaper.pdf (last access: 13.11.2017).
24. Тимофеев Ю.М., Виролайнен Я.А., Смышляев С.П., Моцаков М.А. Озон над Санкт-Петербургом: сопоставление экспериментальных и модельных данных // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 1. С. 20–26; Тimofeyev Yu.М., Virоlainen Ya.А., Smyshlyaev S.P., Моtsakov М.А. Ozone over St.Petersburg: Comparison of experimental data and numerical simulation // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 3. P. 263–268.
25. Reich B.J., Fuentes M., Burke J. Analysis of the effects of ultrafine particulate matter while accounting for human exposure // Environmetrics. 2008. V. 20, N 2. P. 131–146.
26. Helleburst S., Allanic A., O’Connor I.P., Jourdan C., Healy D., Sodeau J.R. Sources of ambient concentrations and chemical composition of PM2.5–0.1 in Cork Harbour, Ireland // Atmos. Res. 2010. V. 95, N 2–3. P. 136–149.
27. Spindler G., Brüggemann E., Gnauk T., Grüner A., Müller K., Herrmann H. A four-year size-segregated characterization study of particles PM10, PM2.5, and PM1 depending on air mass origin at Melpitz // Atmos. Environ. 2010. V. 44, N 2. P. 164–173.
28. Quiencey P., Butterfield D. Ambient air particulate matter PM10 and PM2.5: Developments in European measurement methods and legislation // Biomarkers. 2009. V. 14, N 1. P. 34–38.
29. Порядин А.Ф., Хованский А.Д. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды. М.: НУМЦ Минприроды России, ИД Прибой, 1996. 350 с.
30. ГОСТ 17.2.1.03-84. Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1984. 12 с.
31. ГН 2.1.6.1338-03. Гигиенические нормативы. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. М.: СТК Аякс, 2003. 84 с.
32. ГН 2.1.6.2604-10. Гигиенические нормативы. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. Доп. 8 к ГН 2.1.6.1338-03. Гигиенические нормативы. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010. 5 с.
33. Bardouki H., Liakakoku H., Economou C., Sciare J., Smolik J., Ždimal V., Eleftherriadis K., Lazaridis M., Dye C., Mihalopoulos N. Chemical composition of size-resolved atmospheric aerosols in the Eastern Mediterranean during summer and winter // Atmos. Environ. 2003. V. 37, N 2. P. 195–208.
34. Kroll J.H., Seinfeld J.H. Chemistry of secondary organic aerosol: Formation and evolution of low-volatility organics in the atmosphere // Atmos. Environ. 2008. V. 42, N 16. P. 3593–3624.
35. Brook J.R., Demerjian K.L., Hidy G., Molina L.T., Pennell W.T., Scheffe R. New directions: Results-oriented multi-pollutant air quality management // Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 43, N 12. P. 2091–2093.
36. Zelenyuk A., Ezell M.J., Perraud V., Johnson S.N., Bruns E.A., Yu Y., Imre D., Alexander M.L., Finlayson-Pitts B.J. Characterization of organic coatings on hygroscopic salt particles and their atmospheric impacts // Atmos. Environ. 2010. V. 44, N 9. P. 1209–1218.
37. Pöschl U. Atmospheric aerosols: Composition, transformation, climate and health effects // Angew. Chem. 2005. V. 44, N 46. P. 7520–7540.
38. Boobis A., Budinsky R., Collie S., Crofton K., Embry M., Felter S., Hertzberg R., Kopp D., Mihlan G., Mumtaz M.M., Price P., Solomon K., Teuschler L., Yang R., Zaleski R. Critical analysis of literature on low-dose synergy for use in screening chemical mixtures for risk assessment // Crit. Rev. Toxicol. 2011. V. 41, N 5. P. 369–383.
39. Как организовать общественный экологический мониторинг. Руководство для общественных организаций / под ред. М.В. Хотулевой. 1997. 256 с.
40. Ankilov A., Baklanov A., Colhoun M., Enderle K.-H., Gras J., Julanov Yu., Kaller D., Lindner A., Lushnikov A.A., Mavliev R., McGovern F., Mirme A., O'Connor T.C., Podzimek J., Preining O., Reischl G.P., Rudolf R., Sem G.J., Szymanski W.W., Tamm E., Vrtala A.E., Wagner Р.E., Winklmayr W., Zagaynov V. Intercomparison of number concentration measurements by various aerosol particle counters // Atmos. Res. 2002. V. 62, N 3–4. P. 177–207.
41. Фильтры АФА. Каталог-справочник. М.: Атомиздат, 1970. 43 с.
42. РД 52.04.333-93. Хроматографический метод определения содержания хлоридов, нитратов, сульфатов, лития, натрия, аммония и калия в атмосферных осадках. М.: Государственный комитет РФ по гидрометеорологии, 1993. 13 с.
43. You W.W., Haugland R.P., Ryan D.K., Haugland R.P. 3-(4-Carboxybenzoyl)quinoline-2-carboxaldehyde, a reagent with broad dynamic range for the assay of proteins and lipoproteins in solution // Anal. Biochem. 1997. V. 244, N 2. P. 277–282.
44. РД 52.44.589-97. Определение массовой концентрации приоритетных полициклических ароматических углеводородов в атмосферном воздухе. Методика выполнения измерений методом обращенной жидкостной хроматографии. М.: Институт глобального климата и экологии, 1997.
45. РД 52.24.476-2007. Массовая концентрация нефтепродуктов в водах. Методика выполнения измерений ИК-фотометрическим методом. Ростов-на-Дону: Гидрохимический институт, 2007. 33 с.
46. Lang-Yona N., Lehahn Y., Herut B., Burshtein N., Rudich Y. Marine aerosol as possible source for endotoxins in coastal areas // Sci. Total Environ. 2014. V. 499. P. 311–318. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2014.08.054.
