Том 37, номер 06, статья № 9

Аннотация:

Газообразная элементарная ртуть (GEM) является преобладающей формой ртути в атмосфере. В результате осаждения она поступает в наземные и водные экосистемы, где в дальнейшем преобразуется в экотоксикант – метилртуть. Работа посвящена изучению GEM в атмосферном воздухе и общей ртути в атмосферных осадках в Южном Прибайкалье. Отбор проб проводился на станции мониторинга Листвянка (51,9° с.ш., 104,4° в.д.) в 2022–2023 гг. Концентрация ртути в воздухе измерялась газоанализатором РА-915АМ (Санкт-Петербург, Россия). Концентрация общей ртути в атмосферных осадках определялась по методике ПНД Ф 14.1:2:4.271-2012, метод А (перманганатная минерализация). За период исследования концентрация GEM в атмосферном воздухе составила в среднем 1,61 нг/м³; коэффициент парной корреляции между Hg⁰ и SО₂ – 0,47; между Hg⁰ и NО₂ – 0,44; в 12 случаях отмечена сильная положительная корреляция (коэффициент > 0,9) между Hg⁰, SО₂ и NО₂. Средневзвешенное содержание общей ртути в атмосферных осадках составило 44 нг/л, медиана – 29 нг/л, максимальное значение – 282 нг/л. Для каждого эпизода повышения концентрации ртути свыше 2,0 нг/м³ рассчитаны обратные траектории движения воздушных масс с помощью модели HYSPLIT. Траекторный анализ также подтвердил наше предположение об едином типе источника ртути и малых газовых примесей. Дополнены существующие представления о содержании ртути в атмосфере Южного Прибайкалья. Установлено, что несмотря на значительное удаление от крупных городов, содержание ртути в атмосферных осадках на побережье оз. Байкал сопоставимо с результатами, полученными в городских агломерациях Непала, Канады, Кореи, Китая.

Ключевые слова:

элементарная газообразная ртуть, общая ртуть, атмосферные осадки, атмосферный воздух, HYSPLIT, Южное Прибайкалье

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Yu B., Yang L., Liu H., Xiao C., Bu D., Zhang Q., Fu J., Zhang Q., Cong Z., Liang Y., Hu L., Yin Y., Shi J., Jiang G. Tracing the transboundary transport of mercury to the Tibetan Plateau using atmospheric mercury isotopes // Environ. Sci. Technol. 2022. V. 56, N 3. P. 1568–1577. DOI: 10.1021/acs.est.1c05816.
2. Emep. Heavy Metals: Analysis of long-term trends, country-specific research and progress in mercury regional and global modelling / Meteorological Synthesizing Centre – East; Chemical Co-Ordinating Centre. Report 2. 2015. URL: http://www.msceast.org/index. php/reports.
3. Qin X., Dong X., Tao Z., Wei R., Zhang H., Guo Q. Tracing the transboundary transport of atmospheric Particulate Bound Mercury driven by the East Asian monsoon // J. Hazard. Mater. 2023. V. 446. P. 130678. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2022.130678.
4. Langford N.J., Ferner R.E. Toxicity of mercury // J. Hum. Hypertens. 1999. V. 13, N 10. P. 651–656. DOI: 10.1038/sj.jhh.1000896.
5. Pavithra K.G., SundarRajan P., Kumar P.S., Rangasamy G. Mercury sources, contaminations, mercury cycle, detection and treatment techniques: A review // Chemosphere. 2023. V. 312. P. 137314. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.137314.
6. Brooks S., Arimoto R., Lindberg S., Southworth G. Antarctic polar plateau snow surface conversion of deposited oxidized mercury to gaseous elemental mercury with fractional long-term burial // Atmos. Environ. 2008. V. 42, N 12. P. 2877–2884. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.137314.
7. Lindqvist O., Rodhe H. Atmospheric mercury – a review // Tellus B. 1985. V. 37, N 3. P. 136–159. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2007.05.029.
