![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Главной целью Проекта является апробация разработанной технологии в разных частях Московского мегаполиса, отличающихся уровнем техногенной геохимической нагрузки и составом приоритетных загрязнителей. Отличительной особенностью проекта на всех этапах его реализации является оценка экологического состояния компонентов городских ландшафтов на основе расчета рисков для здоровья городского населения.
Air migration and deposition of toxic elements and compounds in microparticles leads to the formation of their large and high-contrast anomalies in soils, snow and road dust. This makes relevant further studies aimed at identifying the sources of pollutants, their accumulation and dispersion in the atmosphere, terrestrial landscapes and river system of the Moscow megapolis. The main goal of the project is to test the developed technology in various parts of Moscow with different geochemical load and composition of priority pollutants. An important feature of the project will be the assessment of environmental risks for biota and population. It is planned to develop the instrumental base by expanding the measured parameters of microparticles, to extend the series of observations, to conduct full-scale and model experiments. Particular attention will be paid to the characterization of pollutant sources, including road and rail transport. Research will be carried out in the following areas. 1. Spatial and temporal variability of aerosol geochemical load and its environmental hazard in Moscow megapolis. The development of observation technology at the Aerosol Complex of MSU involves continuous measurements of microphysical properties, number of particles and mass concentration of aerosols and the analysis of their particle-size chemical composition. The ratio of urban and regional sources of pollution will be established by simultaneous measurements in the city and suburban area. Microparticle pollution in street canyons will be investigated depending on building parameters and traffic intensity. The health hazard assessment of the inhaled fraction of aerosols will be based on the concentrations of PM2.5 and black carbon, as well as the oxidizing potential, which determines the ability of atmospheric particles to oxidize lung environment. 2. Fractionation of potentially toxic elements and compounds in the components of terrestrial landscapes. The study of particle-size fractionation of chemical elements in soils will be expanded by using data on the mineralogical composition of the fractions. A large group of elements will be analyzed, including rare earth and poorly studied Li, Be, Ga, Rb, Tl, Pt, etc. In various land-use zones it is planned to study the interactions of contaminated microparticles with the components of urban soils, which determine the effectiveness in realization of their potential to provide ecological functions in the biosphere. The distribution of the elements and PAH in microparticles in the “snow–road dust–soil” subsystem will be studied for individual districts and city zones. The environmental hazard of pollution of these environments will be assessed taking into account the anthropometric and age characteristics of the population and scenarios of its activity. 3. Migration of microparticles in the river system with an assessment of the integral environmental risk. The collected data on chemical elements in water and microparticles of suspended and bottom sediments in the tributaries of the Moscow River will allow to establish the factors that determine the features and variability of their chemical composition. The assessment of microparticle and pollutant fluxes in the river network will provide landscape-functional zoning of the entire basin and approbation of the methodology for assessing environmental risks related to the quality of surface water, suspended matter, bottom and floodplain sediments. 4. Quantification of microparticle sources of urban pollution. Under conditions of multiple sources of microparticles, their identification will be performed using the Source Apportionment (SA) technology and the measurement data on microphysical properties and chemical composition of aerosols. The contributions of industrial, transport sources, the heating system of the residential sector, the blowing of soil and road dust in the city, smoke plumes from fires in the suburbs will be determined. To validate the SA results, the official data on the intensity of emissions from stationary and mobile pollution sources will be used.
Основным результатом проекта является развитие технологии оценки экологического состояния городской среды на основе анализа химического состава микрочастиц в системе «атмосфера–снег–дорожная пыль–почвы–поверхностные воды», впервые проведение на ее основе количественного анализа воздействия основных источников эмиссий на загрязнение окружающей среды Московского мегаполиса. На основе базы данных непрерывных сезонных и круглогодичных измерений многокомпонентного химического состава и микрофизических свойств аэрозолей с распределением по размерам, полученной на созданном ранее Аэрозольном стационарном комплексе МГУ, и современных рецепторных моделей будут определены вклады основных источников загрязнения воздуха: транспорта, промышленности, дорожной пыли, засоления почв противогололедными реагентами, сжигания биомасс и вторичных аэрозолей. Значительный прогресс будет достигнут в исследованиях уровней и неоднородности аэрозольной нагрузки атмосферы вследствие особенностей транспорта, отопительной системы жилого сектора и промышленной деятельности населения в центральных частях (город) и на прилегающих территориях (пригород) с помощью Аэрозольного мобильного комплекса МГУ. Практическое использование ожидаемых результатов определяется возможностью получения научно-обоснованных оценок пространственной и временной изменчивости аэрозольной нагрузки и источников загрязнений атмосферы в Московском мегаполисе и прилегающем регионе. Данный проект создаст предпосылки для дальнейшего развития сети станций наблюдений за аэрозольным загрязнением в Московском мегаполисе и оценкой его влияния на экологическое состояние атмосферы. Получаемая база данных о физико-химических характеристиках вдыхаемой фракции аэрозолей и маркерах влияния на здоровье может быть использована при организации и проведении исследований воздействия загрязнений на здоровье населения в мегаполисе. Полученная экспериментальная информация будет необходима при разработке мероприятий по уменьшению опасных последствий загрязнения атмосферы, с ее помощью можно определить, какие изменения в аэрозольной нагрузке атмосферы Московского мегаполиса следует ожидать в результате изменений хозяйственной деятельности и каковы могут быть их социальные последствия. Общественная значимость предполагаемых результатов проекта согласуется с положениями Постановления Правительства Российской Федерации от 8 февраля 2022 г. № 133 «Об утверждении Федеральной научно-технической программы в области экологического развития Российской Федерации и климатических изменений на 2021-2030 годы», в котором указывается на «необходимость повышения эффективности научно-технической деятельности в области экологического развития Российской Федерации и климатических изменений». Количественный анализ вкладов источников экологически и климатически опасных эмиссий имеет первостепенное значение и особую общественную и экологическую значимость, поскольку позволяет идентифицировать опасные загрязнения атмосферы, выявить наиболее значительные и разработать меры по уменьшению и предотвращению воздействия эмиссий на окружающую среду и климат. В настоящее время отсутствие стандартизованных методик количественной оценки техногенных воздействий аэрозольных эмиссий на городскую среду не позволяет принимать обоснованные решения в управлении природопользованием мегаполиса и региона в целом. Из Положений Постановления Правительства Российской Федерации: «Российская система мониторинга атмосферного воздуха в отличие от ряда зарубежных стран в настоящее время не включает мониторинг содержания … "черного углерода" – продукта неполного сгорания топлива». Таким образом, исследования, проводимые на Аэрозольном комплексе МГУ, отвечают ожидаемым результатам реализации Постановления Правительства Российской Федерации в части разработки системы мониторинга черного углерода. Исследования состава атмосферных аэрозолей будут дополнены данными об изотопном составе осадков в Москве с характеристикой сезонности хода значений δ18О и δ2Н и ее обусловленности температурой приземного слоя воздуха и возможным влиянием дальнего переноса, который будет выявляться методом обратных траекторий по модели переноса HYSPLIT. В воде р. Москвы и ее притоков Сетуни, Сетуньки, Яузы будет определена степень отражения изотопно-кислородного и дейтериевого сигнала атмосферных осадков 2019-2020 гг. и его взаимосвязь со свойствами снега в период весеннего половодья. Динамические наблюдения на юго-западе Москвы позволят установить характер изменений изотопного состава снежной толщи в течение зимнего периода. В фокусе современных геохимических исследований городских почв находится проблема гранулометрического фракционирования металлов и металлоидов (ММ) и других поллютантов, связанная с выделением и использованием при экологическом мониторинге фракций-носителей максимального загрязнения, что определяется необходимостью прогнозировать поведение потенциально токсичных элементов в окружающей среде и прослеживать пути их поступления в живые организмы. В современной литературе существует недостаток информации как о фоновых концентрациях элементов в гранулометрических фракциях разных почв, так и о связи гранулометрического фракционирования элементов с минералогическим составом фракций, в то время как подобная информация крайне необходима для правильной интерпретации природы ассоциаций химических элементов в загрязненных почвах и выделения среди них ассоциаций преимущественно антропогенного происхождения. Разные минералы, присутствующие в почвенных фракциях, обладают характерными кристаллическими структурами, химическим составом и свойствами; они определяют ассоциации и общие запасы химических элементов. В фоновых для Московского мегаполиса дерново-подзолистых и дерновых почв Смоленско-Московской возвышенности будет выявлен минералогический состав отдельных гранулометрических фракций гумусового горизонта и установлены факторы, контролирующие его пространственную изменчивость. Эти данные дадут возможность генетической интерпретации ассоциаций ММ на основе сопряженного анализа элементного и минералогического составов фракций. Этот тип анализа будет способствовать лучшему пониманию закономерностей накопления экологически опасных элементов в гранулометрических фракциях и послужит основой для оценки потенциального риска загрязнения и восстановления городских почв. Кроме обычно анализируемых будет исследована большая группа микроэлементов, которым ранее при оценке загрязнения городов не уделялось достаточного внимания (Li, Be, Ga, Rb, Zr, Tl, Pt и др.) и значение которых в последнее время возросло в связи с расширением сфер их применения в различных отраслях промышленности и включением в биогеохимические круговороты. Изучение гранулометрического фракционирования и форм ММ, а также органических поллютантов (ПАУ) позволит выявить наиболее экологически опасные фракции дорожной пыли, твердой фазы снега и почв и охарактеризовать их локализацию в пределах тех или иных функциональных зон города в зависимости от ландшафтных и антропогенных факторов. Генезис полиаренов во фракциях PM1 и PM1-10 городских почв будет определен с использованием индикаторных соотношений. Это даст возможность определить те сочетания факторов в городских ландшафтах, которые создают максимальное загрязнение в депонирующих средах, и разработать рекомендации по его уменьшению. Результаты экспериментального изучения взаимодействия поллютантов с органическим веществом почв будет содействовать более глубокому пониманию механизмов мобилизации, миграции и аккумуляции ММ в различных геохимических обстановках, а также процессов биогеохимической трансформации специфичных для города органических соединений, определяющей экологическое состояние городских почв. Будут определены информативность показателей биологической активности почв и устойчивость органического вещества почв урбанизированных территорий к окислительной трансформации при воздействии загрязненных токсичными веществами микрочастиц. С использованием этих данных будут разработаны подходы к оценке эффективности реализации био- и гидропротекторных функций почв при их загрязнении экологически опасными элементами. Будет получена оценка хронического воздействия накопившихся в микрочастицах городских почв и пыли неканцерогенных и канцерогенных элементов на организм человека в соответствии с разработанными репрезентативными сценариями для населения Москвы, включая возраст и антропометрические характеристики. Будут выявлены приоритетные поллютанты в окружающей среде Московского мегаполиса, которые определяют характер и вероятность неблагоприятных последствий для здоровья человека. Это позволит количественно оценить воздействие на наиболее высокочувствительную группу среди населения, а также определить уязвимые территории города. Полученные результаты послужат основой для разработки локальных профилактических мер по оздоровлению городской среды, а также могут быть использованы при адаптации методики оценки воздействия для других крупных городов. Будет получена общая картина изменения в размещении промышленности г. Москвы в новых условиях, когда реновация многих промышленных зон практически завершена и размещение промышленных объектов при сокращении их числа имеет более дискретный характер. В результате появится возможность показать, как размещение предприятий сказывается на пространственных особенностях химического состава микрочастиц в атмосфере. Будут определены изменения в ареалах рассеяния от стационарных источников сжигания топлива путем расчета максимальных разовых и среднегодовых концентраций основных видов загрязняющих веществ с использованием гостированных моделей, утвержденных МПР РФ. Будут выделены зоны с различным характером пространственного распределения концентраций загрязняющих веществ, образовавшиеся при рассеянии выбросов от разных типов источников сжигания топлива (котельных и ТЭЦ). Объемы и плотности выбросов в атмосферу от автомобильного транспорта будут рассчитаны с учетом интенсивности движения и структуры выбросов, что обеспечит выявление факторов формирования ареалов повышенной концентрации загрязняющих веществ, среди которых будут рассмотрены особенности расселения, топологии транспортной сети, нового дорожного строительства и др. Анализ интенсивности транспортных потоков, динамики объемов и структуры выбросов в атмосферу железнодорожного транспорта в период 2012-2023 гг. даст представление об уровне воздействия на городскую среду железнодорожного транспорта. Это позволит более надежно и объективно провести идентификацию источников техногенного загрязнения атмосферы и компонентов наземных ландшафтов и сформировать рекомендации для правительства Москвы по размещению сети наблюдений. Главными результатами исследования речной системы в Московской агломерации станут: оценка степени преобразования водосборов притоков р. Москвы и русловой сети; количественная характеристика поступления ММ и органических веществ во время интенсивных дождей в городские водотоки, отличающиеся степенью преобразования русловой сети; система определения интегрального экологического риска для качества поверхностных вод, речных наносов и донных отложений. Будет проведено ранжирование факторов антропогенного преобразования городских ландшафтов, определяющих формирование поверхностного стока (воды, наносов, загрязняющих веществ), и выполнена классификация факторов загрязнения поверхностных вод. Для прогнозирования концентраций ММ и органических веществ в русловой сети в периоды максимального стока будут разработаны статистические модели. Будет выполнена сравнительная оценка вклада паводочного стока в суммарный перенос загрязнителей (взвешенного вещества, ММ, органических веществ) для разных функциональных видов городских территорий. На основе определения интегрального экологического риска для качества поверхностных вод, речных наносов и донных отложений будет проведено районирование бассейна р. Москвы по современному уровню экологических рисков и их опасных изменений.
Научный задел проекта был создан в ходе выполнения предыдущего 4-летнего проекта по данной теме. Были проанализированы промышленные эмиссии и выбросы автотранспорта и их динамика с 2000 г. Создана инструментальная база Аэрозольного комплекса МГУ с эффективной системой мониторинга загрязнения микрочастиц. Разработанная технология оценки аэрозольной нагрузки на атмосферу Московского мегаполиса включает непрерывные измерения содержания взвешенных частиц РМ10, продуктов сжигания топлив, городской пыли и вторичных аэрозолей. Установлено уменьшение концентраций черного углерода и мелкодисперсных частиц РМ2.5 в городской атмосфере в период локдауна весной 2020 г. Сопряженный анализ микрочастиц в системе «атмосфера–осадки» подтвердил существенную роль осадков в очищении атмосферы от металлов и металлоидов (ММ). Охарактеризована фоновая геохимическая структура типичных почв в юго-восточной части Смоленско-Московской возвышенности. На основе прямых измерений ММ в пяти гранулометрических фракциях фоновых почв установлены уровни содержания и вариабельность, типы гранулометрического фракционирования элементов и фракции-носители и фракция-деконцентратор ММ. Создана база данных с результатами определения физико-химических показателей и концентраций поллютантов в микрочастицах РМ10, выделенных из проб аэрозолей, снега, воды, дорожной пыли и почв на фоновой территории и в пределах импактных зон г. Москвы. В дорожной пыли и ее микрочастицах наиболее контрастные аномалии формируют Pb, Bi, Sb, Zn, W, Mo, Cu, Cd, Sn, As. Разработаны основы анализа потоков микрочастиц в поверхностных водах, организованы опорные станции наблюдений по длине р. Москвы. Получены данные о сезонном варьировании концентраций микрочастиц в речных водах в условиях изменчивости атмосферных условий. Оценка уровней опасности ММ в микрочастицах РМ10 дорожной пыли показала, что среднесуточное хроническое потребление ММ горожанами в сравнении с фоновыми значениями возрастает в пределах Москвы от 1.4 до 12.8 раз.
Основным результатом проекта является развитие технологии оценки экологического состояния городской среды на основе анализа химического состава микрочастиц в системе «атмосфера–снег–дорожная пыль–почвы–поверхностные воды», впервые проведение на ее основе количественного анализа воздействия основных источников эмиссий на загрязнение окружающей среды Московского мегаполиса. На основе базы данных непрерывных сезонных и круглогодичных измерений многокомпонентного химического состава и микрофизических свойств аэрозолей с распределением по размерам, полученной на созданном ранее Аэрозольном стационарном комплексе МГУ, и современных рецепторных моделей будут определены вклады основных источников загрязнения воздуха: транспорта, промышленности, дорожной пыли, засоления почв противогололедными реагентами, сжигания биомасс и вторичных аэрозолей. Значительный прогресс будет достигнут в исследованиях уровней и неоднородности аэрозольной нагрузки атмосферы вследствие особенностей транспорта, отопительной системы жилого сектора и промышленной деятельности населения в центральных частях (город) и на прилегающих территориях (пригород) с помощью Аэрозольного мобильного комплекса МГУ. Практическое использование ожидаемых результатов определяется возможностью получения научно-обоснованных оценок пространственной и временной изменчивости аэрозольной нагрузки и источников загрязнений атмосферы в Московском мегаполисе и прилегающем регионе. Данный проект создаст предпосылки для дальнейшего развития сети станций наблюдений за аэрозольным загрязнением в Московском мегаполисе и оценкой его влияния на экологическое состояние атмосферы. Получаемая база данных о физико-химических характеристиках вдыхаемой фракции аэрозолей и маркерах влияния на здоровье может быть использована при организации и проведении исследований воздействия загрязнений на здоровье населения в мегаполисе. Полученная экспериментальная информация будет необходима при разработке мероприятий по уменьшению опасных последствий загрязнения атмосферы, с ее помощью можно определить, какие изменения в аэрозольной нагрузке атмосферы Московского мегаполиса следует ожидать в результате изменений хозяйственной деятельности и каковы могут быть их социальные последствия. Общественная значимость предполагаемых результатов проекта согласуется с положениями Постановления Правительства Российской Федерации от 8 февраля 2022 г. № 133 «Об утверждении Федеральной научно-технической программы в области экологического развития Российской Федерации и климатических изменений на 2021-2030 годы», в котором указывается на «необходимость повышения эффективности научно-технической деятельности в области экологического развития Российской Федерации и климатических изменений». Количественный анализ вкладов источников экологически и климатически опасных эмиссий имеет первостепенное значение и особую общественную и экологическую значимость, поскольку позволяет идентифицировать опасные загрязнения атмосферы, выявить наиболее значительные и разработать меры по уменьшению и предотвращению воздействия эмиссий на окружающую среду и климат. В настоящее время отсутствие стандартизованных методик количественной оценки техногенных воздействий аэрозольных эмиссий на городскую среду не позволяет принимать обоснованные решения в управлении природопользованием мегаполиса и региона в целом. Из Положений Постановления Правительства Российской Федерации: «Российская система мониторинга атмосферного воздуха в отличие от ряда зарубежных стран в настоящее время не включает мониторинг содержания … "черного углерода" – продукта неполного сгорания топлива». Таким образом, исследования, проводимые на Аэрозольном комплексе МГУ, отвечают ожидаемым результатам реализации Постановления Правительства Российской Федерации в части разработки системы мониторинга черного углерода. Исследования состава атмосферных аэрозолей будут дополнены данными об изотопном составе осадков в Москве с характеристикой сезонности хода значений δ18О и δ2Н и ее обусловленности температурой приземного слоя воздуха и возможным влиянием дальнего переноса, который будет выявляться методом обратных траекторий по модели переноса HYSPLIT. В воде р. Москвы и ее притоков Сетуни, Сетуньки, Яузы будет определена степень отражения изотопно-кислородного и дейтериевого сигнала атмосферных осадков 2019-2020 гг. и его взаимосвязь со свойствами снега в период весеннего половодья. Динамические наблюдения на юго-западе Москвы позволят установить характер изменений изотопного состава снежной толщи в течение зимнего периода. В фокусе современных геохимических исследований городских почв находится проблема гранулометрического фракционирования металлов и металлоидов (ММ) и других поллютантов, связанная с выделением и использованием при экологическом мониторинге фракций-носителей максимального загрязнения, что определяется необходимостью прогнозировать поведение потенциально токсичных элементов в окружающей среде и прослеживать пути их поступления в живые организмы. В современной литературе существует недостаток информации как о фоновых концентрациях элементов в гранулометрических фракциях разных почв, так и о связи гранулометрического фракционирования элементов с минералогическим составом фракций, в то время как подобная информация крайне необходима для правильной интерпретации природы ассоциаций химических элементов в загрязненных почвах и выделения среди них ассоциаций преимущественно антропогенного происхождения. Разные минералы, присутствующие в почвенных фракциях, обладают характерными кристаллическими структурами, химическим составом и свойствами; они определяют ассоциации и общие запасы химических элементов. В фоновых для Московского мегаполиса дерново-подзолистых и дерновых почв Смоленско-Московской возвышенности будет выявлен минералогический состав отдельных гранулометрических фракций гумусового горизонта и установлены факторы, контролирующие его пространственную изменчивость. Эти данные дадут возможность генетической интерпретации ассоциаций ММ на основе сопряженного анализа элементного и минералогического составов фракций. Этот тип анализа будет способствовать лучшему пониманию закономерностей накопления экологически опасных элементов в гранулометрических фракциях и послужит основой для оценки потенциального риска загрязнения и восстановления городских почв. Кроме обычно анализируемых будет исследована большая группа микроэлементов, которым ранее при оценке загрязнения городов не уделялось достаточного внимания (Li, Be, Ga, Rb, Zr, Tl, Pt и др.) и значение которых в последнее время возросло в связи с расширением сфер их применения в различных отраслях промышленности и включением в биогеохимические круговороты. Изучение гранулометрического фракционирования и форм ММ, а также органических поллютантов (ПАУ) позволит выявить наиболее экологически опасные фракции дорожной пыли, твердой фазы снега и почв и охарактеризовать их локализацию в пределах тех или иных функциональных зон города в зависимости от ландшафтных и антропогенных факторов. Генезис полиаренов во фракциях PM1 и PM1-10 городских почв будет определен с использованием индикаторных соотношений. Это даст возможность определить те сочетания факторов в городских ландшафтах, которые создают максимальное загрязнение в депонирующих средах, и разработать рекомендации по его уменьшению. Результаты экспериментального изучения взаимодействия поллютантов с органическим веществом почв будет содействовать более глубокому пониманию механизмов мобилизации, миграции и аккумуляции ММ в различных геохимических обстановках, а также процессов биогеохимической трансформации специфичных для города органических соединений, определяющей экологическое состояние городских почв. Будут определены информативность показателей биологической активности почв и устойчивость органического вещества почв урбанизированных территорий к окислительной трансформации при воздействии загрязненных токсичными веществами микрочастиц. С использованием этих данных будут разработаны подходы к оценке эффективности реализации био- и гидропротекторных функций почв при их загрязнении экологически опасными элементами. Будет получена оценка хронического воздействия накопившихся в микрочастицах городских почв и пыли неканцерогенных и канцерогенных элементов на организм человека в соответствии с разработанными репрезентативными сценариями для населения Москвы, включая возраст и антропометрические характеристики. Будут выявлены приоритетные поллютанты в окружающей среде Московского мегаполиса, которые определяют характер и вероятность неблагоприятных последствий для здоровья человека. Это позволит количественно оценить воздействие на наиболее высокочувствительную группу среди населения, а также определить уязвимые территории города. Полученные результаты послужат основой для разработки локальных профилактических мер по оздоровлению городской среды, а также могут быть использованы при адаптации методики оценки воздействия для других крупных городов. Будет получена общая картина изменения в размещении промышленности г. Москвы в новых условиях, когда реновация многих промышленных зон практически завершена и размещение промышленных объектов при сокращении их числа имеет более дискретный характер. В результате появится возможность показать, как размещение предприятий сказывается на пространственных особенностях химического состава микрочастиц в атмосфере. Будут определены изменения в ареалах рассеяния от стационарных источников сжигания топлива путем расчета максимальных разовых и среднегодовых концентраций основных видов загрязняющих веществ с использованием гостированных моделей, утвержденных МПР РФ. Будут выделены зоны с различным характером пространственного распределения концентраций загрязняющих веществ, образовавшиеся при рассеянии выбросов от разных типов источников сжигания топлива (котельных и ТЭЦ). Объемы и плотности выбросов в атмосферу от автомобильного транспорта будут рассчитаны с учетом интенсивности движения и структуры выбросов, что обеспечит выявление факторов формирования ареалов повышенной концентрации загрязняющих веществ, среди которых будут рассмотрены особенности расселения, топологии транспортной сети, нового дорожного строительства и др. Анализ интенсивности транспортных потоков, динамики объемов и структуры выбросов в атмосферу железнодорожного транспорта в период 2012-2023 гг. даст представление об уровне воздействия на городскую среду железнодорожного транспорта. Это позволит более надежно и объективно провести идентификацию источников техногенного загрязнения атмосферы и компонентов наземных ландшафтов и сформировать рекомендации для правительства Москвы по размещению сети наблюдений. Главными результатами исследования речной системы в Московской агломерации станут: оценка степени преобразования водосборов притоков р. Москвы и русловой сети; количественная характеристика поступления ММ и органических веществ во время интенсивных дождей в городские водотоки, отличающиеся степенью преобразования русловой сети; система определения интегрального экологического риска для качества поверхностных вод, речных наносов и донных отложений. Будет проведено ранжирование факторов антропогенного преобразования городских ландшафтов, определяющих формирование поверхностного стока (воды, наносов, загрязняющих веществ), и выполнена классификация факторов загрязнения поверхностных вод. Для прогнозирования концентраций ММ и органических веществ в русловой сети в периоды максимального стока будут разработаны статистические модели. Будет выполнена сравнительная оценка вклада паводочного стока в суммарный перенос загрязнителей (взвешенного вещества, ММ, органических веществ) для разных функциональных видов городских территорий. На основе определения интегрального экологического риска для качества поверхностных вод, речных наносов и донных отложений будет проведено районирование бассейна р. Москвы по современному уровню экологических рисков и их опасных изменений.
МГУ имени М.В.Ломоносова | Координатор |
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 13 апреля 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Технология оценки экологического состояния Московского мегаполиса на основе анализа химического состава микрочастиц в системе «атмосфера–снег–дорожная пыль–почвы–поверхностные воды» (Мегаполис) |
Результаты этапа: 1-3. Разработаны технологии оценки аэрозольной нагрузки на базе стационарного Аэрозольного комплекса МГУ, оборудованного современной системой отбора в стандартах GAW и инструментами высококачественного мониторинга. Ведутся непрерывные измерения углерода и продуктов сжигания топлив транспортными и промышленными системами (черного углерода), химического состава аэрозолей (элементов, водорастворимых ионов, ПАУ), а также числа частиц с распределением по размерам в субмикронном и микронном диапазонах. Проведены измерительные кампании с отбором суточных проб для определения вкладов источников загрязнения атмосферы и недельных проб для оценки варьируемости массовой концентрации ПАУ. Создана база данных 2018-2022 гг. сезонных и круглогодичных циклов для компонентов химического состава микрочастиц РМ10. Впервые проведен цикл исследований и апробирована рецепторная модель количественного анализа вкладов источников загрязнения в массовую концентрацию частиц РМ10. 4. В 2023 г. на МО МГУ отобраны пробы атмосферных осадков для каждого случая дождя, снегопада или смешанных осадков. Проанализировано сезонное распределение изотопного состава осадков за 2017–2019 гг. Для осадков Москвы и воды в р. Яуза выявлена сезонность изменения изотопного состава. В воде р. Яузы она связана с источниками питания и сезонными изменениями их вклада в сток реки. Сравнение изотопного состава слоёв снега с атмосферными осадками на территории МО МГУ зимой 2018/2019 гг. показало, что обогащение тяжелыми изотопами слоёв снега находилось в пределах 0–3,5 ‰ при средних значениях 1,3–2,5 ‰. Это указывает на пост-депозиционное изменение изотопного состава снега при его контакте с атмосферой. 5. Исследования состава глинистых минералов во фракции <1 мкм и кластогенных минералов во фракциях 1000-250, 250-50, 50-10 и 10-1 мкм в гумусовых горизонтах фоновых почв Смоленско-Московской возвышенности показали, что для фракции <1 мкм содержание минеральных фаз убывает в ряду: смешанослойные образования, иллит > каолинит > хлориты. Крупные фракции представлены кварцем, калиевыми полевыми шпатами, плагиоклазами, слюдами, магнезиально-железистым хлоритом и каолинитом. Кварц концентрируется в песчаных фракциях, максимальное содержание калиевых полевых шпатов отмечено во фракциях 250-50 и 50-10 мкм, а слюд и хлоритов – во фракции 10-1 мкм. В крупных фракциях кварц выступает в роли главного деконцентратора макро- и микроэлементов, другие минералы выступают в роли фаз-концентраторов. Изменчивость в содержании этих минералов влияет на пространственное распределение микроэлементов. Плагиоклазы обнаруживют тесную положительную связь с Al, Ca, Na, К и Тi, слюды – с Al, Mg, Li, Cs, Be, Ga, Zn, Sc, Tl, Pb, Ta, Rb, V, Co, плагиоклазы – с Ba, Sr, Th, U, Rb, Y, Nb, Tl, Sc, хлорит с Mg, Li, Сs, Ga, Be, Pb, каолинит с Li, Cs, калиевые полевые шпаты с Hf, Zr. 6. Выполнены натурные исследования уровней загрязнения и пространственной дифференциации пылевых выпадений внутри уличного каньона в ЮВАО Московского мегаполиса. Разработана и апробирована методика отбора проб пыли на разных высотных уровнях каньонов. Получен репрезентативный набор проб пылевых выпадений и их фракции РМ10 на разных высотах по обе стороны каньона и смешанных проб почв, дорожной пыли и их фракции РМ10. В ВАО Москвы проанализированы свойства почв, уровни накопления и пространственное распределение широкого спектра микроэлементов. Приоритетными поллютантами являются Cd, Zn, W. На 40% площади округа загрязнение почв относится к высокому, опасному и чрезвычайно опасному уровням, ПДК сильно превышены по Zn и Cd. Для оценки влияния железнодорожного транспорта на загрязнение окружающей среды Москвы выбраны два участка – на Ленинградском направлении Октябрьской железной дороги и Киевском направлении Московской железной дороги. Составлена картосхема ключевых участков, на которых запланирован отбор проб почв и дорожной пыли. 7. Сезонные наблюдения за составом почвенных растворов и биологической активностью (БА) почв проведены на двух ключевых участках ЗАО: в зоне влияния МКАД и в