Том 38, номер 09, статья № 9

Аннотация:

Озон в приземном слое воздуха в высоких концентрациях является мощным окислителем, негативно воздействующим на биологические объекты и элементы окружающей среды. Поэтому весьма актуально исследование динамики его концентрации во всех регионах планеты. В настоящей работе на основе данных годового мониторинга рассматриваются концентрации озона на территории России в 2024 г., мезомасштабные различия его содержания в отдельных регионах, вертикальное распределение по данным самолетного зондирования, проводится сопоставление с гигиеническими нормативами. Показано, что среднегодовое содержание озона в приземном слое воздуха на территории России изменялось от 17 до 92 мкг/м³, максимальные за час концентрации – от 90 до 222 мкг/м³. В фоновых условиях в годовом ходе максимум концентрации наблюдается, как правило, весной, в городских – летом. На фоновых станциях вторичный максимум концентрации озона стал заметным в начале осени. Мезомасштабные различия в концентрациях достигают 50–70 мкг/м³ и существенно меняются в течение суток и года. В большинстве пунктов измерений превышались установленные отечественным гигиеническим нормативом предельно допустимые максимальные разовые, среднесуточные и среднегодовые концентрации. Сложившаяся ситуация говорит о необходимости широко информировать население о результатах мониторинга и требует разработки природоохранных мероприятий по снижению уровня концентрации озона и его прекурсоров в приземном слое воздуха.

Ключевые слова:

атмосфера, воздух, концентрация, озон, предельно допустимая концентрация, приземный слой, тропосфера

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Лунин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона. М.: МГУ, 1998. 480 с.
2. Разумовский С.В., Зайков Г.Е. Озон и его реакции с органическими соединениями (кинетика и механика). М.: Наука, 1974. 322 с.
3. Вредные химические вещества. Неорганические соединения V–VIII групп / под ред. В.А. Филова. Л.: Химия, 1989. 592 с.
4. Lelieveld J., Evans J.S., Fnais M., Giannadaki D., Pozzer A. The contribution of outdoor air pollution sources to premature mortality on a global scale // Nature. 2015. V. 525, N 7569. P. 367–371. DOI: 10.1038/nature15371.
5. Air pollution takes a big bite out of Asia’s grain crops // Nature. 2022. V. 601, N 7894. P. 487.
6. Wang B., Shugart H.H., Lerdau M.T. Sensitivity of global greenhouse gas budgets to tropospheric ozone pollution mediated by the biosphere // Environ. Res. Lett. 2017. V. 12, N 8. P. 084001. DOI: 10.1088/1748-9326/aa7885.
7. Anav A., De Marco A., Collalti A., Emberson L., Feng Z., Lombardozzi D., Sicard P., Verbeke T., Viovy N., Vitale M., Paoletti E. Legislative and functional aspects of different metrics used for ozone risk assessment to forests // Environ. Pollut. 2022. V. 295. P. 118690. DOI: 10.1016/j.envpol.2021.118690.
8. Altshuller A.P., Wartburg A.F. The interaction of ozone with plastic metallic materials in a dynamic flow system // Int. J. Air Water Pollut. 1961. V. 4, N 1–2. P. 70–78.
9. Daubendick R.L., Calvert J.G. The reaction of ozone with perfluorinated polyolefins // Environ. Lett. 1974. V. 6, N 4. P. 253–272. DOI: 10.1080/00139307409437369.
10. Screpani A., De Marco A. Corrosion on cultural heritage buildings in Italy: A role for ozone? // Environ. Pollut. 2009. V. 157, N 5, P. 1513–1520. DOI: 10.1016/j.envpol.2008.09.046.
11. Coleman B.K., Destaillats H., Hodgson A.T., Nazaroff W.W. Ozone consumption and volatile byproduct formation from surface reactions with aircraft cabin materials and clothing fabrics // Atmos. Environ. 2008. V. 42, N 4. P. 642–654. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2007.10.001
12. Rowlinson M.J., Rap A., Hamilton D.S., Pope R.J., Hantson S., Arnold S.R., Kaplan J.O., Arneth A., Chipperfield M.P., Forster P.M., Nieradzik L. Tropospheric ozone radiative forcing uncertainty due to pre-industrial fire and biogenic emissions // Atmos. Chem. Phys. 2020. V. 20, N 18. P. 10937–10951. DOI: 10.5194/acp-20-10937-2020.
13. Белан Б.Д. Озон в тропосфере. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2010. 488 с.