8. Ye Z., Mao H., Lin C.J., Kim S.Y. Investigation of processes controlling summertime gaseous elemental mercury oxidation at midlatitudinal marine, coastal, and inland sites // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16, N 13. P. 8461–8478. DOI: 10.5194/acp-16-8461-2016.
9. Horowitz H.M., Jacob D.J., Zhang Y., Dibble T.S., Slemr F., Amos H.M., Schmidt J.A., Corbitt E.Y., Marais E.A., Sunderland E.M. A new mechanism for atmospheric mercury redox chemistry: Implications for the global mercury budget // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17, N 10. P. 6353–6371. DOI: 10.5194/acp-17-6353-2017.
10. Zhang Y.X., Jacob D.J., Horowitz H.M., Chen L., Amos H.M., Krabbenhoft D.P., Slemr F., St Louis V.L., Sunderland E.M. Observed decrease in atmospheric mercury explained by global decline in anthropogenic emissions // Proc. Nat. Acad. Sci. 2016. V. 113, N 3. P. 526–531. DOI: 10.1073/pnas.151631211.
11. Lamborg C., Fitzgerald W., O’Donnell J., Torgersen T. A non-steady state box model of global-scale mercury biogeochemistry with interhemispheric atmospheric gradients // Abstr. Papers Am. Chem. Soc. 2002. V. 223. P. U520–U520.
12. Sprovieri F., Pirrone N., Bencardino M., D’amore F., Carbone F., Cinnirella S., Mannarino V., Landis M., Ebinghaus R., Weigelt A., Brunke E.-G., Labuschagce C., Martin L., Munthe J., Wangberg I., Artaxo P., Morais F., Barbosa H.M.J., Brito J., Warren C., Barbante C., Dieguez M.C., Garcia P.E., Dommergue A., Angot H., Magand O., Skov H., Horvat M., Kotnik J., Read K.A., Neves L.M., Gawlik B.M., Sena F., Mashyanov N., Obolkin V., Wip D., Feng X.B., Zhang H., Fu X., Ramachandran R., Cossa D., Knoery J., Marusczak N., Nerentorp M., Norstrom C. Atmospheric mercury concentrations observed at ground-based monitoring sites globally distributed in the framework of the GMOS network // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16, N 18. P. 11915–11935. DOI: 10.5194/acp-16-11915-2016.
13. Gustin M.S., Lindberg S.E., Weisberg P.J. An update on the natural sources and sinks of atmospheric mercury // Appl. Geochem. 2008. V. 23, N 3. P. 482–493. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2007.12.010.
14. Pirrone N., Cinnirella S., Feng X., Finkelman R.B., Friedli H.R., Leaner J., Mason R., Mukherjee A.B., Stracher G.B., Streets D.G., Telmer K. Global mercury emissions to the atmosphere from anthropogenic and natural sources // Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 9, N 21. P. 8317–8330. DOI: 10.5194/acp-10-5951-2010.
15. Wang F., Wang S., Zhang L., Yang H., Gao W., Wu Q., Hao J. Mercury mass flow in iron and steel production process and its implications for mercury emission control // J. Environ. Sci. 2016. V. 43. P. 293–301. DOI: 10.1016/j.jes.2015.07.019.
16. Wu Q., Li G., Wang S., Liu K., Hao J. Mitigation options of atmospheric Hg emissions in China // Environ. Sci. Technol. 2018. V. 52, N 21. P. 12368–12375. DOI: 10.1021/acs.est.8b03702.
17. Charvat P., Klimes L., Pospísil J., Klemes J.J., Varbanov P.S. An overview of mercury emissions in the energy industry – a step to mercury footprint assessment // J. Cleaner Prod. 2020. V. 267. P. 122087. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.122087.
