Том 33, номер 05, статья № 11

Волкова К. А., Аникин С. С., Михайлов Е. Ф., Ионов Д. В., Власенко С. С., Рышкевич Т. И. Сезонная и суточная изменчивость концентраций аэрозольных частиц вблизи Санкт-Петербурга. // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 05. С. 407–414. DOI: 10.15372/AOO20200511.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Проведен анализ данных измерений массовых концентраций PM1, PM2.5 и PM10 с помощью аэрозольного спектрометра GRIMM вблизи Санкт-Петербурга за 2016–2018 гг. Средние значения PM1, PM2.5 и PM10 за весь период измерений составляют 4,5; 4,8 и 4,9 мкг/м3 соответственно. Выполнено сравнение среднечасовых измерений концентраций PM10 со значениями аэрозольной оптической толщи (АОТ) на длине волны 500 нм для разных сезонов. Выявлено, что наилучшая корреляция между концентрацией РМ10 и АОТ достигается осенью. Согласно распределению по направлениям ветра максимальные концентрации PM10 соответствуют восточному направлению (со стороны Санкт-Петербурга). Проанализирована сезонная зависимость суточного хода массовой концентрации РМ10 от относительной влажности и высоты пограничного слоя атмосферы. Наиболее высокие концентрации РМ10 (в среднем около 8 мкг/м3) и максимальная амплитуда суточного хода наблюдаются в зимнее время.

Ключевые слова:

массовая концентрация PM1, PM2.5, PM10, аэрозольная оптическая толща, аэрозольный спектрометр, GRIMM, AERONET

Список литературы:

1. Anderson T.L., Charlson R.J., Schwartz S.E., Knutti R., Boucher O., Rodhe H., Heintzenberg J. Climate forcing by aerosols – a hazy picture // Science. 2003. V. 300, N 5622. P. 1103–1104. DOI: 10.1126/science. 1084777.
2. Andreae M.O., Merlet P. Emission of trace gases and aerosols from biomass burning // Glob. Biogeochem. Cycl. 2001. V. 15, N 4. P. 955–966.
3. Ginzburg A.S., Gubanova D.P., Minashkin V.M. Influence of natural and anthropogenic aerosols on global and regional climate // Rus. J. Gen. Chem. 2009. V. 79, N 9. P. 2062–2070.
4. Кондратьев К.Я. Лесные пожары как компонент природной экодинамики // Оптика атмосф. и океана. 2004. Т. 17, № 4. С. 279–292.
5. Carslaw K.S., Lee L.A., Reddington C.L., Pringle K.J., Rap A., Forster P.M., Mann G.W., Spracklen D.V., Woodhouse M.T., Regayre L.A., Pierce J.R. Large contribution of natural aerosols to uncertainty in indirect forcing // Nature. 2013. V. 503, N 7. P. 67–71.
6. Hallquist M., Wenger J.C., Baltensperger U., Rudich Y., Simpson D., Claeys M., Dommen J., Donahue N.M., George C., Goldstein A.H., Hamilton J.F., Herrmann H., Hoffmann T., Iinuma Y., Jang M., Jenkin M.E., Jimenez J.L., Kiendler-Scharr A., Maenhaut W., McFiggans G., Mentel Th.F., Monod A., Prévôt A.S.H., Seinfeld J.H., Surratt J.D., Szmigielski R., Wildt J. The formation, properties and impact of secondary organic aerosol: Current and emerging issues // Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 9, N 1. P. 5155–5236.
7. Stier P., Seinfeld J.H., Kinne S., Boucher O. Aerosol absorption and radiative forcing // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7, N 19. P. 5237–5261.
8. Плахина И.Н., Махоткина Е.Л. Аэрозольно-радиационный форсинг в атмосфере. Обзор современных данных // Ученые записки Рос. гос. гидрометеорол. ун-та. 2008. № 6. С. 20–37.
9. Katsouyanni K., Touloumi G., Samoli E., Gryparis A., Le Tertre A., Monopolis Y., Rossi G., Zmirou D., Bal­lester F., Boumghar A., Anderson H.R., Wojtyniak B., Paldy A., Braunstein R., Pekkanen J., Schindler C., Schwartz J. Confounding and effect modification in the short-term effects of ambient particles on total mortality: Results from 29 European cities within the APHEA2 project // Epidemiology. 2001. V. 12, N 5. P. 521–531.
10. Lu F., Xu D., Cheng Y, Dong S., Guo C., Jiang X. Systematic review and meta-analysis of the adverse health effects of ambient PM2.5 and PM10 pollution in the Chinese population // Environ. Res. 2015. V. 136. P. 196–204.
11. Yi O., Hong Y.C., Kim H. Seasonal effect of PM10 concentrations on mortality and morbidity in Seoul, Korea: A temperature-matched case crossover analysis // Environ. Res. 2010. V. 110. P. 89–95.
12. Бартенева О.Д., Никитинская Н.И., Сакунов Г.Г., Веселова Л.К. Прозрачность толщи атмосферы в видимой и ближней ИК-области спектра. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 224 с.
13. Кабанов Д.М., Сакерин С.М., Турчинович С.А. Солнечный фотометр для научного мониторинга (аппаратура, методики, алгоритмы) // Оптика атмосф. и океана. 2001. Т. 14, № 12. С. 1162–1169.
14. Mikhailov E.F., Mironov G.N., Pöhlker C., Chi X., Krüger M.L., Shiraiwa M., Förster J.-D., Pöschl U., Vlasenko S.S., Ryshkevich T.I., Weigand M., Kilcoyne A.L.D., Andreae M.O. Chemical composition, micro­structure, and hygroscopic properties of aerosol particles at the Zotino Tall Tower Observatory (ZOTTO), Siberia, during a summer campaign // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15. P. 8847–8869. DOI: 10.5194/acp15-8847-2015.
15. Chubarova N.Y. Seasonal distribution of aerosol properties over Europe and their impact on UV irradiance // Atmos. Meas. Tech. 2009. V. 2. P. 593–608.
16. Поддубный В.А., Сакерин С.М., Лужецкая А.П., Наговицына Е.С., Береснев С.А., Маркелов Ю.И. Исследования атмосферного аэрозоля на Среднем Урале методами спектральной солнечной фотометрии // Вестн. УрО РАН. 2013. Т. 2, № 44. С. 37–53.
17. Сакерин С.М., Береснев С.А., Кабанов Д.М., Корниенко Г.И., Николашкин С.В., Поддубный В.А., Тащилин М.А., Турчинович Ю.С., Holben B.N., Smirnov A. Анализ подходов моделирования годового и спектрального хода аэрозольной оптической толщи атмосферы в регионах Сибири и Приморья // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 12. C. 1047–1058; Sakerin S.M., Beresnev S.A., Kabanov D.M., Kornienko G.I., Nikolashkin S.V., Poddubny V.A., Tashchilin M.A., Turchinovich Yu.S., Holben B.N., Smirnov A. Analysis of approaches to modeling the annual and spectral behaviors of atmospheric aerosol optical depth in Siberia and Primorye // Atmos. Ocean. Opt. 2015. V. 28, N 2. P. 145–157.
18. Smirnov A., Holben B.N., Lyapustin A., Slutsker I., Eck T.F. AERONET processing algorithms refinement. AERONET Workshop, May 10–14, El Arenosillo, Spain. 2004. 18 p.
19. Губанова Д.П., Беликов И.Б., Еланский Н.Ф., Скороход А.И., Чубарова Н.Е. Изменчивость приземной концентрации аэрозолей PM2.5 в г. Москве по наблюдениям в Метеорологической обсерватории МГУ // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 12. С. 1033–1042; Gubanova D.P., Belikov I.B., Elansky N.F., Skorokhod A.I., Chubarova N.E. Variations in PM2.5 Surface Concentration in Moscow according to Observations at MSU Meteorological Observatory // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 290–299.
20. Jinyuan Xin, Chongshui Gong, Zirui Liu, Zhiyuan Cong, Wenkang Gao, Tao Song, Yuepeng Pan, Yang Sun, Dongsheng Ji, Lili Wang, Guiqian Tang, Yuesi Wang. The observation-based relationships bet­ween PM2.5 and AOD over China // J. Geophys. Res. 2016. V. 121, N 18. P. 10701–10716.
21. Zheng C., Zhao C., Zhu Y., Wang Y., Shi X., Wu X., Chen T., Wu F., Qiu Y. Analysis of influential factors for the relationship between PM (2.5) and AOD in Beijing // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17, N 21. P. 13473–13489. DOI: 10.5194/acp-17-13473-2017.
22. Ивлев Л.С., Довгалюк Ю.А. Физика атмосферных аэрозольных систем. СПб.: НИИХ СПбГУ, 1999. 194 с.
23. URL: http://www.infoeco.ru (last access: 4.12.2019).
24. Доклад об экологической ситуации в Санкт-Петербурге в 2017 году // И.А. Серебрицкий (ред.). СПб.: Сезам-принт, 2018. С. 158.
25. Волкова К.А., Поберовский А.В., Тимофеев Ю.М., Ионов Д.В., Holben B.N., Smirnov A., Slutsker I. Аэрозольные оптические характеристики по данным измерений солнечного фотометра CIMEL (АЕRONET) вблизи Санкт-Петербурга // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 6. С. 425–431; Volkova K.A., Poberovsky A.V., Timofeev Yu.M., Ionov D.V., Holben B.N., Smirnov A., Slutsker I. Aerosol optical characteristics retrieved from CIMEL sun photometer measurements (AERONET) near St. Petersburg // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 6. P. 635–641.
26. Birch M.E., Cary R.A. Elemental carbon-based method for monitoring occupational exposures to particulate diesel exhaust // Aerosp. Sci. Technol.1996. V. 25, N 3. P. 221–241.
27. Власенко С.С., Волкова К.А., Ионов Д.В., Рышкевич Т.И., Иванова О.А., Михайлов Е.Ф. Изменчивость углеродсодержащей фракции атмосферного аэрозоля вблизи Санкт-Петербурга // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2019. Т. 55, № 6. С. 147–156.
28. Holben B.N., Eck T.I., Slutsker I., Tanre D., Buis J.P., Setzer A., Vemote E., Reagan J.A., Kaufman Y.J., Nakajima T., Lavenu F., Jankowiak I., Smirnov A. AERONET–A Federated instrument network and data archive for aerosol characterization // Remote Sens. Environ. 1998. V. 66, N 1. P. 1–16.
29. Dubovik O., King M.D. A flexible inversion algorithm for retrieval of aerosol optical properties from Sun and sky radiance measurements // J. Geophys. Res. D. 2000. V. 105. P. 20673–20696.
30. Smirnov A., Holben B.N., Eck T.F., Dubovik O., Slutsker I. Cloud-screening and quality control algorithms for the AERONET database // Remote Sens. Environ. 2000. V. 73. P. 337–349.
31. Giles D., Holben B.N., Smirnov A., Eck T.F., Slutsker I., Sorokin M., Schafer J., Sinyuk A. Evaluation of AERONET AOD measurements in the Version 3 database // 10th Ann. Yoram Kaufman Memorial Sympos. 2016. 20 p.
32. Schuster G.L., Dubovik O., Holben B.N. Angstrom exponent and bimodal aerosol size distributions // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. P. D07207.
33. Dubovik O., Smirnov A., Holben B., King M., Kaufman Y., Eck T., Slutsker I. Accuracy assessments of aerosol optical properties retrieved from Aerosol Robostic Network (AERONET) Sun and sky radiance measurements // J. Geophys. Res. D. 2000. V. 105, N 8. Р. 9791–9806.
34. Xin J., Gong C., Liu Z., Cong Z., Gao W., Song T., Pan Y., Sun Y., Ji D., Wang L. The observation-based relationships between PM2.5 and AOD over China // J. Geophys. Res.: Atmos. 2016. V. 121. DOI: 10.1002/ 2015JD024655.
35. Ионов Д.В., Поберовский А.В. Изменчивость содержания оксидов азота в приземном слое по данным наблюдений в Петергофе // Метеорол. и гидрол. (в печати)
36. Кузнецова И.Н., Глазкова А.А., Шалыгина И.Ю., Нахаев М.И., Архангельская А.А., Звягинцев А.М., Семутникова Е.Г., Захарова П.В., Лезина Е.А. Сезонная и суточная изменчивость концентраций взвешенных частиц в приземном воздухе жилых районов Москвы // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 6. С. 473–482.