Временная изменчивость отношения концентраций бериллия-7 в дождевых осадках и в атмосфере в Севастопольском регионе

Д. А. Кременчуцкий

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

e-mail: d.kremenchutskii@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Выявить особенности временной изменчивости отношения концентрации бериллия-7 в дождевых осадках к его концентрации в атмосфере на сезонном и межгодовом временных интервалах в зависимости от количества и частоты выпадения осадков – цель настоящей работы.

Методы и результаты. Оценки отношения концентраций были получены на основе натурных данных о значениях концентраций 7Ве в атмосфере и осадках для периода 2012–2020 гг. С помощью дисперсионного анализа исследована взаимосвязь отношения концентраций с вариациями концентраций 7Ве в атмосфере и осадках. Корреляционным методом анализа изучена взаимосвязь отношения концентраций с количеством и частотой атмосферных осадков.

Выводы. Усредненные за сезон и за год отношения концентраций менялись в диапазонах 423–1286 и 508–919 соответственно. Среднее геометрическое значение отношения концентраций составило 719+227-173. На уровне достоверности 95% внутригодовая изменчивость отношения концентраций отсутствует. В изменчивости среднегодовых значений отношения концентраций отмечается уменьшение в 2013 г. по сравнению с 2012 г. с 664 до 508, затем следует рост до 919 в 2016 г. и далее наблюдается снижение до 516 в 2020 г. Результаты дисперсионного анализа указывают на то, что многолетняя изменчивость усредненных за сезон и за год отношений концентраций обусловлена вариацией концентрации 7Ве в осадках на 90 и 74% соответственно. В свою очередь, многолетняя изменчивость сезонных значений концентрации 7Ве в осадках обусловлена вариациями его концентрации в атмосфере (r = 0,64) и количества выпадающих осадков (r = –0,50). Связь годовых концентраций 7Ве в осадках с его концентрацией в атмосфере или с параметрами осадков не выявлена. Результаты корреляционного анализа показывают, что изменчивость параметров осадков (количество и частота) не оказывает статистически значимого на уровне достоверности 95% влияния на изменчивость отношения концентраций на сезонном и годовом временных интервалах.

Ключевые слова

бериллий-7, 7Ве, атмосферные осадки, атмосферный аэрозоль, отношение концентраций

Благодарности

Автор выражает благодарность Г. Ф. Батракову, А. П. Арбузовой и Т. М. Ивановой за помощь в получении данных. Данные для исследования были получены в рамках темы государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (FNNN-2024-0001). Анализ данных проведен в рамках гранта, выданного Российским научным фондом (№ 22-77-10056).

Для цитирования

Кременчуцкий Д. А. Временная изменчивость отношения концентраций бериллия-7 в дождевых осадках и в атмосфере в Севастопольском регионе // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 2. С. 271–283. EDN OZEHXM.

Kremenchutskii, D.A., 2024. Temporal Variability of the Beryllium-7 (7Ве) Scavenging Ratio in the Sevastopol Region. Physical Oceanography, 31(2), pp. 246-257.

