CC BY
7Динамика содержания озона и его прекурсоров в приземной атмосфере мегаполиса во время радиационного тумана
В. Андреев1, В. Конюхов2, Е. Степанов1'2
1- Российский университет дружбы народов, 117198 Москва, ул.Миклухо-Маклая, 6 2- Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН, 119991 Москва, ул. Вавилова, 38
EugeneStepanov@yandex. ги
Радиационный туман - атмосферное явление, возникающее в результате охлаждения земной поверхности и прилегающего к ней влажного воздуха за счет радиационного обмена в условиях антициклона, безоблачного неба и штиля. При высокой относительной влажности (90-95 %) резкое снижение температуры воздуха до точки росы, происходящее, как правило, в ночные часы, приводит к конденсации паров воды в виде мельчайших капель, которые в силу своих малых размеров и веса остаются во взвешенном состоянии, образуя туман. Часто радиационный туман возникает в условиях температурной инверсии, когда более теплый и влажный воздух оказывается над приземным слоем и мешает подъему воздушной массы. При этом штиль или легкий бриз препятствуют горизонтальному перемешиванию воздушных масс. Таким образом, для возникновения радиационного тумана необходимо сочетание нескольких условий: высокая относительная влажность, антициклон, безоблачное небо в ночные часы, резкое снижение температуры воздуха за счет радиационного обмена, температурная инверсия, штиль. Такие метеоусловия в московской атмосфере реализуются достаточно редко (один-два раза в год).
Научный интерес представляет динамика содержания в атмосферном воздухе газообразных антропогенных загрязнителей, таких как Оз, окислы азота N02 и N0, оксид углерода СО, метан СН4, другие летучие углеводороды СНх, в условиях радиационного тумана в мегаполисе. Эти химические соединения различаются механизмами образования в воздухе и по-разному взаимодействуют как с парами, так и конденсатом воды. Эти процессы были нами исследованы во время эпизода радиационного тумана, наблюдавшегося в Москве 2 ноября 2021 года. Сбор данных осуществлялся с помощью станции мониторинга качества атмосферы, действующей в РУДН и оснащенной соответствующей аналитической и измерительной аппаратурой. В докладе представлены вариации как основных метеопараметров, так и содержания Оз, N02, N0, СО, СН4 и СНх во время радиационного тумана. При этом зафиксирован значительный пикообразный рост концентраций N0, СО, СН4 и СНх над их фоновым содержанием, который обусловлен накоплением этих веществ в городской атмосфере в условиях штиля и инверсии температуры. Максимальные концентрации этих веществ во время тумана наблюдаются в часы пик, когда максимально выделение этих газов автомобильным транспортом. Динамика N02, Оз и паров воды более сложная. Содержание N02 растет в часы пик и снижается в ночные часы за счет химического связывания с парами воды, способствуя уменьшению и парциального давления Н20 в это же время. Содержание озона во время тумана падает до нуля, что обусловлено как химическими, так и физическими механизмами стока. Наблюдаемая динамика содержания Оз сильно коррелирует с изменением отношения концентраций N02 к N0. Вымывание озона из атмосферы в этих условиях можно связать с одновременным действием нескольких факторов: значительным увеличением содержания N0. химически связывающим 0з, снижением скорости фотохимического образования озона за счет уменьшения потока солнечного УФ -излучения в условиях тумана, а также осаждением озона на поверхности многочисленных микрокапель тумана. Специально отметим, что растворение озона в каплях воды приводит к образованию в воде других активных форм кислорода, в частности, перекиси водорода Н2О2.
