1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Физика атмосферы и океана
  4. T. 59, № 5, 2023

Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2023, T. 59, № 5, стр. 569-584

Содержание CH4, СО2, СО и δ13C–СH4 в приземном воздухе по измерениям на станции ИФА им. А.М. Обухова РАН в Москве

Е. В. Березина a, *, А. В. Васильева a, К. Б. Моисеенко a, Н. В. Панкратова a, А. И. Скороход a, b, И. Б. Беликов a, В. А. Белоусов a, А. Ю. Артамонов a

a Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН
119017 Москва, Пыжевский пер., д. 3, Россия

b Университет Вены
1090 Вена, пл. Йозефа Холаубека, 2, Австрия

* E-mail: e_berezina_83@mail.ru

Поступила в редакцию 03.03.2023
После доработки 13.06.2023
Принята к публикации 26.06.2023

Аннотация

Приведены результаты анализа межгодовых, сезонных и суточных вариаций отношений смеси CH4, CO2, CO, бензола и δ13C–СH4 в приземном воздухе г. Москвы по измерениям на станции ИФА им. А.М. Обухова РАН в 2018–2020 гг. Годовой максимум содержания CH4, CO2 и CO (>2.2, 430 и 0.20 млн–1, соответственно) приходится на зимние месяцы в связи с сезонным ростом антропогенной нагрузки от основных источников городского загрязнения – автотранспорта и теплоэнергетического сектора, и уменьшением роли вертикального перемешивания воздуха. Наибольший вклад локальных и удаленных микробных источников в содержание CН4 отмечен в летние месяцы на фоне низких значений δ13C–СH4 (–50…–60‰). Во все сезоны, пики приземных концентраций CH4, CO2 и CO, продолжительностью до нескольких часов, обусловлены переносом от промышленных объектов в В–ЮВ секторе. Рассчитанные средние эмиссионные отношения в городском воздухе составили: CH4/бензол = 0.52–0.54 млн–1/млрд–1, СH4/СО = 0.56–0.75 млн–1/млн–1, СО2/бензол = = 77–93 млн–1/млрд–1, СО2/СО = 81–131 млн–1/млн–1, СО/бензол = 0.65–1.11 млн–1/млрд–1. Приведенные отношения характеризуют преобладающий вклад эмиссий от автотранспорта и теплоэнергетического сектора и могут быть использованы для уточнения абсолютных величин выбросов, в том числе на основе существующих инвентаризаций источников антропогенного загрязнения воздуха.

Ключевые слова: малые газовые примеси, мегаполис, источники загрязнения, изотопная сигнатура, эмиссионные отношения

Список литературы

  1. Еланский Н.Ф., Шилкин А.В., Пономарев Н.А., Захарова П.В., Качко М.Д., Поляков Т.И. Пространственно-временные вариации содержания загрязняющих примесей в воздушном бассейне Москвы и их эмиссии // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2022. Т. 58. С. 92–108. https://doi.org/10.31857/s0002351522010023

  2. Кадыгров Е.Н. Микроволновая радиометрия атмосферного пограничного слоя-метод, аппаратура, результаты измерений // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 7. С. 697–704.

  3. Ammoura L., Xueref-Remy I., Gros V., Baudic A., Bonsang B., Petit J.-E., Perrussel O., Bonnaire N., Sciare J., Chevallier F. Atmospheric measurements of ratios between CO2 and co-emitted species from traffic: a tunnel study in the Paris megacity // Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14. P. 12 871–12 882. https://doi.org/10.5194/acp-14-12871-2014

  4. Bakkaloglu S., Lowry D., Fisher R.E., Menoud M., Lanoisell’e M., Chen T., Rockmann, T., Nisbet E.G.A. Stable isotopic signatures of methane from waste sources through atmospheric measurements // Atmos. Environ. 2022. Article 119021.

  5. Berezina E., Moiseenko K., Skorokhod A., Pankratova N.V., Belikov I., Belousov V., Elansky N.F. Impact of VOCs and NOx on Ozone Formation in Moscow // Atmosphere. 2020. V. 11. P. 1262. https://doi.org/10.3390/atmos11111262

  6. Berezina E., Moiseenko K., Vasileva A., Pankratova N., Skorokhod A., Belikov I., Belousov V. Emission Ratios and Source Identification of VOCs in Moscow in 2019–2020 // Atmosphere. 2022. V. 13. P. 257. https://doi.org/10.3390/ atmos13020257

  7. Berezina E., Vasileva A.; Moiseenko K.; Pankratova N.; Skorokhod A., Belikov I.; Belousov V. Atmospheric CH4 and Its Isotopic Composition (δ 13C) in Urban Environment in the Example of Moscow, Russia. Atmosphere. 2023. V. 14. P. 830. https://doi.org/10.3390/atmos14050830

  8. Canadel J.G., Ciais P., Dhakal S., Dolman H., Friedlingstein P., Gurney K.R., Held A., Jackson R.B., Le Quéré C., Malone E.L., Ojima D.S., Patwardhan A., Peters G.P., Raupach M.R. Interactions of the carbon cycle, human activity, and the climate system: a research portfolio // Curr. Opin. Environ. Sustain. 2010. V. 2. P. 301–311. https://doi.org/10.1016/j.cosust.2010.08.003

  9. Derwent R.G., Parrish D.D., Simmonds P.G., O’Doherty S.J., Spain T.G. Seasonal cycles in baseline mixing ratios of a large number of trace gases at the Mace Head, Ireland atmospheric research station // Atmos. Env. 2020. V. 233. 117 531.

