Исследование взвешенных микрочастиц в атмосфере береговой зоны Черного моря по натурным и спутниковым данным

А. В. Вареник✉, Д. В. Калинская, М. А. Мыслина

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: alla.varenik@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Одной из наиболее актуальных проблем крупных городов является загрязнение атмосферы, вызванное нахождением в воздухе различных крупно- и мелкодисперсных частиц. Эти микрочастицы могут переноситься на значительные расстояния воздушными потоками, а также коагулировать различные вещества, также находящиеся в атмосфере. Цель данной работы – изучить содержание взвешенных частиц размером 2,5 и 10 мкм (PM2.5 и РМ10) в атмосфере г. Севастополя, а также процессы, влияющие на их концентрацию.

Методы и результаты. В период с февраля по июнь 2020 г. сотрудниками Морского гидрофизического института измерялась массовая концентрация частиц PM2.5 и РМ10 в г. Севастополе с использованием анализатора пыли «Атмас». Всего проведено 180 измерений концентрации микрочастиц в воздухе г. Севастополя, получено 60 значений среднесуточной концентрации PM2.5 и РМ10. Для анализа преимущественного типа аэрозоля проанализированы спутниковые данные CALIPSO, полученные в дни с повышенным содержанием взвешенных частиц в воздухе. Показано, что 19.02.2020 г. зафиксирован дым в атмосфере г. Севастополя, который мог привести к повышению концентрации частиц РМ10. Спутниковые данные CALIPSO о типах аэрозоля над Черным морем за сутки до выявления повышенных концентраций взвешенных частиц в атмосферном воздухе г. Севастополя показали преобладание именно дыма в атмосфере над исследуемым регионом.

Выводы. В атмосфере г. Севастополя выявлены случаи содержания частиц PM2.5 и РМ10, превышающего предельно допустимые среднесуточные концентрации более чем в три раза. Показано, что основной причиной загрязнения воздуха г. Севастополя микрочастицами является перенос воздушных масс со стороны пустынь Африканского континента и Азии, а также перенос аэрозоля (дыма). Менее значительное загрязнение воздуха частицами РМ10 было вызвано поступлением их в атмосферу от местного источника при земляных работах в непосредственной близости от точки отбора проб воздуха.

Ключевые слова

атмосфера, микрочастицы, PM2.5, PM10, ПДК

Благодарности

Работа выполнена в рамках тем госзадания № 0555-2021-0005 и № 0555-2021-0003, проектов РФФИ № 19-05-50023 Микромир и № 18-05-80028.

Для цитирования

Вареник А. В., Калинская Д. В., Мыслина М. А. Исследование взвешенных микрочастиц в атмосфере береговой зоны Черного моря по натурным и спутниковым данным // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 3. С. 350–361. EDN PPCZTM. doi:10.22449/0233-7584-2021-3-350-361

Varenik, A.V., Kalinskaya, D.V. and Myslina, M.A., 2021. Investigation of Airborne Particulate Matter in the Atmosphere of the Black Sea Coastal Zone Based on the Measured and Satellite Data. Physical Oceanography, 28(3), pp. 326–337. doi:10.22449/1573-160X-2021-3-326–337

DOI

10.22449/0233-7584-2021-3-350-361

Список литературы

  1. Макоско А. А., Матешева А. В. Загрязнение атмосферы и качество жизни населения в XXI веке: угрозы и перспективы. М. : Российская академия наук, 2020. 258 с.
  2. Ревич Б. А. Мелкодисперсные взвешенные частицы в атмосферном воздухе и их воздействие на здоровье жителей мегаполисов // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2018. Т. 29, № 3. С. 53–78. https://doi.org/10.21513/0207-2564-2018-3-53-78
  3. Влияние мелкодисперсной пыли на биосферу и человека / С. З. Калаева [и др.] // Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2016. Вып. 3. С. 40–63.
  4. Лисицын А. П. Процессы океанской седиментации: Литология и геохимия. М. : Наука, 1978. 392 с.
  5. Гранулометрический анализ взвешенных микрочастиц в атмосферных осадках г. Хабаровск / К. С. Голохваст [и др.] // Вода: химия и экология. 2012. № 6. С. 117–122.
  6. Симонова И. Н., Антонюк М. В. Роль техногенного загрязнения воздушной среды в развитии бронхолегочной патологии // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2015. № 1(59). С. 14–20. URL: https://yadi.sk/i/KGO65DKmciVGN (дата обращения: 08.05.2021.
  7. Traffic and nucleation events as main sources of ultrafine particles in high-insolation developed world cities / M. Brines [et al.] // Atmospheric Chemistry and Physics. 2015. Vol. 15, iss. 10. P. 5929–5945. https://doi.org/10.5194/acp-15-5929-2015
  8. Vu T. V., Delgado-Saborit J. M., Harrison R. M. Review: Particle number size distributions from seven major sources and implications for source apportionment studies // Atmospheric Environment. 2015. Vol. 122. P. 114–132. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2015.09.027
  9. Гаргер Е. К. К оценке скорости и направления переноса примеси в пограничном слое атмосферы // Труды Института экспериментальной метеорологии. 1986. Вып. 37 (120). С. 55–65.
  10. Wang W. Progress in the impact of polluted meteorological conditions on the incidence of asthma // Journal of Thoracic Disease. 2016. Vol. 8, no. 1. E57–E61. doi:10.3978/j.issn.2072-1439.2015.12.64
  11. Сезонная и суточная изменчивость концентраций взвешенных частиц в приземном воздухе жилых районов Москвы / И. Н. Кузнецова [и др.] // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27, № 6. С. 473–482.
  12. Малышев В. П. Основные угрозы и опасности для жителей крупных городов // Проблемы анализа риска. 2006. Т. 3, № 4. С. 338–345.
  13. Data on microscale atmospheric pollution of Bolshoy Kamen town (Primorsky region, Russia) / A. Kholodov [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017. Vol. 90. 012023. doi:10.1088/1755-1315/90/1/012023
  14. Свойства и происхождение мелкомасштабных частиц в атмосфере Центральной Азии / В. В. Адушкин [и др.] // Доклады Академии наук. 2016. Т. 466, № 5. С. 592–597. doi:10.7868/S0869565216050169
  15. Griffin D. W., Kellogg C. A. Dust Storms and Their Impact on Ocean and Human Health: Dust in Earth’s Atmosphere // EcoHealth. 2004. Vol. 1, iss. 3. P. 284–295. https://doi.org/10.1007/s10393-004-0120-8
  16. PM10 and PM2.5 composition over the Central Black Sea: origin and seasonal variability / M. Koçak [et al.] // Environmental Science and Pollution Research. 2015. Vol. 22, iss. 22. P. 18076–18092. https://doi.org/10.1007/s11356-015-4928-2
  17. Middleton N., Kang U. Sand and Dust Storms: Impact Mitigation // Sustainability. 2017. Vol. 9, iss. 6. 1053. https://doi.org/10.3390/su9061053
  18. Особенности поступления биогенных и загрязняющих веществ и радионуклидов с атмосферными осадками и аэрозолями в районе г. Севастополя и крымского побережья / А. В. Вареник [и др.] // Труды государственного океанографического института. 2016. Вып. 217. С. 209–221.
  19. Использование малоуглового измерителя дисперсности в автоматизированных системах непрерывного мониторинга гранулометрического состава аэрозолей / Н. Н. Дьяков [и др.] // Системы контроля окружающей среды. 2017. Вып. 7. С. 24–30.
  20. Суетин В. С., Королев С. Н., Кучерявый А. А. Проявление эффектов солнечного блика при определении оптических параметров воды в Черном море по спутниковым измерениям // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 3. P. 52–62. doi:10.22449/0233-7584-2016-3-52-62
  21. Comparison of CALIOP level 2 aerosol subtypes to aerosol types derived from AERONET inversion data / T. Mielonen [et al.] // Geophysical Research Letters. 2009. Vol. 36, iss. 18. L18804. https://doi.org/10.1029/2009GL039609
  22. Fully automated detection of cloud and aerosol layers in the CALIPSO lidar measurements / M. A. Vaughan [et al.] // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2009. Vol. 26, iss. 10. P. 2034–2050. https://doi.org/10.1175/2009JTECHA1228.1

Скачать статью в PDF-формате