1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Физика атмосферы и океана
  4. T. 59, № 6, 2023

Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2023, T. 59, № 6, стр. 754-773

Условно-фоновый уровень аэрозольного загрязнения приземного воздуха в Москве и пригороде: сезонные вариации

Д. П. Губанова a, *, А. А. Виноградова a, Е. А. Лезина b, М. А. Иорданский a, А. А. Исаков a

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

b ГПБУ “Мосэкомониторинг”
121019 Москва, ул. Новый Арбат, 11/1, Россия

* E-mail: gubanova@ifaran.ru

Поступила в редакцию 06.04.2023
После доработки 18.07.2023
Принята к публикации 28.08.2023

Аннотация

Анализируются данные непрерывных наблюдений за составом аэрозоля в приземной атмосфере в Москве (в центре города) и в Подмосковье (вблизи г. Звенигород Московской области) в течение трех лет, с осени 2019 до конца 2022 года. Выполнено сравнение полученных данных с результатами наблюдений на московской сети станций ГПБУ “Мосэкомониторинг”. Введено понятие условно фонового аэрозольного загрязнения приземной атмосферы в Москве для тех дней, когда значение среднесуточной массовой концентрации частиц РМ10 ниже ПДК (60 мкг/м3). Число таких дней составило больше 91% в Москве за три года наблюдений. Ранее авторами было установлено, что все эпизоды более высокого аэрозольного загрязнения городского воздуха (с превышением ПДК) связаны либо с наличием близкого локального источника в городе, либо с дальним переносом аэрозолей горения и/или пыли в Московскую область из других регионов. Среднесуточная концентрация РМ2.5 в городе и пригороде круглогодично ниже ПДК (35 мкг/м3). Условно фоновое аэрозольное загрязнение приземной атмосферы формируется как природными, так и антропогенными источниками аэрозолей, причем не только локального, но и удаленного происхождения. В его уровне и составе неявно отражается влияние метеорологических параметров на источники и стоки аэрозолей, а также адвективного переноса аэрозоля воздушными массами в город и из него. Приведены результаты анализа сезонных вариаций различных показателей состава аэрозоля в приземной атмосфере при условно фоновом загрязнении: массовой концентрации частиц РМ10, РМ2.5 и отдельных химических элементов, распределения химических элементов по размерам аэрозольных частиц. Делается акцент на сходстве и различии этих характеристик в приземном воздухе города и пригорода в разные сезоны.

Ключевые слова: атмосфера, мегаполис, пригород, приземный аэрозоль, условно фоновое аэрозольное загрязнение, РМ10, РМ2.5, элементный состав, массовая концентрация, распределение химических элементов по размерам аэрозольных частиц

Список литературы

  1. Безуглая Э.Ю., Смирнова И.В. Воздух городов и его изменения. СПб.: Астерион, 2008. 254 с.

  2. Биргер М.И., Вальдберг А.Ю., Мягков Б.И., В.Ю. Падва, А.А. Русанов. Справочник по пыле- и золоулавливанию. М.: Энергоатомиздат, 1983. 312 с. (С. 14).

  3. Власенко C.C., Волкова К.А., Ионов Д.В., Рышкевич Т.И., Иванова О.А., Михайлов Е.Ф. Изменчивость углеродсодержащей фракции атмосферного аэрозоля вблизи Санкт-Петербурга // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55. № 6. С. 147–156.

  4. Власов Д.В., Касимов Н.С., Кошелева Н.Е. Геохимия дорожной пыли (Восточный округ Москвы) // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 5. География. 2014. № 3. С. 23–33.

  5. Волох А.А., Журавлева М.Г. Оценка техногенного загрязнения воздуха в г. Москве // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1994. Т. 30. № 2. С. 182–188.

  6. Гинзбург А.С., Губанова Д.П., Минашкин В.М. Влияние естественных и антропогенных аэрозолей на глобальный и региональный климат // Рос. хим. журнал. 2008. Т. LII. № 5. С. 112–119.

  7. Гинзбург А.С., Демченко П.Ф. Антропогенные мезо-метеорологические обратные связи: обзор современных исследований // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. Т.55. № 6. С. 94-113.

  8. Гинзбург А.С., Докукин С.А. Влияние теплового загрязнения атмосферы на климат города (оценки с помощью модели COSMO-CLM) // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57. № 1. С. 53–66.

  9. ГН 2.1.6.3492-17. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений: Гигиенические нормативы, с изменениями, утв. постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации 31.05.2018 № 37. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2019. 55 с.