18. Beckers F., Rinklebe J. Cycling of mercury in the environment: Sources, fate, and human health implications: A review // Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2017. V. 47, N 9. P. 693–794. DOI: 10.1080/10643389.2017.1326277.
19. Коваль П.В., Удодов Ю.Н., Андрулайтис Л.Д., Гапон А.Е., Склярова О.А., Чернигова С.Е. Гидрохимические характеристики поверхностного стока озера Байкал (1997–2003 гг.) // Докл. РАН. 2005. Т. 401, № 5. С. 663–667.
20. Майсюк Е.П. Роль энергетики в экологическом состоянии Байкальской природной территории // География и природные ресурсы. 2017. № 1. С. 100–107. DOI: 10.21782/GIPR0206-1619-2017-1(100-107).
21. Королева Г.П., Холодова М.С. Оценка экологического состояния городов Приангарья по атмосферным осадкам в зимний и летний периоды // Вестн. ИрГТУ. 2012. Т. 66, № 7. С. 60–66.
22. Гребенщикова В.И. Геохимическая специфика состава снеговой воды некоторых городов Иркутской области // Вода: химия и экология. 2013. № 2. С. 19–25.
23. Lutskin E.S., Khuriganova O.I. Distribution of the total and dissolved mercury concentrations at the Irkutsk city snow sampling during winter 2021–2022 // Limnol. Freshwater Biology. 2022. V. 3, N 3. P. 1362–1364. DOI: 10.31951/2658-3518-2022-A-3-1362.
24. Poste A.E., Pastukhov M.V., Braaten H.F.V., Ozersky T., Moore M. Past and present mercury accumulation in the Lake Baikal seal: Temporal trends, effects of life history, and toxicological implications // Environ. Toxicol. Chem. 2018. V. 37, N 5. P. 1476–1486. DOI: 10.1002/etc.4095.
25. Ефимова Н.В., Дьякович М.П., Бичева Г.Г., Лисецкая Л.Г., Коваль П.В., Андрулайтис Л.Д., Безгодов И.В. Изучение здоровья населения в условиях воздействия техногенной ртути // Acta Biomed. Sci. 2007. № 2. С. 75–79.
26. Леонова Г.А., Андрулайтис Л.Д. Ртуть в экосистеме Братского водохранилища // Экология промышленного производства. 2006. № 1. С. 12–17.
27. Китаев Н.А., Гребенщикова В.И., Лустенберг Э.Е., Ломоносов И.С., Коваль П.В. Ртуть в окружающей среде Южного Прибайкалья // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2008. № 6. С. 517–530.
28. Mashyanov N.R., Obolkin V.A., Pogarev S.E., Ryzhov V.V., Sholupov S.E., Potemkin V.L., Molozhnikova E.V., Khodzher T.V. Air mercury monitoring at the Baikal area // Atmosphere. 2021. V. 12, N 7. P. 807. DOI: 10.3390/atmos12070807.
29. Mashyanov N.R., Pogarev S.E., Sholupov S.E., Ryzhov V.V., Obolkin V.A., Khodzher T.V., Potemkin V.L., Molozhnikova E.V., Kalinchuk V.V. Air mercury monitoring in the Baikal area (2011–2021) // Limnol. Freshwater Biology. 2022. V. 3, N 3.  P. 1315–1318. DOI: 10.31951/2658-3518-2022-A-3-1315.
30. Obolkin V., Molozhnikova E., Shikhovtsev M., Netsvetaeva O., Khodzher T. Sulfur and nitrogen oxides in the atmosphere of Lake Baikal: Sources, automatic monitoring, and environmental risks // Atmosphere. 2021. V. 12, N 10. P. 1–10. DOI: 10.3390/atmos12101348.
31. Shikhovtsev A.Y., Kovadlo P.G., Lezhenin A.A., Gradov V.S., Zaiko P.O., Khitrykau M.A., Kirichenko K.E., Driga M.B., Kiselev A.V., Russkikh I.V., Obolkin V.A., Shikhovtsev M.Yu. Simulating atmospheric characteristics and daytime astronomical seeing using weather research and forecasting model // Appl. Sci. 2023. V. 13, N 10. P. 1–19. DOI: 10.3390/app13106354.
