CC BY
20
Естественно-научные исследования, народное хозяйство, современные технологии и технический прогресс
Международная научно-практическая конференция
(30 июня 2016 г.)
УДК 504.3.054
Фоновые характеристики гранулометрического состава
аэрозолей г. Севастополя
Дьяков Н.Н. 1, Мальченко Ю.А.1, Боброва С.А.1, Рябинин А.И. 1, Липченко А.Е. 1, Клименко Н.П. 1, Таранов В.В.2
1 Севастопольское отделение Федерального государственного бюджетного учреждения «Государственный океанографический институт им. Н.Н.Зубова», Севастополь, Российская Федерация
2 Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В.Думанского НАН Украины, Киев, Украина
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 14-4501622 р_юг_а
Аннотация Представлены результаты исследования гранулометрического состава аэрозолей на стационарном посту мониторинга, расположенного в центре города Севастополя на высоте 100 м над уровнем моря и на большом удалении от источников загрязнения.
Ключевые слова: аэрозоли, размер, трансграничный перенос, малоугловой лазерный измеритель дисперсности
Baseline characteristics of the particle size distribution
of aerosols Sevastopol
Dyakov N.1 Malchenko Yu.1, Bobrova S.1, Ryabinin A.1, Lipchenko A.1, Klimenko N.1, Taranov V.2
1 Sevastopol branch of the Federal State Organization "State Ocean-ographic Institute im.N.N.Zubova", Sevastopol, Russia
2 Institute of Colloid and Water Chemistry im.A.V.Dumanskogo NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine
This work was supported by grant RFBR № 14-45-01622 r_yug_a
Abstract The results of studies on the particle size distribution of aerosols fixed monitoring stations, located in the center of the city of Sevastopol at an altitude of 100 m above sea level, far away from pollution sources.
Keywords: aerosols, size, transboundary transport, low-angle laser measuring of dispersion
Введение. Загрязнение атмосферного воздуха мегаполисов и крупных городов является проблемой, актуальность которой в настоящее время не вызывает сомнений [3 - 8]. В полной мере это относится к загрязнению воздуха аэрозолями, проявляющееся в образовании смогов, которые являются одной из главных проблем современных городов. Долгое время считалось, что для городов, расположенных вдали от крупных промышленных центров и не находящихся вблизи транспортных узлов эта проблема не столь актуальна. Тем не менее, проведенные исследования показали, что содержание аэрозолей в атмосферном воздухе небольших городов также может приводить к определенным негативным последствиям.
Ранее, нами были проведены измерения гранулометрического состава аэрозолей и их физико-химических свойств показавшие, что последние могут оказывать негативное влияние на
окружающую среду вследствие их участия в процессах трансграничного переноса и транспортировки токсичных загрязняющих веществ на большие расстояния. Следы техногенного загрязнения аэрозолей токсичными металлами и микроэлементами были отмечены нами даже в пробах воздуха, отобранных на океанографической платформе, расположенной на удалении 1 км от берега и расположенной в курортном районе Крымского побережья.
Рис. 1. Общий вид: а - блока измерителя дисперсности ИДЛ-1М с открытым окном программы отображающей размерный спектр аэрозолей; б -счётчика пылевых частиц SEM DT-9880
Материал и методы. Для решения поставленных задач, связанных с выполнением экологических оценок качества атмосферного воздуха, был организован пункт непрерывного мониторинга гранулометрического состава аэрозолей. В качестве базового измерительного комплекса был выбран малоугловой лазерный измеритель дисперсности ИДЛ-1М, разработанный ИКХХВ и ГОИН (рис. 1 а) [1, 9]. Измерительный комплекс был размещен на метеоплощадке здания СО ГОИН, расположенной на высоте ~100 м над уровнем моря и удаленной от моря и главных источников техногенного загрязнения атмосферы. Работы по измерению характеристик аэрозолей в полевых условиях выполнялись с использованием счетчика аэрозольных частиц CEM
DT-9880 (рис. 1 б). Кроме того, для анализа связи показателей гранулометрического состава с метеорологическими явлениями, на метеоплощадке была установлена автоматическая метеостанция «Meteoscan Pro 921» производства фирмы RST (Швеция).
о.оз
0.025
"S
I 0.02
10015. luiiAikialinkliuiJ^iLlÉ L L,
0011 "''I'll I lili
. i * и
01.01.15 20.02.15 12.04.15 01.06.15 22.07.15 10.09.15
Дата
.........PM2.5 -PM10
Рис.2. Диаграмма величин показателя РМ2,5 и РМ10 в 2015 г. на фоновой точке мониторинга в г. Севастополе
Обработка результатов наблюдений осуществлялась с использованием программ пакета MS Office 2013 и Origin Pro 9.0. Данные наблюдений поста непрерывного мониторинга гранулометрического состава аэрозолей автоматически передавались на удаленный сервер по FTP-протоколу.