  10. Губанова Д.П., Беликов И.Б., Еланский Н.Ф., Скороход А.И., Чубарова Н.Е. Изменчивость приземной концентрации аэрозолей РМ2.5 в г. Москве по наблюдениям в Метеорологической обсерватории МГУ // Опт. атмос. океана. 2017. Т. 30. № 12. С. 1033–1042.

  11. Губанова Д.П., Виноградова А.А., Иорданский М.А., Скороход А.И. Временные вариации состава атмосферного аэрозоля в Москве весной 2020 года // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2021а. Т. 57. № 3. С. 334–348.

  12. Губанова Д.П., Виноградова А.А., Скороход А.И., Иорданский М.А. Аномальное аэрозольное загрязнение воздуха в Москве вблизи локального антропогенного источника в июле 2021 года // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2021б. № 4. С. 133–147. https://doi.org/10.37162/2618-9631-2021-4-133-147

  13. Губанова Д.П., Иорданский М.А., Виноградова А.А., Беликов И.Б., Белоусов В.А. Проблема выбора значений плотности частиц для численной оценки массовой концентрации субмикронного и микронного аэрозоля // Опт. атмос. океана. 2023. Т. 36. № 06. С. 469–481. https://doi.org/10.15372/AOO20230607

  14. Губанова Д.П., Иорданский М.А., Кудерина Т.М., Скороход А.И., Еланский Н.Ф., Минашкин В.М. Элементный состав аэрозолей в приземном воздухе Москвы: сезонные изменения в 2019 и 2020 гг. // Опт. атмос. океана. 2021в. Т. 34. № 6. С. 441–450. https://doi.org/10.15372/AOO202106

  15. Губанова Д.П., Кудерина Т.М., Чхетиани О.Г., Иорданский М.А., Обвинцев Ю.И., Артамонова М.С. Экспериментальные исследования аэрозолей в атмосфере семиаридных ландшафтов Калмыкии. 2. Ландшафтно-геохимический состав аэрозольных частиц // Геофизические процессы и биосфера. 2018. Т. 17. № 3. С. 18–44.

  16. Губанова Д.П., Садовская Н.В., Иорданский М.А., Авилов А.С., Минашкин В.М. Морфология частиц приземного аэрозоля в Москве по результатам анализа методом растровой электронной микроскопии // Изв. РАН. Сер. Физическая. 2023. Т. 87. № 10. (принято в печать).

  17. Добровольский В.В. Биогеохимия мировой суши / Избр. Труды. Т. III. М.: Научный мир, 2009. 440 с.

  18. Доклад “О состоянии окружающей среды в городе Москве в 2022 году” / Под ред. А. О. Кульбачевского. М: 2023. 276 с.

  19. 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. № 1. С. 92–108. https://doi.org/10.31857/S0002351522010023

  20. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: Справочник в 6 кн. М.: Недра, 1994. Кн. 2: Главные р-элементы. 303 с.

  21. Карандашев В.К., Туранов А.Н., Орлова Т.А., Лежнев А.Е., Носенко С.В., Золотарева Н.И., Москвина И.Р. Использование метода масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой в элементном анализе объектов окружающей среды // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007. Т. 73. № 1. С. 12–22.

  22. Касимов Н., Власов Д., Кошелева Н. Химический состав дорожной пыли и ее фракции PM10 как индикатор загрязнения городской среды // Экология и промышленность России. 2021. Т. 25. № 10. С. 43–49. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2021-10-43-49

  23. Касимов Н.С. Экогеохимия ландшафтов. М.: ИП Филимонов М.В., 2013. 208 с.

  24. Кондратьев К.Я., Ивлев Л.С., Крапивин В.Ф. Атмосферные аэрозоли: Свойства, процессы образования и воздействия. От нано- до глобальных масштабов. СПб.: ВВМ, 2007. 858 с.

  25. Кошелева Н.Е., Дорохова М.Ф., Кузьминская Н.Ю., Рыжов А.В., Касимов Н.С. Влияние автотранспорта на экологическое состояние почв в западном административном округе Москвы // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 5. География. 2018. № 2. С. 16–27.

  26. Кудряшов. В.И. Анализ элементного состава атмосферных аэрозолей физическими методами // Межвузовский сб. Проблемы физики атмосферы. Вып. 20. Физика и химия атмосферных аэрозолей. СПб.: Изд-во СПбГУ. 1997. С. 97–130.

  27. Кузнецова И.Н., Брусова Н.Е., Нахаев М.И. Городской остров тепла в Москве: определение, границы, изменчивость // МиГ. 2017. № 5. С. 49–61.