Список литературы

  1. Lal D., Peters B. Cosmic ray produced radioactivity on the Earth // Kosmische strahlung II / Cosmic rays II / Ed. K. Sitte. Berlin ; Heidelberg : Springer, 1967. P. 551–612. https://doi.org/10.1007/978-3-642-46079-1_7
  2. A global dataset of atmospheric 7Be and 210Pb measurements: annual air concentration and depositional flux / F. Zhang [et al.] // Earth System Science Data. 2021. Vol. 13, iss. 6. P. 2963–2994. https://doi.org/10.5194/essd-13-2963-2021
  3. Ioannidou A. Activity size distribution of 7Be in association with trace metals in the urban area of the city of Thessaloniki, Greece // Atmospheric Environment. 2011. Vol. 45, iss. 6. P. 1286–1290. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2010.12.006
  4. Kadko D., Landing W. M., Shelley R. U. A novel tracer technique to quantify the atmospheric flux of trace elements to remote ocean regions // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2015. Vol. 120, iss. 2. P. 848–858. https://doi.org/10.1002/2014JC010314
  5. How well can we quantify dust deposition to the ocean? / R. F. Anderson [et al.] // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2016. Vol. 374, iss. 2081. 20150285. https://doi.org/10.1098/rsta.2015.0285
  6. Kadko D., Landing W. M., Buck C. S. Quantifying atmospheric trace element deposition over the ocean on a global scale with satellite rainfall products // Geophysical Research Letters. 2020. Vol. 47, iss. 7. e2019GL086357. https://doi.org/10.1029/2019GL086357
  7. The residence times of trace elements determined in the surface Arctic Ocean during the 2015 US Arctic GEOTRACES expedition / D. Kadko [et al.] // Marine Chemistry. 2019. Vol. 208. P. 56–69. https://doi.org/10.1016/j.marchem.2018.10.011
  8. Sources, fluxes and residence times of trace elements measured during the U.S. GEOTRACES East Pacific Zonal Transect / D. Kadko [et al.] // Marine Chemistry. 2020. Vol. 222. 103781. https://doi.org/10.1016/j.marchem.2020.103781
  9. Bulk aerosol trace element concentrations and deposition fluxes during the U.S. GEOTRACES GP15 Pacific Meridional Transect / C. M. Marsay [et al.] // Global Biogeochemical Cycles. 2022. Vol. 36, iss. 2. e2021GB007122. https://doi.org/10.1029/2021GB007122
  10. Papastefanou C., Papastefanou C. Radioactive nuclides as tracers of environmental processes // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2006. Vol. 267, iss. 2. P. 315–320. https://doi.org/10.1007/s10967-006-0050-8
  11. Depositional fluxes and concentrations of 7Be and 210Pb in bulk precipitation and aerosols at the interface of Atlantic and Mediterranean coasts in Spain / R. L. Lozano [et al.] // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2011. Vol. 116, iss. D18. D18213. https://doi.org/10.1029/2011JD015675
  12. Kremenchutskii D. A. Precipitation scavenging of beryllium-7 (7Be): Observation results and parameterization // Chemosphere. 2022. Vol. 307, part 2. 135908. https://doi.org/10.1016/J.CHEMOSPHERE.2022.135908
  13. Chae J.-S., Kim G. Large seasonal variations in fine aerosol precipitation rates revealed using cosmogenic 7Be as a tracer // Science of The Total Environment. 2019. Vol. 673. P. 1–6. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.03.482
  14. Temporal variations of 7Be and 210Pb activity concentrations in the atmosphere and aerosol deposition velocity in Shenzhen, South China / G. Liu [et al.] // Aerosol and Air Quality Research. 2020. Vol. 20, iss. 7. P. 1607–1617. https://doi.org/10.4209/aaqr.2019.11.0560
  15. Кременчуцкий Д. А. Временная изменчивость скорости вымывания аэрозолей в Севастопольском регионе: натурные наблюдения // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 4. С. 345–357. EDN CUUYAH. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2022-4-345-357
  16. McNeary D., Baskaran M. Depositional characteristics of 7Be and 210Pb in southeastern Michigan // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2003. Vol. 108, iss. D7. 4210. https://doi.org/10.1029/2002JD003021
  17. 7Be, 210Pb and 40K depositions over 11 years in Malaga / C. Dueñas [et al.] // Journal of Environmental Radioactivity. 2017. Vol. 178–179. P. 325–334. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.09.010
  18. Influence of rainfall on atmospheric deposition fluxes of 7Be and 210Pb in Mangaluru (Mangalore) at the southwest coast of India / M. P. Mohan [et al.] // Atmospheric Environment. 2019. Vol. 202. P. 281–295. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2019.01.034
  19. Kremenchutskii D. A., Konovalov S. K. Beryllium-7 (7Be) and its variability in the near-surface atmosphere of Crimea, the Black Sea region // Atmospheric Pollution Research. 2022. Vol. 13, iss. 5. 101406. https://doi.org/10.1016/J.APR.2022.101406
  20. Kremenchutskii D. A., Batrakov G. F. Seasonal variations in total deposition velocity and washout ratio of fine aerosols revealed from beryllium-7 (7Be) measurements in Sevastopol, the Black Sea region // Atmospheric Pollution Research. 2023. Vol. 14, iss. 3. 101698. https://doi.org/10.1016/J.APR.2023.101698
  21. A decade of 7Be and 210Pb activity in surface aerosols measured over the Western Iberian Peninsula / A. C. Carvalho [et al.] // Atmospheric Environment. 2013. Vol. 67. P. 193–202. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2012.10.060
  22. Региональные проекции изменений климата в Черноморско-Каспийском регионе в конце XXI столетия / В. В. Ефимов [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 5. С. 53–73. EDN VHEWUP. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2015-5-53-73
  23. Kremenchutskii D. A. Influence of precipitation on the daily beryllium-7 (7Be) activity concentration in the atmospheric surface layer // Journal of Environmental Radioactivity. 2021. Vol. 237. 106722. https://doi.org/10.1016/J.JENVRAD.2021.106722

Скачать статью в PDF-формате