14. Robinson A.L., Donahue N.M., Shrivastava M.K., Weitkamp E.A., Sage A.M., Grieshop A.P., Lane T.E., Pierce J.R., Pandis S.N. Rethinking organic aerosols: Semivolatile emissions and photochemical aging // Science. 2007. V. 315, N 5816. P. 1259–1262. DOI: 10.1126/science.1133061.
15. Ivatt P.D., Evans M.J., Lewis A.C. Suppression of surface ozone by an aerosol-inhibited photochemical ozone regime // Nature Geosci. 2022. V. 15, N 7. P. 536–540.
16. Zannoni N., Lakey P.S.J., Won Y., Shiraiwa M., Rim D., Weschler C.J., Wang N., Ernle L., Li M., Bekö G., Wargocki P., Williams J. The human oxidation field // Science. 2022. V. 377, N 6610. P. 1071–1077. DOI: 10.1126/science.abn0340.
17. Tarasick D., Galbally I.E., Cooper O.R., Schultz M.G., Ancellet G., Leblanc T., Wallington T.J., Ziemke J., Liu X., Steinbacher M., Staehelin J., Vigouroux C., Hannigan J.W., García O., Foret G., Zanis P., Weatherhead E., Petropavlovskikh I., Worden H., Osman M., Liu J., Chang K.-L., Gaudel A., Lin M., Granados-Muñoz M., Thompson A.M., Oltmans S.J., Cuesta J., Dufour G., Thouret V., Hassler B., Trickl T., Neu J.L. Tropospheric ozone assessment report: Tropospheric ozone from 1877 to 2016, observed levels, trends and uncertainties // Elem. Sci. Anth. 2019. V. 7, N 39. P. 376.
18. Alvim-Ferraz M.C.M., Sousa S.I.V., Martins F.G., Ferraz M.P. Tropospheric and stratospheric ozone: Scientific history and shifts in early perspectives regarding the impact on human health // Atmosphere. 2024. V. 15, N 12. P. 1504. DOI: 10.3390/atmos15121504.
19. Белан Б.Д., Савкин Д.Е., Толмачев Г.Н. Зависимость образования озона в приземном слое от температуры воздуха // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 11. С. 971–979; Belan B.D., Savkin D.E., Tolmachev G.N. Generation of ozone in the surface air layer versus air temperature // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 2. P. 187–196.
20. Qin M., She Y., Wang M., Wang H., Chang Y., Tan Z., An J., Huang J., Yuan Z., Lu J., Wang Q., Liu C., Liu Z., Xie X., Li J., Liao H., Pye H.O.T., Huang C., Guo S., Hu M., Zhang Y., Jacob D.J., Hu J. Increased urban ozone in heatwaves due to temperature-induced emissions of anthropogenic volatile organic compounds // Nature Geosci. 2025. V. 18, N 1. P. 50–56. DOI: 10.1038/s41561-024-01608-w.
21. Tollefson J. Earth breaches 1.5 °C climate limit for the first time: What does it mean? // Nature. 2025. V. 637, N 8047. P. 769–770.
22. Nelson B.S., Liu Z., Squires F.A., Shaw M., Hopkins J.R., Hamilton J.F., Rickard A.R., Lewis A.C., Shi Z., Le J.D. The effect of different climate and air quality policies in China on in situ ozone production in Beijing // Atmos. Chem. Phys. 2024. V. 24, N 16. P. 9031–9044. DOI: 10.5194/acp-24-9031-2024.
23. East J.D., Monier E., Saari R.K., Garcia-Menendez F. Projecting changes in the frequency and magnitude of ozone pollution events under uncertain climate sensitivity // Earth’s Future. 2024. V. 12, N 6. P. 003941. DOI: 10.1029/2023EF003941.
24. Zhang J., Gao Y., Leung L.R., Luo K., Wang M., Zhang Y., Bell M.L., Jianren Fan J. Isolating the modulation of mean warming and higher-order temperature changes on ozone in a changing climate over the contiguous United States // Environ. Res. Let. 2022. V. 17, N 9. P. 094005. DOI: 10.1088/1748-9326/ac8695.
25. Langford A.O., Senff C.J., Alvarez II R.J., Aikin K.C., Baidar S., Bonin T.A., Brewer W.A., Brioude J., Brown S.S., Burley J.D., Caputi D.J., Conley S.A., Cullis P.D., Decker Z.C.J., Evan S., Kirgis G., Lin M., Pagowski M., Peischl J., Petropavlovskikh I., Pierce R.B., Ryerson T.B., Sandberg S.P., Sterling C.W., Weickmann A.M., Zhang L. The Fires, Asian, and Stratospheric Transport–Las Vegas Ozone Study (FAST-LVOS) // Atmos. Chem. Phys. 2022. V. 22, N 3. P. 1707–1737. DOI: 10.5194/acp-22-1707-2022.
