Динамика атмосферной ртути в российской Арктике по результатам долговременного мониторинга

• Автор: Панкратов, Фидель Федорович
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Оглавление
1. Введение

1.1. Обзор литературы

1.1.1. Свойства ртути

1.1.2. Поступление ртути в Арктические экосистемы

1.1.3. Локальный и глобальный перенос ртути в атмосфере

1.1.4. Глобальная антропогенная эмиссия ртути

1.1.5. Основные пути поступления ртути в Арктику

1.1.6. Трансформация ртути в экосистемах Арктики

1.2. Преобразования ртути, истощение ртути (АМБЕв)

1.2.1. Физико-химические преобразования в атмосфере Арктики
1.2.2. События истощения атмосферной ртути в приземном слое атмосферы
1.2.3. Повышенные концентрации ртути в период вулканической деятельности
2. Методы и средства измерения
2.1. Методическое руководство по измерению атмосферной ртути
2.2. Измерение и калибровка
2.2.1. Автоматическая калибровка
2.2.2. Метод добавок во время измерения атмосферной ртути
3. Динамика атмосферной ртути в Арктике
3.1. Проведение измерений на полярной станции «Амдерма»
3.2. Местоположение анализатора в период измерений с 2001 по 2013 г
3.3. Изменение интенсивности концентрации ртути в приземном слое атмосферы в
зависимости от расстояния до береговой черты Карского моря
3.4. Изменчивость значений концентрации атмосферной ртути в зависимости от
метеорологических параметров
3.5. Суточная динамика концентрации ЭГР для случаев истощения ртути
4. Анализ случаев истощения ртути
4.1. Регистрация случаев истощения ртути в зимний сезон 2001-2004 г.г
4.2. Регистрация случаев истощения ртути в зимний сезон 2005-2010 г.г
4.3. Регистрация случаев истощения ртути в зимний сезон 2010-2013 г.г
4.4. Регистрация случаев истощения ртути в весенний сезон 2002-2003 г.г
4.5. Регистрация случаев истощения ртути в весенний сезон 2005-2010 г.г
4.6. Регистрация случаев истощения ртути в весенний сезон 2011-2013 г.г

4.7. Эпизод истощения ртути в весенний период 2002 г., точка №
4.8. Эпизод истощения ртути для периода зима - весна 2010 г., точка №
4.9. Динамика концентрации ЭГР в зависимости от солнечной активности
4.9.1. Суточная динамика ЭГР в период полярной весны
4.9.2. Суточная динамика ЭГР в летний период времени
4.9.3. Суточная динамика ЭГР в период полярной ночи
4.9.4. Динамика ЭГР во время событий истощения и увеличения
4.9.5. Сезонная динамика повышенных и пониженных значений ЭГР
4.9.6. Межгодовая изменчивость концентрации ЭГР
4.9.7. Динамика метеорологических параметров
5. Регистрация повышенных концентраций ЭГР
5.1. Анализ единичных случаев повышенных значений концентрации
5.2. Анализ нескольких случаев повышенных значений концентрации
5.3. Перенос атмосферной ртути в Северном полушарии
5.3.1. Атмосферный перенос в Арктике в период с 2010 по 2012 г
5.3.2. Траеторное моделирование с использованием модели НУБРПТ
5.4. Эпизоды вулканической деятельности
5.4.1. Извержение вулкана Еу)а§а11а]бки
5.4.2. Извержение вулкана ОптвУбЩ
5.4.3. Траекторное моделирование в период извержения вулканов
5.4.4. Анализ данных долговременного мониторинга с 2001 по 2013 г
6. Выводы и заключения
7. Приложение
8. Список литературы

1. Введение
Актуальность работы. Ртуть - один из наиболее токсичных тяжелых металлов, загрязнение которыми представляет серьезную угрозу для природной среды Арктики. Атмосферный перенос в высокоширотную область полярных регионов является основным каналом поступления ртути из средних и южных широт, где источниками ртути могут быть как антропогенные, так и природные объекты. Вторым по величине каналом поступления ртути в Арктику являются реки бассейна Северного Ледовитого океана. Обладая уникальными свойствами, ртуть способна перемещаться на большие расстояния, осаждаться на подстилающую поверхность и трансформироваться в более токсичные соединения. В дальнейшем это приводит к накоплению ртути в различных Арктических экосистемах. В 1998 г. на полярной станции «Алерт» (Канада) был зафиксирован эффект «истощения» атмосферной ртути в воздухе (AMDEs - Atmospheric Mercury Depletion Events). Это событие когда в весенний период времени происходит резкое уменьшение концентрации ртути в приземном слое атмосферы. Этот процесс является основным фактором стока ртути из атмосферы, вследствие этого происходит интенсивное осаждение ртути на поверхность снега и льда в прибрежной зоне арктических морей. Находящиеся в почве микроорганизмы трансформируют осажденную элементарную ртуть в наиболее токсичные органические формы, например метилртуть. В дальнейшем, органические формы ртути по пищевым цепочкам накапливаются в рыбе, морских млекопитающих, высших хищниках и в конечном итоге с продуктами питания в организме коренных жителей. За последние 100 лет выбросы из антропогенных источников привели к двукратному увеличению ртути в верхнем 100 метровом' слое мирового океана, что привело к интенсивному загрязнению разнообразных биообъектов.
Цель исследования:
Проведение долговременного мониторинга элементарной газообразной ртути в российской Арктике и получение систематических данных высокого временного разрешения в рамках международной программы АМАП по мониторингу стойких загрязняющих веществ в Арктическом регионе.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
- Анализ динамики элементарной газообразной ртути (ЭГР) в приземном слое атмосферы российской Арктики на основе полученных данных долговременного мониторинга;
- Оценка влияния суммарной солнечной радиации и метеорологических величин (температуры, относительной влажности, скорости ветра) на поведение элементарной ртути во время событий истощения атмосферной ртути;