32. ПНД Ф 14.1:2:4.271-2012 (М 01-51-2012). Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации ртути в пробах природных, питьевых, минеральных, сточных вод атомно-абсорбционным методом с зеемановской коррекцией неселективного поглощения на анализаторе ртути РА915М. М., 2012. С. 1–19.
33. Ковадло П.Г., Шиховцев А.Ю., Копылов Е.А., Киселев А.В., Русских И.В. Исследование оптических атмосферных искажений по данным измерений датчика волнового фронта // Изв. вузов. Физика. 2020. Т. 63, № 11. С. 109–114. DOI: 10.17223/00213411/63/11/109.
34. Шиховцев А.Ю. Метод определения характеристик оптической турбулентности по лучу зрения астрономического телескопа // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 1. С. 74–80. DOI: 10.15372/AOO20220111; Shikhovtsev A.Yu. A method of determining optical turbulence characteristics by the line of sight of an astronomical telescope // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 3. P. 303–309.
35. Stein A.F., Draxler R.R., Rolph G.D., Stunder B.J., Cohen M.D., Ngan F. NOAA’s HYSPLIT atmospheric transport and dispersion modeling system // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2015. V. 96, N 12. P. 2059–2077. DOI: 10.1175/BAMS-D-14-00110.1.
36. Балин Ю.С., Ершов А.Д., Пеннер И.Э. Лидарные корабельные исследования аэрозольных полей в атмосфере оз. Байкал // Оптика атмосф. и океана. 2003. Т. 16, № 5. С. 438–446.
37. Nasonov S., Balin Y., Klemasheva M., Kokhanenko G., Novoselov M., Penner I. Peculiarities of the vertical structure of atmospheric aerosol fields in the basin of Lake Baikal according to lidar observations // Atmosphere. 2023. V. 14, N 5. P. 837. DOI: 10.3390/atmos14050837.
38. Nasonov S., Balin Y., Klemasheva M., Kokhanenko G., Novoselov M., Penner I. Study of atmospheric aerosol in the Baikal mountain basin with shipborne and ground-based lidars // Remote Sens. 2023. V. 15, N 15. P. 3816. DOI: 10.3390/rs15153816.
39. Шиховцев М.Ю., Оболкин В.А., Ходжер Т.В., Моложникова Е.В. Изменчивость приземной концентрации твердых частиц РМ₁–РМ₁₀ в воздушном бассейне южного Прибайкалья // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 6. С. 448–455. DOI: 10.15372/AOO20230604; Shikhovtsev M.Yu., Obolkin V.A., Khodzher T.V., Molozhnikova Ye.V. Variability of the ground concentration of particulate matter PM₁–PM₁₀ in the air basin of the Southern Baikal Region // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36, N 6. P. 655–662.
40. Eyrikh S., Shol L., Shinkaruk E. Assessment of mercury concentrations and fluxes deposited from the atmosphere on the territory of the Yamal-Nenets autonomous area // Atmosphere. 2022. V. 13, N 1. P. 37. DOI: 10.3390/atmos13010037.
41. Шоль Л.В., Эйрих С.С., Ильина Е.Г. Оценка концентраций и потоков ртути, поступающих из атмосферы на территорию Ямало-Ненецкого автономного округа // Изв. Алтайского отделения Русского географического общества. 2020. Т. 59, № 4. С. 83–94. DOI: 10.24411/2410-1192-2020-15909
42. Шоль Л.В., Эйрих С.С., Ильина Е.Г. Ртуть в атмосферных осадках г. Барнаула: сезонная и межгодовая вариабельность концентраций и потоков // Труды молодых ученых Алтайского государственного университета. 2020. № 17. С. 237–240.