  28. Кузнецова И.Н., Шалыгина И.Ю., Нахаев М.И., Глазкова А.А., Захарова П.В., Лезина Е.А., Звягинцев А.М. Неблагоприятные для качества воздуха метеорологические факторы // Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации. 2014. № 351. С. 154–172.

  29. Локощенко М.А., Енукова Е.А. Остров тепла в Московском регионе по спутниковым данным // МиГ. 2020. № 7. С. 50–63.

  30. Mocэкoмoнитopинг. URL: http://mosecom.mos.ru/

  31. Огородников Б.И., Будыка А.К., Скитович В.И., Бродовой А.В. Характеристики аэрозолей пограничного слоя атмосферы над Москвой // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1996. Т. 32. № 2. С. 163–171.

  32. Полькин В.В., Панченко М.В. Временная изменчивость концентраций субмикронных и крупнодисперсных частиц в приземном слое атмосферы на Аэрозольной станции ИОА СО РАН г. Томска (2000–2020 гг.) // Опт. атмос. океана. 2022. Т. 35. № 6. С. 471–476.

  33. Ревич Б.А. Приоритетные факторы городской среды, влияющие на качество жизни населения мегаполисов // Проблемы прогнозирования. 2018. № 3(168). С. 58–66.

  34. Ревич Б.А., Малеев В.В. Изменения климата и здоровье населения России: анализ ситуаций и прогнозные оценки. М.: ЛЕНАНД, 2011. 208 с.

  35. Самсонов В.Т. Обеспыливание воздуха в промышленности. Методы и средства. М.: Инфра-М, 2016. 234 с. (С. 161–163).

  36. Трефилова А.В., Артамонова М.С., Кудерина Т.М., Губанова Д.П., Давыдов К.А., Иорданский М.А., Гречко Е.И., Минашкин В.М. Химический состав и микрофизические характеристики аэрозоля г. Москвы и Подмосковья в июне 2009 г. и на пике пожаров 2010 г. // Геофизические процессы и биосфера. 2012. Т. 11. № 4. С. 65–82.

  37. Эрхардт Х. Рентгенофлуоресцентный анализ. Применение в заводских лабораториях. М.: Металлургия. 1985. 256 с.

  38. Andronova A.V., Iordanskii M.A., Trefilova A.V., Lebedev V.A., Minashkin V.M., Obvintsev Yu.I., Artamonova M.S., Granberg I.G. Comparative Analysis of Pollution of the Surface Atmospheric Layer in Such Megalopolises as Moscow and Beijing // Izv., Atmos. Ocean. Phys. 2011. V. 47. № 7. P. 25–33.

  39. Bond T.C., Doherty S.J., Fahey D.W., Forster P.M., Berntsen T., DeAngelo B.J., Flanner M.G., Ghan S., Kärcher B., Koch D., Kinne S., Kondo Y., Quinn P.K., Sarofim M.C., Schultz M.G., Schulz M., Venkataraman C., Zhang H., Zhang S., Bellouin N., Guttikunda S.K., Hopke P.K., Jacobson M.Z., Kaiser J. W., Klimont Z., Lohmann U., Schwarz J.P., Shindell D., Storelvmo T., Warren S.G., Zender C.S. Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment // J. Geophys. Res. Atmos. 2013. V. 118. P. 5380–5552.

  40. Chapman S., Watson J.E.M., Salazar A., Thatcher M., McAlpine C.A. The impact of urbanization and climate change on urban temperatures: a systematic review // Landscape Ecol. 2017. V. 32. P. 1921–1935.

  41. Chubarova N.Ye., Androsova Ye.Ye., Lezina Ye.A. The dynamics of the atmospheric pollutants during the Covid-19 pandemic 2020 and their relationship with meteorological conditions in Moscow // Geography, Environment, Sustainability. 2021. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2021-012

  42. Gubanova D., Chkhetiani O., Vinogradova A., Skorokhod A., Iordanskii M. Atmospheric transport of dust aerosol from arid zones to the Moscow region in the fall 2020 // AIMS Geosciences. 2022(a). V. 8. № 2. P. 277–302. https://doi.org/10.3934/geosci.2022017

  43. Gubanova D.P., Vinogradova A.A., Iordanskii M.A., Skorokhod A.I. Variability of Near-Surface Aerosol Composition in Moscow in 2020–2021: Episodes of Extreme Air Pollution of Different Genesis // Atmosphere. 2022(b). V. 13. № 4. P. 574–599. https://doi.org/10.3390/atmos13040574

  44. Gubanova D.P., Vinogradova A.A., Sadovskaya N.V. Brochosomes and Other Bioaerosols in the Surface Layer of the Atmosphere of Moscow Metropolis // Atmosphere 2023. V. 14. P. 504–519. https://doi.org/10.3390/atmos14030504

  45. http://rp5.ru.