  10. Dlugokencky E.J., Myers R.C., Lang P.M., Masarie K.A., Crotwell A.M., Thoning K.W., Hall B.D., Elkins J.W., Steele L.P. Conversion of NOAA atmospheric dry air CH4 mole fractions to a gravimetrically prepared standard scale // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. D18306. https://doi.org/10.1029/2005JD006035

  11. Fishe, R., Lowry D., Wilkin O., Sriskantharaja S., Nisbet E.G. High-precision, automated stable isotope analysis of atmospheric methane and carbon dioxide using continuous flow isotope-ratio mass spectrometry // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2006. V. 20. P. 200–208.

  12. GAW WMO. Impacts of megacities on air pollution and climate // Rep. № 205. 2012. P. 298.

  13. Ilyin G.N., Troitsky A.V. Determining the Tropospheric Delay of a Radio Signal by the Radio1metric Method // Radiophysics and Quantum Electronics. 2017. V. 60. № 4. P. 291–299.

  14. Kelvin H.B., Jacob D.J. A new model mechanism for atmospheric oxidation of isoprene: global effects on oxidants, nitrogen oxides, organic products, and secondary organic aerosol // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19. P. 9613–9640. https://doi.org/10.5194/acp-19-9613-2019

  15. Levin I., Glatzel-Mattheier H., Marik T., Cuntz M., Schmidt M., Worthy D.E.J. Verification of German methane emission inventories and their recent changes based on atmospheric observations // J. Geophys. Res. 1999. V. 104. P. 3447–3456.

  16. Lopez M., Sherwood O.A., Dlugokencky E.J., Kessler R., Giroux L. et al. Isotopic signatures of anthropogenic CH4 sources in Alberta, Canada // Atmospheric Environment. 2017. V. 164. P. 280–288. ffhttps://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2017.06.021

  17. Pankratova N., Skorokhod A., Belikov I., Belousov V., Muravya V., Flint M. Ship-Borne Observations of Atmospheric CH4 and δ13C Isotope Signature in Methane over Arctic Seas in Summer and Autumn 2021 // Atmosphere. 2022. V. 13. P. 390–458. https://doi.org/10.3390/atmos13030458

  18. Pankratova N., Skorokhod A., Belikov I., Elansky N., Rakitin V., Shtabkin Y., Berezina E. Evidence of atmospheric response to methane emissions from the east Siberian arctic shelf. // Geogr. Environ. Sustain. 2018. V. 11. P. 85–92. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2018-11-1-85-92

  19. Townsend-Small A., Tyler S.C., Pataki D.E., Xu X., Christensen L.E. Isotopic measurements of atmospheric methane in Los Angeles, California, USA: influence of “fugitive” fossil fuel emissions // J. Geophys. Res. Atmos. 2012. V. 117(D7). P. D07308. https://doi.org/10.1029/2011JD016826

  20. Varga T., Fisher R.E., France J.L., Haszpra L., Jull A.J.T., Lowry D. et al. Identification of potential methane source regions in Europe using δ13CCH4 measurements and trajectory modeling // J. Geophysical Research: Atmospheres. 2021. V. 126. e2020JD033963. https://doi.org/10.1029/2020JD033963

  21. Wennberg P.O., Mui W., Wunch D., Kort E.A., Blake D.R. Atlas E.L., Santoni G.W., Wofsy S.C., Diskin G.S., Joeng S., Fischer M.L. On the sources of methane to the Los Angeles atmosphere // Environ. Sci. Technol. 2012. V. 46. P. 9282–9289. https://doi.org/10.1021/es301138y

  22. Wong K.W., Fu D., Pongetti T.J., Newman S., Kort E.A., Duren R., Hsu Y.-K., Miller C.E., Yung Y.L., Sander S.P. Mapping CH4 : CO2 ratios in Los Angeles with CLARS-FTS from MountWilson // California, Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15. P. 241–252. https://doi.org/10.5194/acp-15-241-2015

  23. Xueref-Remy I., Zazzeri G., Br’eon F.M., Vogel F., Ciais P., Lowry D., Nisbet E.G. Anthropogenic methane plume detection from point sources in the Paris megacity area and characterization of their δ13C signature // Atmos. Environ. 2020. V. 222. 117055. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2019.117055

  24. Zazzeri G., Lowry D., Fisher R.E., France J.L., Lanoisellé M., Grimmond C.S.B., Nisbet E.G. Evaluating methane in-ventories by isotopic analysis in the London region // Sci. Rep. 2017. V. 7. 4854. https://doi.org/10.1038/s41598-017-04802-6

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Физика атмосферы и океана

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал