Аэрозольное загрязнение городов и его эффекты на прогноз погоды, региональный климат и геохимические процессы (РНФ)НИР

The aerosol urban pollution and its effects on weather, regional climate and geochemical processes (RSF)

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 23 апреля 2018 г.-31 декабря 2018 г. Аэрозольное загрязнение городов и его эффекты на прогноз погоды, региональный климат и геохимические процессы
Результаты этапа: В рамках первого и четвертого рабочего пакетов в апреле-мае 2018 года проведен первый комплексный эксперимент, в котором измерялись радиационные и оптические свойства аэрозоля, концентрация взвешенных частиц, содержание черного углерода в аэрозоле,радиационные и метеорологические характеристики атмосферы, а также проводился сбор проб жидких осадков и их химический анализ с отдельным изучением растворимой и нерастворимой фракции аэрозоля. Созданы базы данных, включающие в себя измерения микрофизических и оптических характеристик аэрозоля, радиационных и метеорологических характеристик при отсутствии выпадения осадков. Выделены естественно синоптические периоды с различным метеорологическим режимом, в течение которых адвекция воздуха и процессы формирования аэрозоля имели различный характер. Рассмотрены особенности влияния метеорологических характеристик на аэрозольное содержание в атмосфере, в том числе их воздействие на вариации черного углерода. Выявлено существенное влияние усиления скорости ветра на уменьшение концентрации черного углерода в атмосфере. Показано, что среднее содержание черного углерода составило 1.1 мкгм-3, а максимальные значения достигали 10 мкгм-3. Получен выраженный суточный ход черного углерода с максимумом в утреннее и вечернее время. Для условий ясного неба проведены сравнения с результатами расчетов мезомасштабной модели СOSMO-ART для нескольких сценариев эмиссии газов-предшественников аэрозоля. Получено удовлетворительное согласие с измеренными аэрозольными данными в городе и пригороде. Выявлено влияние аэрозоля на радиационный и температурный режим приповерхностного слоя. В период комплексного эксперимента проведен расширенный комплекс измерений химического состава проб атмосферных осадков, их минерализации, концентрации осажденных частиц и др. Создана база данных, включающая в себя данные о содержании 33 тяжелых металлов и металлоидов (ТММ), содержащихся в пробах дождя в растворенной и взвешенной формах, физико-химические свойства и макрокомпонентные параметры жидких осадков, а также величины почасовых и среднесуточных выпадений ТММ из атмосферы. Проведен анализ многолетних вариаций концентрации различных ионов. Проведен анализ связи концентрации различных ионов с количеством осадков. Получены численные оценки уменьшения концентрации взвешенных частиц в период выпадения осадков, а также показано отсутствие соответствующих изменений концентрации черного углерода. Показано, что содержание большинства ТММ в апрельских дождях больше, чем в майских, что связано с интенсивным воздействием промышленных источников из-за отопительного сезона в апреле и эффекта разбавления при увеличении количества выпадающих осадков в мае. В московских осадках концентрации растворенных форм Li, V, Cr, Ni, As, Se, Mo, Cd и Sn ниже, чем во многих других городах, и близки к уровню этих ТММ в осадках пригородов. Показано, что элементы Ti, Zr, Al, Sn, Fe, W, Th, Li, V, Cs, Bi и Y находятся преимущественно во взвешенной (нерастворенной), а Zn, Ca и Cd - в растворенной формах. Значительная доля взвешенных форм ТММ связана с поступлением в атмосферный воздух твердых частиц почв или дорожной пыли, а также обусловлена кислотными свойствами дождевой воды и самих химических элементов (анионогенностью и катионогенностью). Подготовлена и принята к печати статья в журнале «Вестник Московского Университета. Серия 5. География» (индексируется Scopus). Подготовлены и сделаны доклады на конференции “Аэрозоли Сибири». В рамках второго рабочего пакета для периода проведения комплексного эксперимента в апреле-мае 2018 г. выполнены оценки облачно-аэрозольного взаимодействия и получены оценки косвенного воздействия аэрозоля на радиационный режим, балл облаков и