26. Kim S.-W., McDonald B.C., Seo S., Kim K.-M., Trainer M. Understanding the paths of surface ozone abatement in the Los Angeles basin // J. Geophys. Res.: Atmos. 2022. V. 127, N 4. P. E2021JD035606. DOI: 10.1029/2021JD035606.
27. Gouldsbrough L., Hossaini R., Eastoe E., Young P.Y. A temperature dependent extreme value analysis of UK surface ozone, 1980–2019 // Atmos. Environ. 2020. V. 273. P. 118975.
28. Fang H., Wang W., Wang R., Xu H., Zhang Y., Wu T., Zhou R., Zhang J., Ruan Z., Li F., Wang X. Ozone and its precursors at an urban site in the Yangtze River delta since clean air action plan phase II in China // Environ. Pollut. 2024. V. 347. P. 123769. DOI: 10.1016/j.envpol.2024.123769.
29. Zhang L., Wang L., Liu B., Tang G., Liu B., Li X., Sun Y., Li M., Chen X., Wang Y., Hu B. Contrasting effects of clean air actions on surface ozone concentrations in different regions over Beijing from May to September 2013–2020 // Sci. Total. Environ. 2023. V. 903. P. 166182. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.166182.
30. Андреев В.В., Баженов О.Е., Белан Б.Д., Варгин П.Н., Груздев А.Н., Еланский Н.Ф., Жамсуева Г.С., Заяханов А.С., Котельников С.Н., Кузнецова И.Н., Куликов М.Ю., Невзоров А.В., Оболкин В.А., Постыляков О.В., Розанов Е.В., Скороход А.И., Соломатникова А.А., Степанов Е.В., Фейгин А.М., Ходжер Т.В. Российские исследования атмосферного озона и его предшественников в 2019–2022 гг. // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2023. Т. 59, № 7. С. 1034–1060. DOI: 10.31857/S0002351523070027.
31. Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России за 2022 г. // Ежегодник ФГБУ «ГГО». М.: [Б.и.], 2023. 255 с.
32. Андреев В.В., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Еланский Н.Ф., Жамсуева Г.С., Заяханов А.С., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Котельников С.Н., Кузнецова И.Н., Лапченко В.А., Лезина Е.А., Постыляков О.В., Савкин Д.Е., Сеник И.А., Степанов Е.В., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В., Челибанов И.В., Челибанов В.П., В.В. Широтов Приземная концентрация озона на территории России в первом полугодии 2020 г. // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 9. С. 710–721. DOI: 10.15372/AOO20200908; Andreev V.V., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Davydov D.K., Elansky N.F., Zhamsueva G.S., Zayakhanov A.S., Ivlev G.A., Kozlov A.V., Kotel’nikov S.N., Kuznetsova I.N., Lapchenko V.A., Lezina E.A., Postylyakov O.V., Savkin D.E., Senik I.A., Stepanov E.V., Tolmachev G.N., Fofonov A.V., Chelibanovi I.V., Chelibanov V.P., Shirotov V.V. Surface ozone concentration over Russian territory in the first half of 2020 // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 6. P. 671–681.
33. Андреев В.В., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Демин В.И., Дудорова Н.В., Еланский Н.Ф., Жамсуева Г.С., Заяханов А.С., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Коновальцева Л.В., Котельников С.Н., Кузнецова И.Н., Лапченко В.А., Лезина Е.А., Оболкин В.А., Постыляков О.В., Потемкин В.Л., Савкин Д.Е., Сеник И.А., Степанов Е.В., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В., Ходжер Т.В., Челибанов И.В., Челибанов В.П., Широтов В.В., Шукуров К.А. Концентрация тропосферного озона на территории России в 2021 г. // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 7. С. 559–571. DOI: 10.15372/AOO20220706; Andreev V.V., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Belan S.B., Davydov D.K., Deminc V.I., Dudorova N.V., Elansky N.F., Zhamsueva G.S., Zayakhanov A.S., Ivlev G.A., Kozlov A.V., Konovaltseva L.V., Kotel’nikov S.N., Kuznetsova I.N., Lapchenko V.A., Lezina E.A., Obolkin V.A., Postylyakov O.V., Potemkin V.L., Savkin D.E., Senik I.A., Stepanov E.V., Tolmachev G.N., Fofonov A.V., Khodzher T.V., Chelibanov I.V., Chelibanov V.P., Shirotov V.V., Shukurov K.A. Tropospheric ozone concentration on the territory of Russia in 2021 // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 6. P. 741–757.