47. Сергеев А.Н., Сафатов А.С., Агафонов А.П., Андреева И.С., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Буряк Г.А., Генералов В.М., Захарова Ю.Р., Лаптева Н.А., Олькин С.Е., Панченко М.В., Парфeнова В.В., Резникова И.К., Симоненков Д.В., Теплякова Т.В., Терновой В.А. Сравнение присутствия химических и биологических маркеров в поверхностном микрослое воды акваторий курортных зон оз. Байкал и в атмосферном аэрозоле этого региона // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 6. С. 585–594; Sеrgееv А.N., Sаfаtоv А.S., Аgаfоnоv А.P., Аndreevа I.S., Аrshinov М.Yu., Bеlаn B.D., Buryak G.А., Gеnеrаlоv V.М., Zаkharovа Yu.R., Lаptevа N.А., Оl’kin S.Е., Pаnchenkо М.V., Pаrfenovа V.V., Rеznikovа I.K., Simonenkov D.V., Теplyakovа Т.V., Теrnovoi V.А. Comparison of the presence of chemical and biomarkers in the surface microlayer in water areas of health resort zones of Lake Baikal and in atmospheric aerosol of this region // Atmos. Ocean. Opt. 2009. V. 22, N 4. P. 467–477.
48. Десятков Б.М., Сарманаев С.Р., Бородулин А.И. Численно-аналитическая модель переноса аэрозолей в термически стратифицированном пограничном слое атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 1996. Т. 9, № 6. С. 815–820.
49. Бородулин А.И., Десятков Б.М., Ярыгин А.А. Модель распространения атмосферных примесей в пограничном слое атмосферы. Программа для ЭВМ. 2006. Зарегистрирована Федеральным Институтом промышленной собственности РОСПАТЕНТа. Рег. номер 2007610293. 16 января 2007 г.
50. Десятков Б.М., Лаптева Н.А. Метод построения оптимальной сети станций мониторинга выбросов газов и аэрозолей // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 4. С. 354–359.
51. Kopanakis I., Eleftheriadis K., Mihalopoulos N., Lydakis-Simantiris N., Katsivela E., Pentari D., Zarmpas P., Lazaridis M. Physico-chemical characteristics of particulate matter in the Eastern Mediterranean // Atmos. Res. 2012. V. 106. P. 93–107. DOI: 10.1016/j.atmosres.2011.11.011.
52. Koulouri E., Saarikoski S., Theodosi C., Markaki Z., Gerasopoulos E., Kouvarakis G., Makela T., Hillamo R., Mihalopoulos N. Chemical composition and sources of fine and coarse aerosol particles in the Eastern Mediterranean // Atmos. Environ. 2008. V. 42, N 26. P. 6542–6550.
53. Querol X., Alastuey A., Pey J., Cusak M., Pérez N., Mihalopoulos M., Theodosi C., Gerasopoulos E., Kubilay N., Koçak M. Variability in regional background aerosols within the Mediterranean // Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 9, N 14. P. 4575–4591.
54. Adachi K., Buseck P.R. Changes in shape and composition of sea-salt particles upon aging in an urban atmosphere // Atmos. Environ. 2015. V. 100. P. 1–9. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2014.10.036.
55. Zieliński T. Studies of aerosol physical properties in coastal area // Aerosol Sci. Technol. 2004. V. 38, N 5. P. 513–524.
56. Perrino C., Caneperi S., Catrambone M., Dalla Torre S., Rantica E., Sargolini T. Influence of natural events on the concentration and composition of atmospheric particulate matter // Atmos. Environ. 2009. V. 43, N 31. P. 4766–4779.
57. Aerosols – Science and Technology / I.E. Agranovski (ed.). Wienheim: Wiley-VCH, 2010. 463 p.
58. Bates T.S., Quinn P.K., Frossard A.A., Russell L.M., Hakala J., Petäjä T., Kulmala M., Covert D.S., Cappa C.D., Li S.-M., Hayden K.L., Nuaaman I., McLa- ren R., Massoli P., Canagaranta M.R., Onasch T.B., Sueper D., Worsnop D.R., Keene W.C. Measurements of ocean derived aerosol off the coast of California // J. Geophys. Res. 2012. V. 117, N D21. P. D00V15. DOI: 10.1029/2012JD017588.
59. Tong Y., Lighthart B. Diurnal distribution of total and culturable atmospheric bacteria at a rural site // Aerosol Sci. Technol. 1999. V. 30, N 2. P. 246–254.
60. Tong Y., Lighthart B. The annual bacterial particle concentration and size distribution in the ambient atmosphere in a rural area of the Willamette Valley, Oregon // Aerosol Sci. Technol. 2000. V. 32, N 5. P. 393–403.
61. Сафатов А.С., Теплякова Т.В., Белан Б.Д., Буряк Г.А., Воробьева И.Г., Михайловская И.Н., Панченко М.В., Сергеев А.Н. Концентрация и изменчивость состава микромицетов в атмосферном аэрозоле юга Западной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 9. С. 901–907; Sаfаtоv А.S., Теplyakovа Т.V., Bеlаn B.D., Buryak G.А., Vоrоb’evа I.G., Мikhailovskaya I.N., Pаnchenkо М.V., Sеrgееv А.N. Atmospheric aerosol fungi concentration and diversity in the Sounth of Western Siberia // Atmos. Ocean. Opt. 2010. V. 23, N 1. P. 73–80.
62. Burrows S.M., Elbert W., Lawrence M.G., Pöschl U. Bacteria in the global atmosphere – Part 1: Review and synthesis of literature data for different ecosystems // Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 9, N 23. P. 9263–9280.