оценено его влияние на температуру воздуха с использованием стандартного и нового облачно-аэрозольного алгоритма модели COSMO. Кроме того, выполнены сравнения с данными измерений облачных характеристик международного архива по облакам SAMD. По этим данным принята в печать статья в труды SPIE (индексируется WOS), сделан доклад на международной конференции (XXIV Международный Cимпозиум “Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы»). В рамках третьего рабочего пакета для анализа пространственных особенностей аэрозольного загрязнения проведен анализ данных, полученных по новому спутниковому алгоритму MAIAK по данным спутникового прибора MODIS с использованием мультиуглового приближения для Московской агломерации. На основании данных многолетних наблюдений в рамках программы АЭРОНЕТ показан отрицательный тренд аэрозольной оптической толщины (АОТ). С использованием мезомасштабной модели COSMO оценены радиационные и температурные эффекты московского аэрозоля, а также показаны вариации этих эффектов по территории северной Евразии. Проведены сравнения спутниковых восстановлений аэрозольной оптической толщины с результатами измерений и показано их удовлетворительное согласие. Сделан доклад на международной конференции (XXIV Международный Cимпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы»), принята в печать статья (SPIE Proceedings (индексируется WOS). Сдана в печать статья. Сделан доклад на конференции «Аэрозоли Сибири». Сделан доклад на международной конференции ICCARUS 2018 в Оффенбахе (Германия).
2 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Аэрозольное загрязнение городов и его эффекты на прогноз погоды, региональный климат и геохимические процессы
Результаты этапа: В рамках первого рабочего пакета в апреле-мае 2019 г. был проведен второй этап комплексного аэрозольного эксперимента AeroRadCity на базе Метеорологической обсерватории МГУ. В соответствии с разработанной ранее методикой выделены естественно-синоптические периоды и проанализированы индикаторы неблагоприятных метеорологических условий и их связи с особенностями газово-аэрозольного состава атмосферы в каждый из периодов, включая различные микрофизические и оптические аэрозольные характеристики в столбе атмосферы и в приземном слое, концентрации газов-предшественников аэрозоля и содержание черного углерода. Рассмотрено влияние аэрозоля на солнечную радиацию в различных спектральных диапазонах, включая УФ диапазоне спектра и оценены радиационные эффекты различных видов аэрозоля на верхней и нижней границах атмосферы. Усовершенствована программа AEROCLO (РИД №2019616295). Была получена спектральная зависимость оптических характеристик в реальном времени с целью определения временной изменчивости коэффициента поглощения Ангстрема и его параметризации как маркера источников эмиссий. Проведен анализ свойств и состава аэрозолей с применением методов аналитической химии определены концентрации основных классов органических и ионных соединений в аэрозолях, отобранных в МО МГУ весной 2017 г. Разработан объединённый аналитический и статистический подход для анализа состава аэрозолей, который определит наибольшую варьируемость основных компонентов, оцененную вместе с высокой аналитической значимостью химических соединений. Для использования 3 версии фотометрических данных АЭРОНЕТ существенно модифицирован программный комплекс с учетом новых форматов данных и данных наблюдений по баллу облаков. Получено свидетельство о регистрации прав на это программное обеспечение. Выполнены численные расчеты по модели COSMO-RU и оценено качество прогноза приземной температуры воздуха в Московском регионе при использовании новой аэрозольной климатологии Macv2. Проведены модельные расчеты по мезомасштабной химико-транспортной модели СOSMO-ART для двух фаз весеннего эксперимента 2018 и 2019 гг. с заданием различных эмиссий загрязняющих веществ. Проведены исследования по согласованию значений аэрозоля на границах области расчета и выполнены другие важные методические исследования. Выделена модельная составляющая черного углерода и оценена величина генерации аэрозольной оптической толщины за счет антропогенной эмиссии при различных