34. Андреев В.В., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Демин В.И., Дудорова Н.В., Еланский Н.Ф., Жамсуева Г.С., Заяханов А.С., Иванов Р.В., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Коновальцева Л.В., Коренский М.Ю., Котельников С.Н., Кузнецова И.Н., Лапченко В.А., Лезина Е.А., Оболкин В.А., Постыляков О.В., Потемкин В.Л., Савкин Д.Е., Семутникова Е.Г., Сеник И.А., Степанов Е.В., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В., Ходжер Т.В., Челибанов И.В., Челибанов В.П., Широтов В.В., Шукуров К.А. Концентрация тропосферного озона на территории России в 2022 г. // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 8. С. 642–655. DOI: 10.15372/AOO20230804; Andreev V.V., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Belan S.B., Davydov D.K., Demin V.I., Dudorova N.V., Elansky N.F., Zhamsueva G.S., Zayakhanov A.S., Ivanov R.V., Ivlev G.A., Kozlov A.V., Konovaltseva L.V., Korenskiy M.Yu., Kotel’nikov S.N., Kuznetsova I.N., Lapchenko V.A., Lezina E.A., Obolkin V.A., Postylyakov O.V., Potemkin V.L., Savkin D.E., Semutnikova E.G., Senik I.A., Stepanov E.V., Tolmachev G.N., Fofonov A.V., Khodzher T.V., Chelibanov I.V., Chelibanov V.P., Shirotov V.V., Shukurov K.A. Tropospheric ozone concentration in Russia in 2022 // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36, N 6. P. 741–757.
35. Андреев В.В., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Гордюшкин В.А., Давыдов Д.К., Демин В.И., Дудорова Н.В., Еланский Н.Ф., Иванов Р.В., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Коновальцева Л.В., Коренский М.Ю., Котельников С.Н., Кузнецова И.Н., Лапченко В.А., Лезина Е.А., Марченко О.О., Оболкин В.А., Постыляков О.В., Потемкин В.Л., Савкин Д.Е., Семутникова Е.Г., Сеник И.А., Степанов Е.В., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В., Ходжер Т.В., Челибанов И.В., Челибанов В.П., Широтов В.В., Штабкин Ю.А., Шукуров К.А. Концентрация тропосферного озона на территории России в 2023 г. // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 8. С. 688–698. DOI: 10.15372/AOO20240809; Andreev V.V., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Belan S.B., Gordyushkin V.A., Davydov D.K., Demin V.I., Dudorova N.V., Elansky N.F., Ivanov R.V., Ivlev G.A., Kozlov A.V., Konovaltseva L.V., Korenskiy M.Yu., Kotel’nikov S.N., Kuznetsova I.N., Lapchenko V.A., Lezina E.A., Marchenko O.O., Obolkin V.A., Postylyakov O.V., Potemkin V.L., Savkin D.E., Semutnikova E.G., Senik I.A., Stepanov E.V., Tolmachev G.N., Fofonov A.V., Khodzher T.V., Chelibanov I.V., Chelibanov V.P., Shirotov V.V., Shtabkin Yu.A., Shukurov K.A. Tropospheric ozone concentration in Russia in 2023 // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 6. P. 849–864.
36. СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания». Утвержден постановлением № 2 Главного государственного санитарного врача Российской Федерации 28.01.2021. 1142 с.
37. Adame J.A., Gutierrez-Alvares I., Notario A., Yela M. Surface ozone trends reversal for June and December in an Atlantic natural coastal environment // Environ. Sci. Pollut. Res. 2024. V. 31. P. 17461–17471. DOI: 10.1007/s11356-024-32344-8.
38. Aas W., Fagerli H., Alastuey A., Cavalli F., Degorska A., Feigenspan S., Brenna H., Gliß J., Heinesen D., Hueglin C., Holubová A., Jean-Luc Jaffrezo J.-L., Mortier A., Murovec M., Putaud J.P., Rüdiger J., Simpson D., Solberg S., Tsyro S., Tørseth K., Yttri K.E. Trends in air pollution in Europe, 2000–2019 // Aerosol Air Qual. Res. 2024. V. 24, N 4. P. 230237. DOI: 10.4209/aaqr.230237.
