Региональные особенности состава атмосферы над территорией России

• Автор: Панкратова, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 25.00.29
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Газовый состав атмосферы в России, эксперименты ТЛОГСА

1Л Измерения

1.2 Окислы азота в приземном слое атмосферы

1.3 Концентрация озона в приземном слое атмосферы

1.4 Диагностика экстремальных уровней загрязнения по данным

наблюдений Т1Ю1СА

1.5. Фотохимическая генерация озона в шлейфах антропогенных выбросов над Хабаровским краем: численные эксперименты и наблюдения

1.6 Заключение к Главе

Глава 2. Исследования пространственно-временных вариаций аэрозоля в толще атмосферы над континентом по данным российской актинометрической сети
2.1. Введение
2.2. Данные Российской актинометрической сети
2.3. Методика расчета аэрозольной оптической толщины
2.4. Пространственно-временные вариации аэрозольной оптической толщины
2.5. Эффект от вулканических извержений
2.6. Влияние пожаров летом 2010 года на аэрозольную оптическую толщину
2.7 Заключение к Главе
Глава 3. Газовый состав воздуха в Московском мегаполисе
3.1 Измерение на станции ИФА-МГУ
3.2 Статистический анализ данных наблюдений
3.3. Периодические изменения концентраций газовых примесей
3.4 Непериодические изменения концентрации газовых примесей

3.5 Экстремальное изменение концентрации газов в приземном воздухе летом 2010 года
3.6 Систематизация и анализ существующих подходов к оценке качества воздуха в крупных городах по данным мониторинга окружающей среды на основе расчета индексов загрязнения атмосферы (ИЗА)
3.7 Индекс загрязнения атмосферы для Московского мегаполиса
3.8 Заключение к Главе
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Атмосфера представляет собой химически сложную систему, находящуюся во взаимодействии с земной поверхностью, океаном и биосферой. Ее состав непрерывно меняется. В последнее столетие эти изменения резко ускорились в результате человеческой деятельности [1, 2]. Промышленностью, транспортом, коммунальными службами в атмосферу выбрасываются опасные для человека и живой природы химически активные и токсичные соединения. Некоторые из них формируются непосредственно в воздушной среде из относительно нейтральных химических предшественников [3]. Такие вещества как углеводороды, окислы азота, углерода и серы меняют окислительные свойства атмосферы, т.е. способность атмосферы трансформировать загрязняющие примеси в нейтральные формы и выводить их из воздушной среды [4]. Они также способствуют фотохимическому образованию озона в тропосфере, высокие концентрации которого сильно снижают биологическую продуктивность растений, в том числе и сельскохозяйственных культур, и негативно влияют на здоровье человека. Растворяясь в дождевых каплях, окислы азота и серы приводят к выпадению кислотных осадков, которые наносят большой ущерб природной среде в индустриальных регионах.
В последние десятилетия выявилась и другая тенденция - увеличение содержания в атмосфере аэрозолей и парниковых газов (окиси и двуокиси углерода, метана и некоторых других). Вследствие этого изменилось состояние климатической системы, и наблюдается рост средней глобальной температуры. Потепление сопровождается рядом неблагоприятных явлений, в частности, увеличением повторяемости экстремальных метеорологических и экологических ситуаций (ливневых осадков, наводнений, ураганов, оползней и т.п.) и опустыниванием южных территорий.
Для наблюдения состава атмосферы и заблаговременного определения его резких изменений создана глобальная служба атмосферы, действующая под эгидой ВМО (Всемирной метеорологической организации). Она включает 26 глобальных станций (обсерваторий) и около 350 региональных станций и дает информацию о фоновом состоянии атмосферы. Эта служба дополняет национальные системы мониторинга, основной целью которых является контроль загрязнения атмосферного воздуха в городах.

Таблица 1.6.
Средние концентрации (ppb) некоторых газовых компонент в городах Биробиджан(I и Хабаровск(2 и с наветренной стороны за чертой города.
Сединени е В городе За городом (фон)
Биробиджан Хабаровск Биробиджан Хабаровск
N0 1.1 ±0.5 0.7 ±0.4 0.9±0.3 0.8±0.
N02 2.1±0.3 1.7 ±0.6 1.0±0.3 1.1±0.
NOx 3.2±0.7 2.3 ±0.8 1.9±0.4 1.9±0.
СО 183±1 167 ±2 172±1 145±
03 92±14 51.7 ± 2.5 27±4 37±

измерения проведены между 13 и 14 ч по местному времени,v измерения
проведены между 15 и 16 ч по местному времени.
Небольшие всплески озона в населенных пунктах вдоль железной дороги отмечались и на следующий день при движении поезда в обратном направлении (см. рис. 1.10 б), когда адвекция воздуха из прилежащих индустриальных областей уже прекратилась. Отсюда следует вывод, что при наличии только местных источников загрязнения воздушной среды тоже идёт фотохимическая генерация озона, если этому способствуют метеорологические условия. Прямое же сопоставление данных, полученных в течении двух дней, затруднительно, поскольку при движении вагона-лаборатории в сторону Москвы измерения проводились утром (с 7:44 до 10:54 на отрезке Хабаровск - Биробиджан), задолго до наступления максимума суточного хода озона.
Метеорологические условия и траекторный анализ
Отсутствие значительных антропогенных источников выбросов непосредственно в районе наблюдений приводят нас к выводу, что наблюдавшиеся высокие концентрации J10C обусловлены выносом воздуха из сопредельных регионов с развитой индустрией и городской инфраструктурой. Анализ регионального переноса был выполнен на основе расчетов трехмерных обратных траекторий отдельных воздушных частиц с помощью модели NOAA HYSPLIT (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory, размещенной на интернет-сайте NOAA [43]. В модели используются данные реанализа полей горизонтального ветра и температуры. Траектории воздушных частиц, приходящие в Биробиджан и Хабаровск на уровни 500, 1000 и 1500 м, рассчитывались с шагом