метеорологических условиях рассеивания для условий Москвы. В рамках второго рабочего пакета проведены модельные эксперименты по выявлению облачно-аэрозольного взаимодействия и получены оценки косвенного воздействия аэрозоля на радиационный и температурный режим в облачных условиях. Эти модельные расчеты выполнены по двум версиям модели COSMO (оперативной и экспериментальной) для периодов аэрозольного эксперимента в 2018 и 2019 гг. для территории Москвы и Московской области и сравнены с данными измерений МО МГУ, а также для Линденберга по данным архива SAMD. Проведена верификация результатов расчета различных параметров облачности (ледности, водосодержания, оптической толщины и др.) путем сравнения с данным наблюдений. В рамках рабочего пакета 3 были продолжены исследования аэрозольного загрязнения в Москве по данным нового спутникового алгоритма MAIAC (Lyapustin et al., 2018) для переходных сезонов года. Рассмотрены методологические аспекты обработки и интерпретации спутниковых наблюдений и погрешности спутниковых данных с учетом анализа преобладающего типа аэрозоля. Проведены расширенные сравнения спутниковых данных, полученных с использованием алгоритма MAIAC с наземными данными станций AERONET, расположенными в разных климатических условиях (Екатеринбург, Томск, др.). Проведен анализ антропогенного аэрозольного загрязнения в городах, крупных промышленных центрах на территории России с дополнительным анализом особенностей эмиссий загрязняющих веществ по международным и российским базам данных. Для Москвы проанализированы взаимосвязи аэрозольного содержания с эмиссиями загрязняющих веществ в урбанизированных районах на основе спутникового мониторинга и наземных данных. В рамках четвертого рабочего пакета в ходе второй фазы комплексного аэрозольного эксперимента AeroRadCity в Метеорологической обсерватории МГУ проведен расширенный физико-химический анализ проб атмосферных осадков с отдельным рассмотрением растворимой и нерастворимой формы, включая содержание ТММ. Продолжен анализ результатов измерений, полученных в первую фазу эксперимента, проведена статистическая обработка полученных данных. Исследованы пробы снега, собранные в фоновых условиях, удаленных от локальных источников загрязнения. Продолжены работы по оценке скорости влажного осаждения аэрозоля на большей статистике, детально проанализированы используемые в модели COSMO-ART параметризации влажного осаждения и проведены сравнения с измеренными величинами.Определены связи между содержанием и выпадением растворенной и взвешенной (нерастворенной) формами ТММ в осадках, физико-химическими свойствами, макрокомпонентным составом и метеорологическими параметрами дождей. Рассчитан вклад основных источников (техногенный, терригенный и морской) в концентрации растворенных и нерастворенных форм ТММ в атмосферных осадках западной части Москвы. Получены данные о различиях между уровнями выпадений растворенной и нерастворенной форм ТММ в западной части Москвы и в пределах других городов и иных территорий мира.
3 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Аэрозольное загрязнение городов и его эффекты на прогноз погоды, региональный климат и геохимические процессы
Результаты этапа: В рамках первого рабочего пакета РП1 проведен детальный анализ данных измерений и модельных расчетов с использованием химико-транспортной модели COSMO-ART, полученных во время комплексного эксперимента AeroRadCity. Анализ данных аэрозольных измерений за периоды с близкими синоптическими условиями выявил ряд интересных закономерностей и заметную связь с метеорологическими условиями. Разработана методика, позволяющая на основе спутниковых данных MODIS/FIRMS и траекторного анализа (модель HYSPLIT) с дополнительным использованием величины волнового показателя поглощения Ангстрема, оцененного по измерениям солнечного фотометра CIMEL, эффективно фильтровать случаи дымового аэрозоля и более точно выделять городскую аэрозольную компоненту. Получено, что в период эксперимента доля городской компоненты аэрозольной оптической толщины (АОТ) в видимом диапазоне спектра менялась от 18 до 34% и существенно росла с уменьшением интенсивности рассеивания примесей. Средняя величина аэрозольного городского загрязнения, определяемая по разнице между измерениями/расчетами АОТ в Метеорологической Обсерватории МГУ и на Звенигородской научной станции ИФА РАН, равна 0.01, но при некоторых условиях она достигала 0.05-0.09, что согласуется с результатами спутниковых оценок (Zhdanova et al., 2020). Выделены преобладающие направления ветра, при которых наблюдались повышенные концентрации черного углерода. Для весеннего эксперимента 2019 года оценено отношение массовой концентрации черного углерода (ВС) к концентрации взвешенных частиц с диаметром менее 10мкм (PM10), которое достигало 17%. В среднем, за два года измерений отношение ВС/PM10 в Москве составило около 5%. Показана тесная связь концентрации ВС с концентрациями оксидов азота при отсутствии дымовой адвекции, что указывает на одни и те же источники выбросов, главным образом, от неполного сгорания дизельного топлива в двигателях автомобилей. Данные о коэффициенте поглощения Ангстрема позволили охарактеризовать вклад черного углерода за счет сжигания природного топлива в составе аэрозолей городской среды. Проведенный анализ коэффициентов поглощения Ангстрема, измеренных в приземном слое и в столбе атмосферы не выявил связей между этими величинами, что может быть связано с разным по оптическим свойствам аэрозолем у поверхности и в столбе атмосферы. На основании модельных данных COSMO-Ru7-ART получены количественные оценки антропогенного аэрозоля при разных эмиссиях взвешенных частиц и черного углерода, а также их эффекты на радиационные и метеорологические поля. Исследовано воздействие разного содержания BC на оптические свойства аэрозоля, в частности, на альбедо однократного рассеяния, а также на радиационные компоненты. При повышении выбросов BC за счет поглощения в атмосферном слое существенно уменьшается как прямая, так и рассеянная компонента солнечного излучения, соответственно на 79 Вт/м2 и 23 Вт/м2, а снижение температуры достигает 1.5°С. При увеличении выбросов непоглощающего аэрозоля, снижение температуры составляет 0.3°С. Полученные оценки можно использовать как граничные при оценке влияния аэрозоля на температуру приземного воздуха при сильном аэрозольном загрязнении. Согласно модельным расчетам альбедо однократного рассеяния в приземном слое атмосферы равно 0.14 при больших выбросах BC; при выбросах непоглощающего аэрозоля эта величина равна 0.9, что оказало существенное влияние на рассеянную радиацию (до 40 Втм-2). При рассмотрении особенностей пространственного распределения влияния антропогенного аэрозоля можно отметить, что при условии хорошего перемешивания воздуха максимальные аэрозольные эффекты наблюдаются в соответствии с атмосферным переносом недалеко за пределами города, а не в центре города,. При этом для стандартных эмиссий TNO температурный эффект у поверхности Земли в центре сформированного аэрозольного облака составил около -0.1°С, в то время как увеличение эмиссий черного углерода приводило к уменьшению приземной температуры на 1.25°С, а рост эмиссий непоглощающего аэрозоля - на 0.25°С. За счет сильного поглощения черным углеродом в атмосфере температурные эффекты на высоте 2 метров уже положительные - до +0.1С, что подтверждает положительный климатический эффект BC. Развита методология использования аэрозольных характеристик атмосферы по данным спутникового прибора MODIS (алгоритм MAIAC(Lyapustin et al., 2018)) в системе мезомасштабной модели COSMO-Ru. Рассмотренный случай 18 мая 2019 года показал, что величина АОТ на 550 нм для Московского региона составляет 0.02-0.18, в то время как в оперативно использующейся аэрозольной климатологии Танре оно равно 0.3. Вследствие этого наблюдаются большие различия в радиационном балансе у поверхности Земли (до 75 Втм-2), что приводит к существенному изменению в распределении облачности (до 5 баллов) и вызывает рост температуры приземного воздуха относительно стандартных расчетов по модели COSMO до 1-1.5°С. В рамках РП2 проведен анализ результатов численных экспериментов с новой схемой описания облачно-аэрозольного взаимодействия с учетом аэрозольного влияния в мезомасштабной модели численного прогноза погоды COSMO. Выполнена оценка качества прогнозируемых с использованием новой схемы радиационных характеристик (потоков суммарной радиации) и метеорологических параметров (приземной температуры воздуха, интегрального содержания и вертикального распределения влагосодержания атмосферы, водо- и лёдосодержание облаков). Исследован эффект влияния концентрации аэрозоля на микрофизические и оптических свойства моделируемой облачности. Оценена повторяемость значений эффективных радиусов капель и ледяных частиц в облаках, а также повторяемость значений оптической толщины облачности по результатам расчетов с новой схемой. Повторяемость оптической толщины сопоставлена с аналогичными характеристиками, полученными по оперативной версии модели. Рассмотрено изменение суммарной радиации в зависимости от изменения оптической толщины при 4-х кратном увеличении концентрации ядер конденсации. Сравнение с данными наблюдений облачных характеристик на станциях сети CLOUDNET (4 станции на территории Германии) показало, что модель незначительно завышает влагосодержание в нижних слоях атмосферы, с высотой ошибки существенно возрастают. Величина водосодержания облаков также оказалась завышенной в модели практически по всему вертикальному профилю, ошибка составляет в среднем 20%. Значения лёдосодержания в модели оказываются заниженными в среднем на 7%. Расчеты с различными вариантами задания концентрации ядер конденсации облаков (CCN) позволили оценить эффект содержания аэрозоля на прогноз микрофизических и оптических свойств облаков, суммарной радиации и приземной температуры воздуха. Показано, что уменьшение эффективного размера частиц с ростом концентрации ядер конденсации в модели сопровождался ростом оптической толщины облака. Причем, чем больше значение оптической толщины, тем больше проявились расхождения между результатами расчетов с различными значениями CCN. В оперативной версии модели облака оказались оптически более плотными относительно расчетов с учетом облачно-аэрозольного взаимодействия. Оценки потока суммарной радиации оказались схожими с полученными ранее. Для Мюнхена улучшение согласия с данными радиационных измерений составило порядка 30% по сравнению с оперативной версией модели. При учете облачно-аэрозольного взаимодействия для центральной части Москвы наблюдается улучшение согласия расчетов температуры воздуха с результатами измерений на 0.5°C. Получено, что оценки ошибки расчета температуры воздуха за май-октябрь 2018 г. для новой схемы изменяются в диапазоне от -0,3 до +1,1 °C, для оперативной – от -0,7 до +1,3 °C. Таким образом, наблюдается существенное уменьшение диапазона погрешности расчета температуры воздуха в экспериментальной версии модели. Для всех экспериментов сезонный ход ошибок температуры для Подмосковья незначительно отличается от сезонного хода для всей области счета в ЦФО. Для центральной части Москвы температура по модельным расчетам в среднем занижена в течение всего периода до -1,1°C с новой схемой и до -1,6°C – с оперативной. В условиях сплошной облачности для всего периода температура воздуха в среднем завышена на 1,0°C по результатам расчетов с оперативной версией модели и на 0,5 °C - с новой схемой. Таким образом, учет аэрозольно-облачного взаимодействия в оперативной модели COSMO-Ru уменьшает различия между измеренными и расчетными радиационными характеристиками и улучшает прогноз температуры воздуха. В рамках РП3 по данным спутникового алгоритма MAIAC/ MODIS, коллекция 6, проведены исследования пространственно-временного распределения АОТ для ряда крупных городов России (Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Екатеринбург, Омск, Томск). Валидация спутниковых данных АОТ MAIAC показала их применимость для оценки изменчивости АОТ в городских условиях. Оценена пространственная изменчивость АОТ на территории городов и прилегающих к ним районах. Показаны локальные области с высокими значениями городской составляющей АОТ. Выявлено, что непосредственно на территории самих городов пространственная изменчивость АОТ, связанная с локальными источниками загрязнения составляет 0.01-0.02. Локальные максимумы АОТ (до АОТ(город) =0.13 в Екатеринбурге и до АОТ(город)= 0.22 - вблизи Санкт-Петербурга) связаны с промышленной и сельскохозяйственной деятельностью человека, которая способствует поступлению частиц с поверхности земли в атмосферу. Для городских и фоновых районов Европейской территории России и Сибири наблюдается уменьшение средних годовых значений АОТ в теплый (май-сентябрь) период года в 21 веке, которые выявлены по наземным данным станций AERONET (Москва, Звенигород, Астрономическая Обсерватория Коуровка, Томск). По данным алгоритма MAIAC тренды средних годовых значений АОТ в теплый (май-сентябрь) период года в ряде городов России имеют отрицательные или близкие к нулю значения. На Европейской территории России отрицательные тренды АОТ согласуются с локальными тенденциями уменьшения выбросов загрязняющих веществ, в то время как на Урале и в Сибири уменьшение АОТ иногда происходит на фоне роста локальных эмиссий загрязняющих веществ. Радиационные эффекты городского аэрозольного загрязнения показали, что при учете антропогенного аэрозоля в нижних слоях атмосферы поглощение солнечного излучения в столбе атмосферы увеличивается примерно на 1% (до 24%) при небольшом загрязнении порядка 0.02 и на 3% (до 26%) при величинах АОТ порядка 0.05. При этом солнечная радиация у поверхности Земли уменьшается на величину от 10 Втм-2 до 25-30 Втм-2 только за счет городской аэрозольной компоненты. На верхней границе атмосферы за счет низкого альбедо однократного рассеяния и существенного поглощения в столбе атмосферы для условий низкого альбедо поверхности наблюдается некоторое уменьшение восходящего потока до величин порядка 5 Втм-2. Мгновенный радиационный форсинг городского аэрозоля на ВГА составил положительную величину, меняющуюся от 1.7 до 4.6 Втм-2 при городской аэрозольной компоненте порядка 0.05. В рамках РП4 проанализированы закономерности ионного содержания атмосферных осадков в 2018 и 2019 годах по сравнению с данными измерений в другие сезоны и за весь период наблюдений с 1980г. Годовой ход рН осадков в 2018 и 2019 гг. соответствовал среднему многолетнему ходу, за исключением ноября, декабря, когда не наблюдались кислотные осадки, и средние значения менялись от 6.2 до 6.7 рН. В 2018 г. значения минерализации как годовое, так и сезонные, были близки к средним многолетним значениям. Более 45% проб имели минерализацию М≤15 мг/л, и только 3 пробы (2.5%) были очень загрязненные – более 100 мг/л. В 2019 г. средние значения минерализации были выше наблюдаемых в 2018 году, а также выше многолетних значений. Существенно увеличились концентрации гидрокарбонатов, нитратов, аммония, калия и, особенно, хлоридов, которые были выше во все периоды года. Пробы атмосферных осадков весной 2019 г. характеризовались высокой минерализацией, и для отдельных ионов (хлоридов, нитратов и кальция) были установлены абсолютные максимумы концентрации. С использованием химико-транспортной модели COSMO-ART проведены численные эксперименты по оценке вымывания аэрозоля. Получено, что процесс вымывания аэрозоля в модели начинает оказывать влияние на концентрации только при высоком содержании аэрозоля. При этом наибольшая интенсивность вымывания наблюдается в первые часы прогноза выпадения осадков, затем она снижается. Для количественной оценки временного изменения концентрации приземного аэрозоля также использованы экспоненциальные коэффициенты аэрозольного вымывания, которые характеризуют относительное уменьшение концентрации вещества у поверхности земли в логарифмическом масштабе в единицу времени. На основании данных измерений получено, что влажное осаждение PM10 отчетливо проявляется при концентрации более 10 мкг/м3, при этом экспоненциальный коэффициент вымывания составляет 0.17±0.09 ч–1. Анализ данных также показал, что вымывание черного углерода наблюдается только в случае повышенных начальных концентраций BC более 1.4 мкг/м3, в то время как отсутствие влажного осаждения BC всегда отмечалось при небольших его начальных концентрациях (менее 0.57 мкг/м3). Проведенные параллельные численные эксперименты системой COSMO-ART показали, что величины экспоненциальных коэффициентов вымывания для 12 апреля 2019 года составили 0.34ч-1 и 0.32ч-1 соответственно для концентрации взвешенных частиц и BC. В то же время для некоторых других дней величины экспоненциальных коэффициентов вымывания были близки к нулю, даже при больших эмиссиях загрязняющих веществ. Таким образом, дополнительные численные эксперименты показали, что результаты моделирования не всегда воспроизводят вымывание аэрозоля, даже при высоких начальных концентрациях. Проведен детальный анализ данных о содержании растворенной и нерастворенной (взвешенной) фракций тяжелых металлов и металлоидов (ТММ) в атмосферных осадках в разные сезоны – весной (дожди) и зимой (сезонные пробы снега). Информационной базой служили результаты исследования химического состава отобранных на территории МО МГУ в апреле и мае 2018 и 2019 гг. дождевых осадков и в марте 2019 г. сезонных проб снега перед снеготаянием. Каждому эпизоду соответствовала одна проба дождя. Пробы снега отбирались на МО МГУ пластиковой трубой на всю толщу ненарушенного снежного покрова. Пробы дождя и снега фильтровались через мембранные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм для разделения на две фазы: жидкую (фильтрат) и твердую (фильтр со взвесью), которые затем анализировались раздельно. Концентрации Al, As, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Rb, Sc, Se, Sn, Sr, Th, Ti, Tl, U, V, W, Y, Zn, Zr определялись в лаборатории ВНИИ минерального сырья имени Н.М. Федоровского масс-спектральным (ICP-MS) и атомно-эмиссионным методами (ICP-AES) с индуктивно связанной плазмой. Анализ данных включал расчет объемно взвешенных концентраций ТММ (с учетом объема выпавших осадков), коэффициентов обогащения EF (эталон сравнения – кларки земной коры, элемент сравнения – Al), растворенности (доли растворенной формы в суммарной концентрации каждого ТММ), величины выпадений (влажного осаждения) из атмосферы со снегом и дождями. В апреле–мае 2019 г. по сравнению с 2018 г. в дождях на 5% и более увеличилась доля растворенных форм Se, K, Na, W, Sr, Ba, Mg, Rb, Al, Mn и Ca, уменьшилась на 5% и более – Be, Mo, Pb, Sn, Bi, Cu, As. По величине выпадений 2018 и 2019 г. слабо отличаются. Высокие уровни выпадений ТММ выявлены для майских праздников (1–9 мая) из-за поступления ТММ при сжигании органических остатков в Подмосковье и повышенных уровней выбросов автотранспорта из-за активного выезда жителей столицы на загородные участки. Ведущими поллютантами в зимний и весенний сезоны являются Sb, Pb, Cd, Zn, Cu, Mo, Bi, W, что согласуется с данными о загрязнении других компонентов окружающей среды Москвы и подтверждает ведущую роль автотранспорта в загрязнении столицы ТММ. Обогащенность снега растворенными и нерастворенными формами большинства ТММ выражена более интенсивно, чем дождя, особенно растворенными Na (в 40), Sn, Ni, Mo, Ca (в 5-9) и нерастворенными Na, As, Cd, Zr, Ba, Ni, K, Cu (в 1,4-2,3 раза). Весной по сравнению с зимой растворенность практически всех ТММ увеличивается на 10% и более, особенно сильно – Sb (на 69%), Pb (56%), As (45%), K, Zn, Ba, Mn, Cu (32-39%). Большая доля взвешенных форм в снеге связана с улавливанием снежным покровом не только влажных выпадений, но и сухих осаждений из атмосферы. Выявлены ассоциации взвешенных Mg–Fe–Sn–Ca–K–Ba–Sr–Al–Zr–W–Bi и Be–Rb–Mn–Co–Cu–Ni–Zn–Cd и растворенных Ca–Sr–Zn–Mg–Ni–W–Mo и Cu–Zr–Bi–Na–Al–Fe–Pb, поступающие при вымывании из атмосферы частиц городских почв и дорожной пыли, загрязненных под воздействием автотранспорта и промышленных объектов (Власов и др., 2015; Padoan et al., 2017; Lanzerstorfer, 2018; Bencharif-Madani et al., 2019; Ramírez et al., 2019; Kasimov et al., 2020); взвешенных Sb–Pb и растворенных Sb–Ba, формирующиеся под воздействием выбросов транспорта при истирании деталей автомобилей (шин, тормозных колодок), износе дорожного полотна и т.д. (Adachi, Tainosho, 2004; Grigoratos, Martini, 2015); взвешенных As–Mo и растворенных Co–Cd–As–Se из-за сжигания отходов, выбросов промышленных предприятий и объектов электроэнергетики (Demetriades, Birke, 2015; Kumar et al., 2015; Zheng et al., 2018) и растворенных K–Rb–Mn из-за сжигания биомассы и лесных пожаров (Samsonov et al., 2012; Grivas et al., 2018; Yu et al., 2018). Все задачи проекта выполнены.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".