39. Wang B., Meiping Sun M., Si L., Niu Z. Spatio-temporal variation of O₃ concentration and exposure risk assessment in key regions of China, 2015–2021 // Atmos. Pollut. Res. 2024. V. 15, N 1. P. 101941. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.134843.
40. Parrish D.D., Faloona I.C., Derwent R.G. Maximum ozone concentrations in the southwestern US and Texas: Implications of the growing predominance of the background contribution // Atmos. Chem. Phys. 2025. V. 25, N 1. P. 263–289. DOI: 10.5194/egusphere-2024-342.
41. Гигиенический норматив ГН 2.1.6.3492-17 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений». Постановление Главного Государственного санитарного врача Российской Федерации № 165 от 22 декабря 2017 г. (с изменениями на 31 мая 2018 г.).
42. WHO global air quality guidelines. Particulate matter (PM_2.5 and PM₁₀), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide, and carbon monoxide // WMO, 2021. 275 p.
43. Stockwell W.R., Fitzgerald R.M., Lu D., Perea R. Differences in the variability of measured and simulated tropospheric ozone mixing ratios over the Paso del Norte Region // J. Atmos. Chem. 2013. V. 70, N 1. P. 91–104.
44. Бурман Э.А. Местные ветры. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 341 с.
45. Сеник И.А., Еланский Н.Ф., Беликов И.Б., Лисицына Л.В., Галактионов В.В., Кортунова З.В. Основные закономерности временной изменчивости приземного озона на высотах 870 и 2070 м в районе г. Кисловодска // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2005. Т. 41, № 1. С. 78–91.
46. Shakina N.P., Ivanova A.R., Elansky N.F., Markova T.A. Transcontinental observations of surface ozone concentration in the TROICA experiments: 2. The effect of the stratosphere – troposphere exchange // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2001. V. 37, N 1. P. S39–S48.
47. Еланский Н.Ф. О механизме воздействия струйного течения на озонный слой // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1975. Т. 11, № 9. С. 916–925.
48. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2024 г. М., 2025. 104 с.
49. Решетов В.Д. Изменчивость метеорологических элементов в атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 215 с.
50. О составе, точности и пространственно-временном разрешении информации необходимой для гидрометеорологического обеспечения народного хозяйства и службы гидрометеорологических прогнозов / под ред. М.А. Петросянц, В.Д. Решетов. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 220 с.
51. Huang Y.Y., Donaldson D.J. Measurement report: Observations of ground-level ozone concentration gradients perpendicular to the Lake Ontario shoreline // Atmos. Chem. Phys. 2024. V. 24, N 4. P. 2387–2398. DOI: 10.5194/egusphere-2023-1751.
52. Belan B.D., Ancellet G., Andreeva I.S., Antokhin P.N., Arshinova V.G., Arshinov M.Y., Balin Y.S., Barsuk V.E., Belan S.B., Chernov D.G., Davydov D.K., Fofonov A.V., Ivlev G.A., Kotel’nikov S.N., Kozlov A.S., Kozlov A.V., Law K., Mikhal’chishin A.V., Moseikin I.A., Nasonov S.V., Nédélec P., Okhlopkova O.V., Ol’kin S.E., Panchenko M.V., Paris J.-D., Penner I.E., Ptashnik I.V., Rasskazchikova T.M., Reznikova I.K., Romanovskii O.A., Safatov A.S., Savkin D.E., Simonenkov D.V., Sklyadneva T.K., Tolmachev G.N., Yakovlev S.V., Zenkova P.N. Integrated airborne investigation of the air composition over the Russian sector of the Arctic // Atmos. Meas. Tech. 2022. V. 15, N 13. P. 3941–3967. DOI: 10.5194/amt-15-3941-2022.
53. Белан Б.Д., Антохин П.Н., Аршинов М.Ю., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Пестунов Д.А., Савкин Д.Е., Симоненков Д.В., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В. Самолет-лаборатория ЯК-40 для измерения потоков парниковых газов. Патент на полезную модель № 228158 от 16.08.2024.
54. Karl T. Mapping urban haze // Science. 2024. V. 384, N 6702. P. 1299. DOI: 10.1126/science.adq1423.
55. Li X., Wang W., Yang S., Cheng Y., Zeng L., Yu X., Lu S., Liu Y., Hu M., Xie S., Huang X., Zhou J., Shi L., Xu H., Lin S., Liu H., Feng M., Song D., Tan Q., Zhang Y. Ozone sensitivity regimes vary at different heights in the planetary boundary layer // Sci. Total Environ. 2024, V. 944. P. 173712. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.173712.