районе МГУ. БА определялась по целлюлозолитической активности (ЦА) и биологическому потреблению кислорода (БПК). Выявлена корреляционная связь между БПК и ЦА в почвах парка и почвах лесных сообществ на участке «МКАД» и ее отсутствие вблизи дорог на участке «МГУ». Изменение уровня БА может быть вызвано поступлением в придорожные почвы трудноразлагаемых техногенных углеводородов. В зоне влияния транспорта почвы характеризуются ростом рН в 1,2-1,5 раза. Минерализация растворов в почвах газонов вблизи автомагистралей на участке МГУ по сравнению с фоном увеличивается в 4,5 раза, а на участке МКАД в 8-10 раз. РФА-анализ выявил увеличение содержания в придорожных почвах Са, Cu, Zn, S, Fe, Sr, Pb. 8. Анализ социально-демографических характеристик населения г. Москвы показал, что детское население в возрасте до 14 лет тяготеет к периферийным районам города. Территориальные различия в уровне образования практически отсутствуют, но выражены в экономическом статусе населения. Воздействие автотранспорта на места проживания населения выше в центре города. Для расчета рисков от загрязнения почв на детских площадках определены параметры адаптированной модели US EPA, включая потенциальную среднесуточную дозу частиц почвы и пыли; концентрацию в них загрязняющих веществ и норму их поступления; частоту и продолжительность воздействия. Проведено опробование почв на 97 площадках, которые находятся в буферной зоне автомагистралей и в парках. 9. Развернута сеть из 8 станций мониторинга стока воды и наносов на рр. Сетуни и Чертановке с контрастными условиями на водосборах. Разработаны технологии отбора интегральных проб воды и взвеси для анализа потоков химических элементов в реках, получен непрерывный ряд наблюдений в различные фазы водного режима. Выявлены различия между реками по условиям прохождения коротких паводков. Сеть мониторинга оснащается датчиками концентрации взвешенных веществ. Вынос химических веществ с водосбора оценивается датчиками Analite NEP-495 и In-Situ Aqua Troll 600. На основе полученных данных проведена настройка 5 моделей машинного обучения для прогноза стока наносов с разрешением 30 мин. и 1 сут. Наилучшие результаты показала рекуррентная нейросеть LSTM RNN для прогноза мутности воды. По результатам обзора методов оценки экологического риска для поверхностных вод обосновано совместное использование для Москвы методов оценки загрязненности воды, речной взвеси и донных отложений с расчетом экологического риска на основе метода Хакансона. Их апробация будет выполнена по данным мониторинга 2019-2023 гг. в бассейне р.Сетуни. 10. Оценка размещения промышленных предприятий показала, что их закрытие сочеталось с тенденцией реиндустриализации за счет производства мебели, электротехники, холодильного оборудования. Создана карта размещения промышленности, на которой 3/4 предприятий находятся за пределами промзон, что говорит об их дезинтеграции. Промышленность Москвы становится более разнообразной. Периферийные промзоны у МКАД сократили занятость на 45%, несмотря на близость источников тепла и энергии. Пояс промзон в центре уже не существует. Немного меньше снижалось производство в промзонах машиностроительной специализации, сформировавшихся вдоль железных дорог. Наиболее устойчивыми оказались промзоны в периферийном поясе вдоль магистралей. 11. Динамика загрязнения мегаполиса определялась спадом производства и потребления топлива в период эпидемии и ростом в последние годы, когда потребление газа выросло на 20% при сокращении мазута и угля. Выбросы от ТЭЦ сократились на 30-40% в 2019-2020 гг. и на 10-20% в 2021-2022 гг. Сейчас объем выбросов изменяется из-за снижения расхода топлива за счет оптимизации загрузки оборудования и снижения собственных нужд ТЭЦ. Объем выбросов от них стабилен, но нарастает децентрализация теплоснабжения, контрасты между муниципальными районами снижаются. Промышленная структура загрязнения максимально упростилась, но увеличение разнообразия стационарных непромышленных источников нередко вызывает расширение спектра загрязняющих веществ. | ||
2 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Технология оценки экологического состояния Московского мегаполиса на основе анализа химического состава микрочастиц в системе «атмосфера–снег–дорожная пыль–почвы–поверхностные воды» (Мегаполис) |
Результаты этапа: |
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".
№ | Имя | Описание | Имя файла | Размер | Добавлен |
---|