  46. http://www.windy.com/ru.

  47. https://english.mee.gov.cn/Resources/standards/Air_Environment/quality_standard1/201605/t20160511_337502. shtml.

  48. https://mosecom.mos.ru/stations.

  49. https://weatherarchive.ru/Pogoda/Moscow.

  50. https://www.eea.europa.eu/themes/air/air-quality-concentrations/air-quality-standards.

  51. https://www.mee.gov.cn/ywgz/fgbz/bz/bzwb/jcffbz/201203/ t20120302_224166.shtml.

  52. https://www.ready.noaa.gov/HYSPLIT.php.

  53. Kasimov N.S., Vlasov D.V., Kosheleva N.E. Enrichment of road dust particles and adjacent environments with metals and metalloids in eastern Moscow // Urban Climate. 2020. V. 32. 100638. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2020.100638

  54. Lokoshchenko M.A., Alekseeva L.I. Influence of Meteorological Parameters on the Urban Heat Island in Moscow // Atmosphere. 2023. V. 14, 507. https://doi.org/10.3390/atmos14030507

  55. Rasmussen P.E. Long-range atmospheric transport of trace metals: the need for geoscience perspectives // Environ. Geology. 1998. V. 33. №. 2/3. P. 96–108.

  56. Revich B.A., Avaliani S.L., Simons G.J. Air pollution and public health in a megalopolis: a case study of Moscow // Ekonomika regiona [Economy of Region]. 2016. V. 12. № 4. P. 1069–1078.

  57. Ruckstuhl A.F., Henne S., Reimann S., Steinbacher M., Vollmer M.K., O’Doherty S., Buchmann B., and Hueglin C. Robust extraction of baseline signal of atmospheric trace species using local regression // Atmos. Meas. Tech. 2012. V. 5. 2613–2624. https://doi.org/10.17059/2016-4-9

  58. Rudnick R.L., Gao S. Composition of the Continental Crust // Treatise Geochem. 2003. V. 3. P. 1–64. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-095975-7.00301-6

  59. Salvador P., Artíñano B., Pio C., Afonso J., Legrand M., Puxbaum H., Hammer S. Evaluation of aerosol sources at European high altitude background sites with trajectory statistical methods // Atmos. Environ. 2010. V. 44. P. 2316–2329.

  60. Seinfeld J.H., Pandis S.N. Atmospheric chemistry and physics: from air pollution to climate change, 2nd Edition. N.Y.: Wiley, USA, 2006. 1232 p.

  61. Sokhi R.S. et al. (97 authors). A global observational analysis to understand changes in air quality during exceptionally low anthropogenic emission conditions // Environ. Intern. 2021. V. 157. № 12. P. 106818. https://doi.org/10.1016/j.envint.2021.106818

  62. Stein A.F., Draxler R.R., Rolph G.D., Stunder B.J.B., Cohen M.D., Ngan F. NOAA’s HYSPLIT atmospheric transport and dispersion modeling system // Bull. Amer. Meteor. Soc. 2015. V. 96. P. 2059–2077. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-14-00110.1

  63. Transforming our World: the 2030 Agenda for Sustainable Development. N.Y.: United Nations. 2015. 35 p.

  64. U.S. Environmental Protection Agency. National Ambient Air Quality Standards for Particulate Matter; Final rule. Federal Register. 2006. V. 71. 94 p.

  65. Vlasov D., Kosheleva N., Kasimov N. Spatial distribution and sources of potentially toxic elements in road dust and its PM10 fraction of Moscow megacity // Science of the total environment. 2021(b). V. 761. 143267. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143267

  66. Vlasov D.V., Eremina I.D., Shinkareva G.L., Chubarova N.E., Kasimov N.S. Daily variations in wet deposition and washout rates of potentially toxic elements in Moscow during spring season // Geography, Environment Sustainability. 2021(a). V. 14. № 1. P. 219–233.https://doi.org/10.24057/2071-9388-2020-162

  67. WHO global air quality guidelines: particulate matter (PM2.5 and PM10), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide. World Health Organization. 2021. https://apps.who.int/iris/handle/10665/345329.

  68. Zhang H., You S., Zhang M., Liu D., Wang X., Ren J., Yu C. The Impact of Atmospheric Pollutants on Human Health and Economic Loss Assessment // Atmosphere. 2021. V. 12. 1628. https://doi.org/10.3390/atmos12121628

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