Монооксид углерода в атмосфере мегаполисов Москвы и Пекина

• Автор: Ракитин, Вадим Станиславович
• Шифр специальности: 25.00.29
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Методы изучения загрязнения атмосферы монооксидом углерода. Современное состояние
1.1. Интегральные спектроскопические измерения. Развитие метода
1.2. Локальные методы
1.3. Спутниковое зондирование состава атмосферы
1.4. Модельные расчеты переноса примесей
2. Аппаратурные комплексы и методики измерений
2.1. Спектроскопическая установка и методика измерений полного содержания газовых примесей в толще атмосферы
2.2. Усредненный («модельный») сезонный ход фонового содержания на ЗНС и анализ временных тенденций
2.3. Методики измерений концентрации СО
2.4. Измерения параметров пограничного слоя
2.5. Спутниковые методы определения общего содержания окиси углерода
2.6. Спутниковые методы исследования локализации пожаров и их эмиссий
2.7. Методы траекторного анализа и модельных расчетов переноса загрязнений
3. Дневные и сезонные вариации, долговременные тенденции общего содержания СО в атмосфере над Москвой и Звенигородом. Типичные и аномальные случаи загрязнения окисью углерода. Сравнение загрязнения мегаполисов Москвы и Пекина
3.1. Дневные и сезонные вариации общего содержания СО в атмосфере над Москвой и Звенигородом
3.2. Влияние метеорологических условий
3.3. Анализ дневных вариаций городской части содержании

3.4. Типичные и аномальные случаи загрязнения окисью углерода атмосферы Москвы
3.5. Содержание окиси углерода на ЗНС. Анализ влияния мегаполиса
3.6. Сравнение результатов измерений содержания СО в Москве и Пекине
3.7. Корреляция содержания и концентрации СО и аэрозолей в Москве и Пекине
3.8. Обсуждение результатов главы
4. Аномальное загрязнение атмосферы Московского мегаполиса во время природных пожаров в июле-августе 2010 г
4.1. Анализ метеорологических условий, пространственно-временное распределение очагов пожаров. Сравнение ситуаций 2010 г. и 2002 г
4.2. Содержание СО в толще, сравнение результатов наземных и спутниковых измерений
4.3. Содержание СО в толще и приземная концентрация окиси углерода в июле-августе 2010 г. в Москве и Звенигороде
4.4. Исследования пространственно-временного распределения торфяных пожаров. Предварительная оценка эмиссий
4.5. Оценка высоты загрязненного слоя
4.6. Оценка эмиссий от лесных пожаров
4.7. Неопределенности при оценке эмиссий от пожаров
4.8. Модельные расчеты КАМв/НУРАСТ
4.9. Обсуждение результатов главы
Заключение
Благодарности
Обзор литературы

Введение
Окись углерода (СО, угарный газ, оксид углерода, монооксид углерода и т.п.), являясь токсичной примесью, может достигать высоких концентраций в атмосфере при отсутствии в городском воздушном бассейне достаточной вентиляции. В крупных городах, являющихся источниками СО большой интенсивности и протяженности, например, длительное воздействие высоких уровней концентрации окиси углерода оказывает отрицательное воздействие на здоровье людей. Кроме того, окись углерода играет важную роль в фотохимических процессах в глобальном масштабе, а также в региональной и городской окружающей среде [1,2]. Увеличение содержания окиси углерода, как правило, приводит к разрушению гидроксила и озона в тропосфере [2-4]. С другой стороны, в условиях фотохимического смога присутствие СО в больших концентрациях в нижнем слое атмосферы может способствовать образованию приземного озона [2,3,5,6] Таким образом, можно утверждать, что СО во многом определяет концентрации других важных примесей, имеющих отношение к глобальным изменениям атмосферы, и является трассером (индикатором) глобальных изменений.
Оценка бюджета СО и изучение его долговременных тенденций, является, таким образом, актуальной задачей.
В природных условиях основными источниками СО являются окисление метана и других гидрокарбонатов (до 34% от суммы источников, [7]), а также окисление изопренов и терпенов растительного происхождения [8]. В городских и промышленных регионах основную роль в образовании СО играют процессы неполного сгорания топлива, например, в автомобильных двигателях. Вклад автотранспорта в загрязнение атмосферы городов СО составляет более 50% (по некоторым оценкам, 80-90%) от общего бюджета СО антропогенного происхождения. Стоки СО, в основном, естественного происхождения. Большая часть стока окиси углерода (до 90 %) приходится на реакцию с

измерений в ИФА и на ЗНС, начиная с 1970 г., для анализа временных тенденций.
Собственно записи спектров поглощения проводятся в солнечную погоду. Возможна запись спектров в разрывах между облаками, время записи одного спектра СО составляет 3-5 минут, в зависимости от скорости сканирования. Как правило, стандартное суточное измерение включает в себя запись 15-30 спектров, обычно от 10 до 12 часов местного времени, как в ИФА, так и на ЗНС. В случае длительной безоблачной погоды в городе записываются дневные ходы содержания. За год проводится 70-100 суточных измерений в обоих пунктах.
Среднее квадратичное отклонение СКО среднедневного значения содержания СО при измерениях в фоновых условиях (отсутствие дневного хода содержания) составляет около 3-5% для обеих методик.
2.2. Усредненный («модельный») сезонный ход фонового содержания на ЗНС и анализ временных тенденций
Следует отметить, что возможность точного определения городской, или эмиссионной части содержания любой методикой обработки требует знания фонового содержания.
Поскольку для обработки результатов полученных как в ИФА, так и на ЗНС на протяжении разных лет использовались разные методики и программы обработки, приходится решать проблему единообразия результатов, представляемых для оценки временных тенденций. Поскольку часть результатов была получена в период, когда цифровая запись спектров была еще невозможна, для определения временных тенденций все результаты обработаны одной и той же методикой (Д-К), изложенной выше, п. 2.1. Для обработки результатов измерений в городских условиях методикой М-Кер также требуется знание фонового содержания. Кроме того, поскольку в ряде случаев синхронных измерений в Москве (ИФА) и в Звенигороде (ЗНС) не проводилось, в