• Установка времени активизации внутренней калибровки;
• Сброс параметров цикла внутренней калибровки;
• Включение стандартных циклов подачи в систему очищенного воздуха (цикл ZERO) или подключение режима ввода ртути из внутреннего источника (цикл SPAN).
Файл4” Правка - Формат.;;! Виду Справка

13-04-26 02:00:00 CONT В OK 0 1800 45.10 0.113 .095 0.125 58926 0.
13-04-26 02:30:00 CONT A OK 0 1800 45.10 0.113 .088 0.124 61873 0.
13-04-26 03:00:00 CONT В OK 0 1890 45.10 0.113 .098 0.124 55218 0.
13-04-26 03:30:00 CONT A OK 0 1800 45.10 0.111 0.107 0.122 64366 0.
Date Time Тур С St at AdTim Vol Bl BlDev MaxV Area ng/m
13-04-26 03:35:48 СІЛ A OK 0 0 .00 0.111 0.121 0.107 3723 0.
13-04-26 03:39:22 CLN В NP 0 213 5.40 0.112 0.150 0.108 0 0.
13-04-26 03:42:08 ZERO A NP 0 300 7.50 0.113 .097 .000 0 0.
13-04-26 03:47:08 ZERO В NP 0 300 7.52 0.113 .092 .000 0 0.
13-04-26 03:52:08 SPAN A OK 0 300 7.52 0.112 .095 0.165 236009 3.
13-04-26 03:57:08 SPAN В OK 0 300 7.52 0.111 0.103 0.159 219143 3.
CALIBRATION: S/N:0098 H/W: 2.11 S/W: 0 98 13-04-26 04:00:
ZERO: А
Sample : 300 sec
Volume : 7.50 1 Baseline: 0.113 V Bl StDev: .09 mv
Start : 13
ZERO: B
Sample : Volume : Baseline: Bl StDev: Start :
SPAM: A
Sample
Volume
HgAmt.
Baseline
Bl StDev
Start:
SPAM: B
Sample
Volume
HgAmt
Baseline
Bl StDev
Start
300 sec
7.52 1 0.113 V
.09 mv 13
SOURCE 300 sec
7.52 1 141.6pg
0.112 V 0.10 mv 13
SOURCE 300 sec
7.52 1 141.6pg
0.111 V 0.10 mv 13
BlArea
BlCorr
PkMax
PkWid
03:42:
BlArea
BlCorr
PkMax
PkWid
03:47:
0/1 .000 V .0 sec
0 0/1 .000 V .0 sec
Area : 236
AdjArea : 236009 *
RespFctr:1666730 PkMax : 0.165 V
PkWid : 15.4 sec
03:52:
Area : 219
AdjArea : 219143 *
RespFctr:1547620 PkMax : 0.159 V
PkWid : 16.7 sec
03:57:
Date Time Тур С Stat AdTim Vol Bl BlDev MaxV Area ng/m
13-04-26 04:28:41 CLN A NP 0 0 .00 0.112 0.111 .000 0 0.
13-04-26 04:32:14 CLN В NP 0 214 5.39 0.112 0.115 .000 0 0.
13-04-26 05:00:01 CONT A OK 0 1800 45.10 0.113 .087 0.126 72348 0.
13-04-26 05:30:01 CONT В OK 0 1800 45.10 0.110 .099 0.124 68347 0.
13-04-26 06:00:01 CONT A OK 1 1800 45.10 0.110 .097 0.180 319286 4.
13-04-26 06:30:01 CONT В OK 0 1800 45.10 0.112 0.110 0.125 68251 0.
13-04-26 07:00:01 CONT A М2 0 1800 45.10 0.110 .098 0.124 74582 0.
13-04-26 07:30:01 CONT В OK 0 1800 45.10 0.111 0.116 0.123 62818 0.
Рис. 14. Фрагмент исходного файла данных (26 апреля 2013 г.)