Результаты и обсуждение. На рис. 2 представлены результаты измерения показателей гранулометрического состава РМ2.5 и РМ10, величины которых нормируются [2], в 2014 и 2015 гг. Из представленных данных видно, что мониторинг проводился практически непрерывно, за исключением периодов проведения планово-профилактических мероприятий. В сентябре и октябре 2015 г. измерения были приостановлены в связи с проведением ремонтных работ. Ни для одного из приведенных показателей не наблюдается превышения ПДК максимальных разовых значений (0,16 и 0,3 мг/м3 РМ2,5 и РМ10 соответственно) и среднесуточных значений (0,035 и 0,060 мг/м3 соответственно).
а1
Рис. 3. Поступление аэрозолей в приземную атмосферу г. Севастополя (мг/м3) размерных групп РМ2,5 и РМ10 при различных направлениях ветра
На основании анализа полученных данных были определены приоритетные направления и источники поступления аэрозолей в воздух г. Севастополя без учета возможных техногенных источников. На рис. 3 показаны гистограммы, характеризующие распределение поступления аэрозолей при различных направлениях ветра.
Рис. 4. Профиль нормируемых значений показателей РМ2,5 и РМ10 на разрезе Малахов курган - Ушакова балка 27.08.2015 г. и величины их ПДК, а также схема разреза
Как следует из представленных данных, наиболее высокие значения концентрации наиболее токсичных аэрозолей размерной группы РМ2,5 наблюдаются при ветрах восточных румбов, что свидетельствует о терригенном источнике их поступления.
Напротив, «морские» аэрозоли имеют более крупные размеры, что наглядно иллюстрируется данными рис. 3 б. Доминирование техногенной составляющей в формировании аэрозольного загрязнения приземной атмосферы иллюстрируется данными рис. 4, который характеризует качество атмосферного воздуха по показателям РМ2,5 и РМ10 на разрезе с перепадом высот ок. 100 м. Превышения среднесуточных значений ПДК по содержанию аэрозолей соответствующих размерных групп наблюдалось в виде локальных всплесков показателя вблизи автодороги. В остальных пунктах колебания нормируемых величин наблюдалось в пределах фоновых значений.
Выводы. Проведенный мониторинг показал наличие большого количества факторов, влияющих на качество приземной атмосферы по нормируемым показателям гранулометрического состава. Наиболее высокие уровни загрязнения воздуха наблюдаются при «континентальных» переносах пылевых частиц. Вместе с тем, спектральные характеристики состава аэрозолей в измеряемом диапазоне размерных групп, в значительной мере зависят не только от направления ветра, но и от других метеопараметров (температуры, влажности и др.), что свидетельствует о влиянии этих параметров на коагуляцию аэрозолей.
Библиографический указатель:
1. Бугаев С.Н., Жмур В.Б., Лапшин В.Б., Палей А. А., Сы-роешкин А.В. Способ мониторинга загрязнения атмосферного воздуха и система для его реализации // Бюл. пат. тов. зн. - М.: ФИПС, 2006. - №8 - С. 1-6.
2. Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.1338-03. «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест». Утвержден постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 21 мая 2003 г. №115
3. Гончарук В.В., Лапшин В.Б., Чичаева М.А. и др. Система оперативного контроля качества воздуха в приморских
городах и курортных зонах: загрязнение приводного слоя атмосферы морскими аэрозолями // Химия и технология воды. -
2012. - Т . 34, № 2. - С . 131-146.
4. Мальченко Ю.А., Боброва С. А., Таранов В.В., Кузнецов А.С. Экспериментальный автономный мониторинг размерных характеристик аэрозолей в прибрежных районах Крыма // Еко-лопчна безпека прибережно'1 та шельфово'1 зон та комплексне використання ресурсiв шельфу: Зб. наук. пр. - Севастополь,
2013. - Вип. 27. - С. 38-42.
5. Рябинин А.И., Боброва С.А., Данилова Е.А., Мальченко Ю.А., Еркушов В.Ю. Химико-радиационное состояние атмосферных выпадений и аэрозолей в регионе Севастополя в период 2008 - 2011 гг. // Морской Экологический журнал. - 2014. - №4. - С. 29-39.
6. Сыроешкин А.В., Кондранин Т.В., Лапшин В.Б., Полев-щиков Д.М., Чичаева М.А. Создание системы мониторинга техногенного загрязнения воздуха морских прибрежных городов и курортов // Вестник РУДН. Серия: Медицина. - 2009. - №4. - С. 30-37.
7. Сыроешкин А.В., Попов П.И. Морские аэрозоли. Токсичность, методы исследования // Сборник статей РУДН. - М.: ООО Метбизнесгрупп, 2005. - С. 110.
8. Сыроешкин А.В., Балышев А.В. и др. Экспедиция Государственного океанографического института в Западной Арктике // Метеоспектр. - 2006. - №1. - С. 117-122.
9. Технический паспорт на прибор «Малоугловой измеритель дисперсности лазерный ИДЛ - 1», № 52.1440 - 2009, г. Обнинск, 2009, 14 с.
Bibliography:
1. Buraev S., Zhmur V., Lapshin V., Paley A., Syroeshkin A. The process of air pollution monitoring system and for its implementation // Bul. Pat. Comrade. sign. - M .: FIPS, 2006. - №8 - S. 1-6.
2. Hygienic standards GN 2.1.6.1338-03. "Maximum permissible concentration (MPC) of pollutants in the ambient air of populated
areas." Approved by the Resolution of the Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation from May 21, 2003 №115
3. Goncharuk V., Lapshin V., Chichaeva M. et al. The system operational monitoring of air quality in coastal cities and resort areas: pollution marine surface layer of the atmosphere aerosols // Chemistry and technology of water. - 2012. - Vol. 34, № 2. - P. 131-146.
4. Malchenko Yu., Bobrova S., Taranov V., Kuznetsov A. Pilot self-monitoring of dimensional characteristics of aerosols in the coastal areas of the Crimea // Ecological safety of coastal and shelf zones and complex use of shelf resources: Coll. Science. - Sevastopol, 2013. - Vol. 27. - P. 38-42.
5. Ryabinin A., Bobrova S., Danilova E., Malchenko Yu., Erkushov V. Chemical and radiation situation and atmospheric deposition of aerosols in the Sevastopol region during the period 2008 -2011 gg. // Marine Ecology magazine. - 2014. - №4. - P. 29-39.
6. Syroeshkin A., Kondranin T., Lapshin V., Polevshchikov D., Chichaeva M. Creation of man-made pollution monitoring air coastal towns and resorts // Bulletin of Peoples' Friendship University. Series: Medicine. - 2009. - №4. - P. 30-37.
7. Syroeshkin A., Popov P. Marine aerosols. Toxicity, research methods // Collection of articles PFUR. - M .: Metbiznesgrupp Ltd., 2005. - P. 110.
8. Syroeshkin A., Balyshev A. et al. The expedition of the State Oceanographic Institute in the Western Arctic // Meteospektr. - 2006. - №1. - P. 117-122.
9. Technical data sheet on the device "low-angle laser measuring dispersion of IDL - 1», № 52.1440 - 2009 Obninsk, 2009, 14 p.
Об авторах:
Дьяков Николай Николаевич - Кандидат географических наук, директор СО ФГБУ «ГОИН», Севастополь, Россия
Мальченко Юрий Анатольевич - Научный сотрудник Лаборатории химии моря СО ФГБУ «ГОИН», Севастополь, Россия
Боброва Светлана Анатольевна - Младший научный сотрудник Лаборатории химии моря СО ФГБУ «ГОИН», Севастополь, Россия
Рябинин Анатолий Иванович - Кандидат химических наук, научный сотрудник Лаборатории химии моря СО ФГБУ «ГОИН» , Севастополь, Россия
Липченко Александр Евгеньевич - Старший научный сотрудник Лаборатории гидрометеорологии моря СО ФГБУ «ГОИН» , Севастополь, Россия
Клименко Наталья Петровна - Младший научный сотрудник Лаборатории химии моря СО ФГБУ «ГОИН», Севастополь, Россия
Таранов Виктор Васильевич - Кандидат технических наук, старший научный сотрудник ИКХХВ НАН Украины, Киев, Украина
About the authors:
Dyakov Nikolai N. - Candidate of Geographical Sciences, director of SB FGBI "SOI", Sevastopol, Russia
Malchenko Yuriy A. - Researcher Laboratory of Chemistry of Sea SB FGBI "SOI", Sevastopol, Russia
Bobrova Svetlana A. - Junior Researcher, Laboratory of Chemistry of Sea SB FGBI "SOI", Sevastopol, Russia
Ryabinin Anatoly I. - Candidate of Chemical Sciences, researcher of the Laboratory of Chemistry of Sea SB FGBI "SOI", Sevastopol, Russia
Lipchenko Alexander E. - Senior Research Associate in the Laboratory for Hydrometeorology sea SB FGBI "SOI", Sevastopol, Russia
Klimenko Natalia P. - Junior Researcher, Laboratory of Chemistry of Sea SB FGBI "SOI", Sevastopol, Russia
Taranov Viktor V. - Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher IKCCW NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine
