Научная статья на тему 'ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ ФОНОВЫХ ЛЕСОСТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ'

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ ФОНОВЫХ ЛЕСОСТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
3
1
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
дождевые осадки / геохимические ассоциации / геохимический состав / воздушные массы / трансграничный перенос / лесостепные ландшафты / rainfall / geochemical associations / geochemical content / air masses / transboundary transport / forest-steppe landscapes

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — О В. Кайданова, С Б. Суслова, Т М. Кудерина, Г С. Шилькрот, В Н. Лунин

В работе представлены результаты изучения геохимического состава атмосферных осадков фоновых лесостепных ландшафтов Европейской территории России (ЕТР) на примере Курской области за период с 2017 по 2023 г. В атмосферных осадках измерялись рН, минерализация, концентрации растворенных химических элементов методами ICP-MS и ICP-AES. На основании расчетов коэффициентов превышений (К1) определены геохимические ассоциации (ГА) и частота их встречаемости по годам за период исследований. Установлено, что дождевые осадки, поступающие в фоновые лесостепные ландшафты Курской биосферной станции (КБС), имеют преимущественно низкие концентрации химических элементов с диапазоном значений 5 < К1 ≤ 20. Геохимические ассоциации, включающие Ni, Cu, Zn, Sn, Co, Li, с наиболее высокими значениями К1 наблюдались в 2017, 2018, 2020 гг. Рассчитанные на основе анализа обратных траекторий движения воздушных масс (ВМ) коэффициенты превышения К2 позволили выявить ГА в осадках с учетом переноса их ВМ и определить возможные источники эмиссии загрязнителей в атмосферу. Установлено, что осадки, приносимые ВМ западного сектора и с юго-востока, характеризуются ГА с наибольшим набором химических элементов (ХЭ). С запада приходят дожди с максимальными содержаниями (К2 > 100) Ni, Pb, Li, Sn, W, с юго-востока — Ni, Zn, Cu, Ag. Помимо трансграничного и регионального переносов на геохимию осадков, выпадающих на КБС, большое влияние оказывают выбросы от промышленных предприятий г. Курска. С ними связаны повышенные и высокие концентрации в осадках Cd, Pb, Cu, Ni, Zn, Sn при ветрах северных румбов. Проведенные исследования свидетельствуют о необходимости организации постоянного геохимического мониторинга атмосферных осадков лесостепных ландшафтов ЕТР, для которых осадки являются важным источником привноса химических элементов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — О В. Кайданова, С Б. Суслова, Т М. Кудерина, Г С. Шилькрот, В Н. Лунин

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF ATMOSPHERIC PRECIPITATION IN THE BACKGROUND FOREST-STEPPE LANDSCAPES OF THE EUROPEAN TERRITORY OF RUSSIA

The paper presents the results of studying the geochemical composition of atmospheric precipitation in the background forest-steppe landscapes of the European territory of Russia (ETR) in the case study of the Kursk Region for the period from 2017 to 2023. Mineralization, pH and concentrations of dissolved chemical elements using ICP-MS and ICP-AES methods were measured in atmospheric precipitation. Based on calculations of excess coefficients (K1), geochemical associations (GA) and the frequency of their occurrence by year during the research period were determined. It has been established that rainfall entering the background forest-steppe landscapes of the Kursk Biosphere Station (KBS) has predominantly low concentrations of chemical elements with a range of values of 5 < K1 ≤ 20. Geochemical associations, including Ni, Cu, Zn, Sn, Co, Li with the highest values of K1, were observed in 2017, 2018, 2020. The coefficients of excess K2 calculated on the basis of the analysis of the reverse trajectories of the movement of air masses made it possible to determine possible sources of pollutant emissions into the atmosphere. It was found that precipitation brought by the air masses of the western sector and from the southeast is characterized by GA with the largest set of chemical elements. Rains with maximum contents (K2 > 100) of Ni, Pb, Li, Sn, W come from the west, and Ni, Zn, Cu, Ag come from the southeast. In addition to transboundary and regional transfers of precipitation falling on the KBS, emissions from industrial enterprises in Kursk have a great influence on the geochemistry. They are associated with increased and high concentrations in precipitation of Cd, Pb, Cu, Ni, Zn, Sn in the winds of the northern points. The conducted studies indicate the need to organize constant geochemical monitoring of atmospheric precipitation in forest-steppe landscapes of the ETR, for which precipitation is an important source of chemical elements.

Текст научной работы на тему «ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ ФОНОВЫХ ЛЕСОСТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ»

УДК 550.4

DOI: 10.24412/1728-323X-2024-5-72-78

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ ФОНОВЫХ ЛЕСОСТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ

О. В. Кайданова, научный сотрудник, [email protected], ФГБУН Институт географии РАН, г. Москва, Россия,

С. Б. Суслова, младший научный сотрудник, [email protected], ФГБУН Институт географии РАН, г. Москва, Россия,

Т. М. Кудерина, кандидат географических наук, старший научный сотрудник, [email protected], ФГБУН Институт географии РАН, г. Москва, Россия

Г. С. Шилькрот, кандидат географических наук, старший научный сотрудник, [email protected], ФГБУН Институт географии РАН, г. Москва, Россия

В. Н. Лунин, кандидат географических наук, научный сотрудник, [email protected], ФГБУН Институт географии РАН, г. Москва, Россия

Аннотация. В работе представлены результаты изучения геохимического состава атмосферных осадков фоновых лесостепных ландшафтов Европейской территории России (ЕТР) на примере Курской области за период с 2017 по 2023 г. В атмосферных осадках измерялись рН, минерализация, концентрации растворенных химических элементов методами ICP-MS и ICP-AES. На основании расчетов коэффициентов превышений (К\) определены геохимические ассоциации (ГА) и частота их встречаемости по годам за период исследований. Установлено, что дождевые осадки, поступающие в фоновые лесостепные ландшафты Курской биосферной станции (КБС), имеют преимущественно низкие концентрации химических элементов с диапазоном значений 5 < К < 20. Геохимические ассоциации, включающие Ni, Cu, Zn, Sn, Co, Li, с наиболее высокими значениями К наблюдались в 2017, 2018, 2020 гг. Рассчитанные на основе анализа обратных траекторий движения воздушных масс (ВМ) коэффициенты превышения К2 позволили выявить ГА в осадках с учетом переноса их ВМ и определить возможные источники эмиссии загрязнителей в атмосферу. Установлено, что осадки, приносимые ВМ западного сектора и с юго-востока, характеризуются ГА с наибольшим набором химичесих элементов (ХЭ). С запада приходят дожди с максимальными содержаниями (К > 100) Ni, Pb, Li, Sn, W, с юго-востока — Ni, Zn, Cu, Ag. Помимо трансграничного и регионального переносов на геохимию осадков, выпадающих на КБС, большое влияние оказывают выбросы от промышленных предприятий г. Курска. С ними связаны повышенные и высокие концентрации в осадках Cd, Pb, Cu, Ni, Zn, Sn при ветрах северных румбов. Проведенные исследования свидетельствуют о необходимости организации постоянного геохимического мониторинга атмосферных осадков лесостепных ландшафтов ЕТР, для которых осадки являются важным источником привноса химических элементов.

Abstract. The paper presents the results of studying the geochemical composition of atmospheric precipitation in the background forest-steppe landscapes of the European territory of Russia (ETR) in the case study of the Kursk Region for the period from 2017 to 2023. Mineralization, pH and concentrations of dissolved chemical elements using ICP-MS and ICP-AES methods were measured in atmospheric precipitation. Based on calculations of excess coefficients Ki), geochemical associations (GA) and the frequency of their occurrence by year during the research period were determined. It has been established that rainfall entering the background forest-steppe landscapes of the Kursk Biosphere Station (KBS) has predominantly low concentrations of chemical elements with a range of values of 5 < K1 < 20. Geochemical associations, including Ni, Cu, Zn, Sn, Co, Li with the highest values of K1, were observed in 2017, 2018, 2020. The coefficients of excess K calculated on the basis of the analysis of the reverse trajectories of the movement of air masses made it possible to determine possible sources of pollutant emissions into the atmosphere. It was found that precipitation brought by the air masses of the western sector and from the southeast is characterized by GA with the largest set of chemical elements. Rains with maximum contents K2 > 100) of Ni, Pb, Li, Sn, W come from the west, and Ni, Zn, Cu, Ag come from the southeast. In addition to transboundary and regional transfers of precipitation falling on the KBS, emissions from industrial enterprises in Kursk have a great influence on the geochemistry. They are associated with increased and high concentrations in precipitation of Cd, Pb, Cu, Ni, Zn, Sn in the winds of the northern points. The conducted studies indicate the need to organize constant geochemical monitoring of atmospheric precipitation in forest-steppe landscapes of the ETR, for which precipitation is an important source of chemical elements.

Ключевые слова: дождевые осадки, геохимические ассоциации, геохимический состав, воздушные массы, трансграничный перенос, лесостепные ландшафты.

Keywords: rainfall, geochemical associations, geochemical content, air masses, transboundary transport, forest-steppe landscapes.

Введение. Геохимический состав атмосферных осадков формируется под воздействием природных и антропогенных факторов. В последние десятилетия эти факторы претерпевают существенные изменения: наблюдается изменение климата, увеличение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от промышленных предприятий, объектов энергетики, автотранспорта.

В настоящее время лесостепные ландшафты ЕТР функционируют в условиях увеличения частоты и интенсивности погодно-климатических

экстремумов, проявляющихся в повышении среднегодовой температуры воздуха, увеличении продолжительности засушливых периодов, уменьшении количества выпадающих осадков в летний период, с одной стороны, росте интенсивности локальных ливневых осадков — с другой. В лесостепных регионах, в том числе в Курской области, наблюдается уменьшение годового стока рек: последние годы характеризуются как маловодные 70—90 %-й обеспеченности. Так в 2020 г. объем годового стока рек Курской области составил оце-

ночно 1600 млн м3/год, в 2021 г. — 2100 м3/год, в 2022 г. — 1904 млн м3/год при среднем многолетнем речном стоке 3600 млн м3/год [4—6].

В таких условиях атмосферные осадки становятся важным источником привноса химических элементов (ХЭ) в лесостепные ландшафты, поступающих с локальным, региональным и трансграничным переносом воздушных масс. Антропогенные источники выбросов оказывают существенное воздействие на химический состав осадков, обусловливают содержание в них химических элементов и их соединений в концентрациях, не свойственных им ранее.

Изменение характера увлажнения, температурного режима, геохимического состава атмосферных осадков, несомненно, оказывают влияние на продуктивность растительных сообществ и биологическое разнообразие [12], могут стать причиной закисления подземных вод [8], видовых изменений флоры [15], привести к измене -нию условий миграции и аккумуляции ХЭ в компонентах ландшафтов.

В связи с вышеизложенным, актуальным и важным научным направлением становится исследование геохимического состава атмосферных осадков, поступающих в фоновые ландшафты регионов РФ. Мониторинг геохимических характеристик компонентов природных фоновых ландшафтов особенно важен тем, что эти территории являются точками отсчета при оценке антропогенного воздействия на окружающую среду. Изучение геохимического состава атмосферных осадков фоновых лесостепных ландшафтов входит в программу многолетних ландшафтно-геохими-ческих исследований, проводимых на Курской биосферной станции (КБС) Института географии РАН.

Цель настоящей работы — изучение геохимических характеристик дождевых осадков, поступающих в фоновые лесостепные ландшафты КБС ИГ РАН (на основе экспериментальных данных 2017—2023 гг.).

Объекты и методы. Геохимические исследования проводились на территории КБС ИГ РАН, природные условия которой типичны для лесостепной провинции юго-запада Среднерусской возвышенности. С начала 1960-х гг. на КБС не осуществляется хозяйственная деятельность, поэтому ее ландшафты можно рассматривать в качестве фоновых для изучения динамики геохимических показателей [9, 11], в том числе геохимического состава атмосферных осадков.

По количеству осадков территория исследования относится к зоне умеренного увлажнения. Среднее годовое количество осадков колеблется в пределах 461—583 мм, среднегодовая норма за

период 1968—2017 гг. составила 545 мм [3]. В целом увлажнение достаточное, но неустойчивое: в последние годы отмечается тенденция снижения осадков в л етний период, на который приходится две трети от их годовой суммы (одна треть выпадает в виде снега) [21].

Отбор дождевых осадков проводился с апреля по ноябрь в 2017—2023 гг. Дождевые осадки поступали в осадкосборник, установленный в автономной позиции на открытом участке степной территории КБС (51°32' 16" N, 36°5'24" E) на высоте 2,0 м над поверхностью. Отбор и подготовку проб для анализа выполняли в соответствии с нормативными документами [17].

Определение кислотности (по показателю рН) и минерализации (мг/л) дождевых осадков проведено методом экспресс-анализа с помощью портативных рН-метра и кондуктометра фирмы Hanna Combo HI 98129 в лаборатории ИГ РАН. Содержание растворимых форм микроэлементов в дождевых осадках определялось в нефильтрованных пробах методом ICP-MS, ICP-AES в Аналитическом сертификационном испытательном центре ФГБУ Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН (АСИЦ ИПТМ РАН) по методике [13].

Анализ геохимического состава дождевых осадков проведен на основе расчета коэффициентов превышения и выявления геохимических ассоциаций (ГА) элементов. Рассчитывались коэффициенты превышения максимального содержания ХЭ над минимальным (Cmax/Cmjn): К и К2. При расчете К определялось соотношение максимального и минимального содержаний ХЭ в осадках для каждого года исследования. При расчете К2 оценивались превышения с учетом направления движения воздушных масс (ВМ) основных румбов за весь период исследования. Для этого с помощью модуля HYSPLIT [23] на основе расчета обратных траекторий переноса ВМ были определены направления их движения в д ни, когда фиксировались осадки [22]. Были рассмотрены трехсуточные обратные траектории движения ВМ на высоте 500 м. Траектории на этих высотах в наибольшей степени отражают дальний перенос воздушными массами примесей регионального и глобального масштабов с учетом влияния подстилающей поверхности по траектории передвижения и позволяют определить вероятные области эмиссии ХЭ.

На основании К1 и К2 были выявлены геохимические ассоциации (ГА): 1) характеризующиеся разной степенью содержания ХЭ; 2) показывающие, с какими ветрами связано наибольшее поступление ХЭ в ландшафты. Оценка количест-

венного содержания ХЭ в геохимических ассоциациях в дождевых осадках проводилась по принятой нами градации коэффициентов превышения: низкое содержание 5 < К2 < 20; повышенное — 20 < Къ К2 < 50; высокое 50 < Кь К2 < 100; максимальное К2 > 100. Также было выявлено количество лет (частота повторяемости), когда ХЭ встречались в выделенных градациях.

Результаты и обсуждение. Геохимические характеристики атмосферных осадков зависят от очага формирования воздушных масс их переносящих, подстилающей поверхности по траектории передвижения этих ВМ, геофизических и геохимических процессов внутри атмосферы. Большое влияние на химический состав атмосферных осадков оказывают погодные условия, прежде всего, параметры самих дождей [1], а также особенности циркуляции атмосферы.

В таблице 1 представлены диапазоны изменения величины рН и минерализации осадков, выпавших на территории КБС за период наблюдений.

Результаты измерений показали, что в целом осадки слабокислые (рН = 5,7), значения рН близки к нижней границе природного закис ле-ния осадков: рН = 5,0 [18, 20]. Летом кислотность осадков может повышаться до слабощелочной (рН = 7,4), в осенний период — снижаться д о кислой (рН = 4,6—4,7). Повышение рН осадков, как правило, наблюдалось после длительных засух. Уменьшение кислотности осадков отмечалось при росте объема, а также продолжительности и повторяемости выпавших осадков. Одной из причин осеннего снижения рН осадков может быть начало отопительного сезона, в результате которого в атмосферу поступают оксиды серы и азота [16]. Среднее значение минерализа-

* В скобках указаны единичные значения химических показателей, не учитываемые при расчете средних значений. ** По данным: [19].

ции осадков составило 17,9 мг/л, что соответствует региональным фоновым показателям дождей [19], фиксируемым в Воронежском ГПБЗ им. В. М. Пескова. Единичные максимальные значения минерализации (см. табл. 1) были отмечены в осадках, выпавших в апреле-мае и в августе-сентябре. Основной причиной увеличения минерализации осадков весной (60 мг/л — 17.05.2017; 82 мг/л — 28.04.2019), по-видимому, является обогащение ВМ химическими элементами во время проведения посевных работ, когда в приземную атмосферу поступает большое количество мелкодисперсных частиц [11]. Повышенные значения минерализации осадков ранней осенью наблюдались после длительного отсутствия дождей (2021, 2023 гг.), то есть также при сильной запыленности приземной атмосферы, и обусловлено последующим частичным растворением вымытых из нее твердых частиц.

Анализ содержаний ХЭ в атмосферных осадках свидетельствует об их весьма существенной изменчивости в зависимости от направления и условий перемещения ВМ. Курская область находится на пути трансграничного переноса из стран Западной Европы, Центральной Азии, регионов РФ. Значимый вклад в формирование геохимического состав атмосферных осадков, поступающих с региональным потоком ВМ, вносят выбросы промышленных предприятий Курской области и граничащих с ней областей Центрально-Черноземного экономического района, а также Орловской и Брянской областей. Лидерами по объему суммарных выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников за период 2005—2022 гг. являются Липецкая и Белгородская области. За этот период объем выбросов поллютантов в атмосферу промышленными предприятиями Белгородской области увеличился в полтора раза; Липецкая область остается в числе наиболее загрязненных регионов РФ по показателям качества атмосферного воздуха. В Курской, Орловской, Воронежской, Тамбовской областях объем выбросов за период 2005—2022 гг. увеличился в 2 раза (табл. 2).

Геохимический состав осадков, поступающих на территорию КБС, находится под воздействием локального источника загрязнения атмосферы — выбросов промышленных предприятий г. Курска. Многолетние геохимические исследования состава снежного покрова на территории КБС, расположенной в 20 км к югу от основного промышленного района Курска, выявили, что с атмосферными осадками в природные ландшафты поступают Сё, N1, РЬ, 8Ъ, связанные, преимущественно, с выбросами Курского аккумуляторного завода [7, 9].

Таблица 1

Химические показатели дождевых осадков, 2017-2023 гг.

Годы Химические показатели

рН Минерализация, мг/л

КБС

2017 4,7—7,4 (8,1) 4,6—16,2 (60,0*)

2018 4,9—6,5 3,0—24,2 (65,8)

2019 4,9—7,4 11—28,1 (82,0)

2020 4,6—6,1 3,9—27,2 (40,1)

2021 5,3—6,4 (7,9) 5,5—27,4 (54,8)

2022 5,5—6,7 5,1—30,1

2023 5,1—6,5 7,0—24,1 (50,5)

Средн. 5,7 ± 0,5 17,9 ± 8,9

Воронежский ГПБЗ имени В. М. Пескова

Средн.** 59 12,1

Результаты проведенных исследований показали, что значения К от пяти и выше наблюдаются для 30 элементов: №, Са, Mg, К, Р, А1, Мп, Бе, 81, 8, вг, Ва, ЯЪ, Сё, РЬ, вЪ,У, Си, гп, Со, Мо, Ы, вп, Т1, W, Ве, и, В, Ag, Аб. В отдельные годы периода наблюдений фиксировались высокие содержания некоторых ХЭ в дождевых осадках, превышающие минимальные содержания более, чем в 100 раз. Геохимическую ассоциацию ХЭ с К1 > 100 составили: N1, Си, вп, Сё; с К1 > 50 -вп, гп, Ы, К, Со, Ва. Наибольшее количество ХЭ, характеризующихся повышенными, высокими и максимальными значениями К4, наблюдалось в 2017, 2018, 2020 гг. (табл. 3).

Анализ геохимических ассоциаций показывает, что содержания ХЭ в осадках, с К > 50 и выше, наблюдались лишь в отдельные годы, что можно объяснить совпадением геохимических (характер поступления ХЭ в атмосферу от источников выбросов) и метеорологических (направление переноса ВМ, погодные условия) факторов.

В целом для дождевых осадков, поступающих в фоновые лесостепные ландшафты КБС, характерны преимущественно низкие концентрации ХЭ с диапазоном значений 5 < К < 20 (табл. 4). Согласно наблюдениям в геохимические ассоциации с содержанием ХЭ, характеризующихся 10 < К < 20, на протяжении 6 лет (из 7 лет исследований) входили ЯЪ; на протяжении 5 лет — Си, РЪ, вп; на протяжении 4 лет — А1, К, Мп, гп, Ва, Ы, Ag, Сё, И. Наиболее высокую годичную встречаемость обнаруживают ХЭ, содержащиеся в осадках в концентрациях 5 < К < 10. На протяжении всего периода исследований в осадках фиксировалась ГА, содержащая К, Мп, П, ЯЪ.

Как отмечалось выше, достаточно часто в осадках обнаруживались Сё, РЪ, Си, N1, гп, вп, содержащиеся в выбросах промышленных предприятий г. Курска. Фиксация этих элементов, преимущественно, при ветрах северных румбов позволяет полагать, что их повышенные концен-

Таблица 2

Выбросы загрязняющих атмосферу веществ от стационарных источников, тыс. т (по данным: [2])

Годы

2005* 2013 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022

Брянская 49,1 36,7 38,7 47,2 40,4 46,3 47,4 43,9 54,3

Орловская 12,9 23,8 20,7 21,4 28,3 25,8 27,7 27,2 26,4

Курская 27,5 37,9 38,8 39,8 51,4 57,5 53,3 56,4 51,1

Липецкая 377,8 346,7 320,4 326,4 313,6 310,4 321,9 321,7 299,8

Тамбовская 27,3 53,9 56,0 62,9 55,9 72,9 69,0 68,4 61,6

Воронежская 51,7 75,8 72,2 76,5 103,5 104,9 116,4 111,2 114,5

Белгородская 102,0 117,7 112,9 116,5 174,6 156,9 167,5 156,3 158,4

Год Геохимические ассоциации

наблюдений 20 < К1 < 50 50 < К1 < 100 К1 > 100

2017 А < Мп < 24 < §Г 26 < Mg < Мо 30 35 < В < В а < 3 9 < 4 6 вп < гп < 50 < 84 < Со < Ы 87 < 8 8 N1 . Си

20 1 9 83 ; 5 9 7

2018 Р 2 3 < А < N 30 35 вп < 5 0 < гп 61 N1 1 8 7

2019 Р 2 1 < Сё < Ва 30 36 К 8 0

2020 Со 20 < ? = 22 = в < 22 N < 2 6 < в < А < М п 30 < 33 < 35 < Си < гп < и 40 42 48 Ы 8 0 вп 3 0 0

2021 РЪ 20

2022 и 2 0 В а 88 Сё 1 4 3

2023 ЯЪ 20 < Ва < Ы 23 24

* По данным: [14].

Таблица 3

Геохимические ассоциации химических элементов в атмосферных осадках с К > 20

в период исследований

Таблица 4

Частота повторяемости ХЭ в геохимических ассоциациях с повышенными значениями К1 за период исследований (2017—2023 гг.)

Количество лет К1>20 10 < К1 < 20 5 < К1 < 10

7 К, Мп, Ы, ЯЬ

6 ЯЬ Сё, РЬ, Си,

Mg, А1, И

5 Си, РЬ, Бп N1, гп, Бп Р,

Б, Бе, Бг, Ва

4 Ва А1, К, Мп, гп, Са, Ag,

Ва, Ы, Ag, Сё, И

3 Ы, Р, гп, Бп В, Р, Б Б1, Со, Мо, БЬ

2 N1, Си, Со, Mg, Б1, Са, V, V, W, Ве

Мп, ЯЬ, И, А Бе, Со, N1, Бг,

Мо

1 Сё, В, Mg, Б1, АБ, W, БЬ Т1, As

Б, К, Бг, Мо

трации обусловлены в основном локальным переносом. Высокие и максимальные концентрации этих элементов в осадках в отдельные годы при ветрах западных, юго-западных и восточных румбов, очевидно, связаны с участием трансграничного и регионального переносов ВМ [10].

На рисунке представлены геохимические ассоциации ХЭ в дождевых осадках, выделенные на основе анализа К2, который вычислялся с учетом направлений движения ВМ по результатам расчетов их обратных траекторий.

Из рисунка видно, что осадки, приносимые ВМ западного сектора и с юго-востока, характеризуются наиболее широкими ГА, но отличаются

С

Ю

I-1 К2 > 100 I-1 50 < К2 < 100 I-1 20 < К2 < 50

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 1. Геохимические ассоциации химических элементов в осадках с учетом движения воздушных масс

по составу входящих в них химических элементов. С запада приходят дожди с максимальными содержаниями (К > 100) N1, РЬ, Ы, Бп, W, с юго-востока — N1, гп, Си, Ag. В осадках, поступающих в лесостепные ландшафты при прохождении западных и юго-западных ВМ, обнаружены повышенные концентрации А1, Бе, и, Ве. Высокое и повышенное содержание К, Ва наблюдается в осадках при вторжении воздушных масс с востока и из южного сектора, что, очевидно, связано с привносом их с аридной зоны Прикаспия и запада Центральной Азии.

Выводы. При современных изменениях климата, увеличении выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в фоновых лесостепных ландшафтах выпадают дождевые осадки, характеризующиеся довольно большими диапазонами содержаний ХЭ. Наиболее высокие концентрации ХЭ в осадках наблюдаются после продолжительных засух, а также в периоды проведения сельхозра-бот. В это время фиксируются осадки, химические характеристики которых намного превышают средние показатели.

Дожди, выпадающие на территории КБС, чаще всего имеют слабокислую реакцию среды (рНср = 5,7) и невысокую минерализацию (Сср =17,9 мг/л), что соответствует региональным фоновым показателям осадков, отмечаемым в Воронежском ГПБЗ им. В. М. Пескова.

Содержания ХЭ в осадках, характеризующиеся К1 > 50 и выше, наблюдались лишь в отдельных случаях, что можно объяснить совпадением геохимических (характер поступления ХЭ в атмосферу от источников выбросов) и метеорологических (направление ветров, погодные условия) факторов. Наиболее высокая частота повторяемости содержаний ХЭ в осадках фиксировалась при концентрациях 5 < К1 < 20.

В дождевых осадках практически постоянно присутствуют ХЭ, связанные с локальным источником загрязнения атмосферы — выбросами предприятий г. Курска — Сё, N1, гп, РЬ, БЬ в концентрациях, превышающих минимальные в 5—10 раз, в отдельные годы в 20 и более раз. Преобладающий западный перенос воздушных масс приносит дожди с максимальными содержаниями (К2 > 100) N1, РЬ, Ы, Бп, W, ветры с юго-востока — N1, гп, Си, Ag. Наиболее высокие концентрации ХЭ в осадках связаны с ветрами западных и южных румбов, что свидетельствует о значимости трансграничных и региональных потоков ВМ для геохимии осадков, выпадающих на территории КБС.

Изучение химического состава дождевых осадков, поступающих в фоновые лесостепные ландшафты, важная составная часть геохимического

мониторинга. В программу атмогеохимических наблюдений должны быть включены, в первую очередь, химические элементы с наиболее широким диапазоном содержания в атмосферных осадках — Сё, N1, Си, гп, Ы, Ag, РЪ, W, вп, Mg, Ва, Na, К.

Работа выполнена в рамках государственного задания Института географии РАН — FMWS-2024-0007 «Биотические, географо-гидрологи-ческие и ландшафтные оценки окружающей среды для создания основ рационального природопользования».

Библиографический список

1. Власов Д. В., Еремина И. Д. Влияние параметров дождей на интенсивность вымывания из атмосферы потенциально токсичных элементов в Москве. — Современные тенденции и перспективы развития гидрометеорологии в России: материалы III Всерос. научно-практ. конф. — Иркутск: Изд-во ИГУ, 2020. — С. 380—388, doi: 10.26516/978-5-96241874-2.2020.1-465

2. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды РФ в 2022 г. — Москва, 2023. — С. 287—331. URL: https://2022.ecology-gosdoklad.ru/api/media/storage/1c187f33fd3f2c1897747485c174cc9622d425e5.pdf (дата обращения: 01.10.2024).

3. Дериглазова Г. М., Боева Н. Н. Динамика погодных условий Курской области за последние 50 лет // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. — 2020. — № 7. — С. 15—21.

4. Доклад о состоянии и охране окружающей среды на территории Курской области в 2020 году. — Курск, 2021. — 214 с. URL: https://priroda.kursk.ru/upload/iblock/de4/eco_doklad_2021_.pdf (дата обращения: 25.09.2024).

5. Доклад о состоянии и охране окружающей среды на территории Курской области в 2021 году. — Курск, 2022. — 234 с. URL: https://priroda.kursk.ru/upload/iblock/f7a/Doklad-Ekologiya-za-2021.pdf (дата обращения: 25.09.2024).

6. Доклад о состоянии и охране окружающей среды на территории Курской области в 2022 году. — Курск, 2023. — 254 с. URL: https://priroda.kursk.ru/upload/iblock/7a9/cay3mmkb78cn9yp192qzh431b1idw7sw/Ekologi-2022.pdf (дата обращения: 25.09.2024).

7. Замотаев И. В., Кайданова О. В., Кудерина Т. М., Курбатова А. Н., Суслова С. Б., Шилькрот Г. С. Динамика загрязнения тяжелыми металлами городских ландшафтов Курской области // Геополитика и экогеодинамика регионов. — 2014. — Т. 10. — № 2 (13). — С. 322—327.

8. Злобина В. Л. Воздействие атмосферных осадков на закисление подземных вод: дис. на соискание степени д. г.-м. н. — Москва, 2002. — 336 с.

9. Кайданова О. В., Суслова С. Б., Кудерина Т. М., Замотаев И. В., Кудиков А. В. Геохимический мониторинг лесостепных ландшафтов Курской биосферной станции // Проблемы региональной экологии. — 2020. — № 4. — С. 37—42, doi: 10.24411/1728-323X-2020-14037

10. Кайданова О. В., Суслова С. Б., Кудерина Т. М., Шилькрот Г. С., Лунин В. Н. Геохимический состав осадков фоновых лесостепных ландшафтов Курской области в условиях современного изменения климата. — Степи Северной Евразии: мат. X междунар. симпозиума / Под науч. ред. А. А. Чибилева. 2023, Оренбург: ИС УрО РАН, 2023. — С. 535—540. doi: 10.24412/cl-37200-2024-535-540.

11. Кудерина Т. М., Лунин В. Н., Суслова С. Б. Геохимический состав атмосферных осадков лесостепных ландшафтов Курской биосферной станции // Проблемы региональной экологии. — 2018. — № 2. — С. 78—83. doi: 10.24411/1728-323X-2018-12078

12. Национальный доклад «Глобальный климат и почвенный покров России: опустынивание и деградация земель, институциональные, инфраструктурные, технологические меры адаптации (сельское и лесное хозяйство)» / Под ред. Р. С.-Х. Эдельгериева. — М.: Почвенный ин-т им. В. В. Докучаева. Институт географии РАН, МБА, 2019. — Т. 2. — 476 с.

13. НСАМ № 520-АЭС/МС. Определение элементного состава природных, питьевых, сточных и морских вод атомно-эмиссионным и масс-спектральным методами с индуктивно связанной плазмой (редакция 2017 года).

14. Охрана окружающей среды в России: Статистический сборник. — М., 2006. — С. 156—158.

15. Оценка влияния изменения режима вод суши на наземные экосистемы / Под ред. Н. М. Новиковой. — М.: Наука, 2005. — 365 с.

16. Прожорина Т. И., Нефедова Е. Г. Исследование метеорологических и химических параметров атмосферных осадков в осенне-зимний период как индикатора загрязнения воздуха г. Воронежа // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. География. Геоэкология. — 2013. — № 1. — С. 145—149.

17. РД 52.04.186—89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. — М., 1991. — 696 с.

18. Свистов П. Ф., Першина Н. А., Павлова М. Т. Атмосферные осадки: химический состав и кислотность // Природа. — 2015. — № 6. — С. 28—36.

19. Свистов П. Ф., Полищук А. И., Першина Н. А. Фоновый уровень состояния атмосферы по многолетним данным о химическом составе атмосферных осадков / Труды Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова. — М., 2009. — С. 116—142.

20. Galloway J. N., Likens G. E., Kneen W. C., Miller J. M. The composition of precipitation in remote areas of the world // J. Geophys. Res, 1982. Vol. 87 (11). P. 8771—8786.

21. Kuderina T. M., Suslova S. B., Lunin V. N., Kudikov A. V. Atmospheric Moisture as a Factor of Land Degradation Neutrality in Forest—Steppe Landscapes // Arid Ecosystems, 2020. Vol. 10, no. 2. P. 156—160, doi: 10.1134/s2079096120020079

22. Stein A. F., Draxler R. R., Rolph G. D., Stunder B. J. B., Cohen M. D., Ngan F. NOAA's HYSPLIT atmospheric transport and dispersion modeling system // Bull. Am. Meteor. Soc., 2015. 96, 2059—2077.

23. https://www.ready.noaa.gov NOAA — Air Resources Laboratory. URL: http://www.arl.noaa.gov (дата обращения 25.09.2024)

GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF ATMOSPHERIC PRECIPITATION IN THE BACKGROUND FOREST-STEPPE LANDSCAPES OF THE EUROPEAN TERRITORY OF RUSSIA

O. V. Kaidanova, Researcher, [email protected], Institute of Geography RAS, Moscow, Russia;

S. B. Suslova, Junior Researcher, [email protected], Institute of Geography RAS, Moscow, Russia;

T. M. Kuderina, Ph. D. (Geography), Senior Researcher, [email protected], Institute of Geography RAS, Moscow, Russia;

G. S. Shilkrot, Ph. D. (Geography), Senior Researcher, Academy of Sciences, g.s.shilkrot@ igras.ru, Institute of Geography RAS,

Moscow, Russia;

V. N. Lunin, Ph. D. (Geography), Researcher, [email protected], Institute of Geography RAS, Moscow, Russia References

1. Vlasov D. V., Eremina I. D. Influence of rain parameters on the intensity of leaching of potentially toxic elements from the atmosphere in Moscow. Sovremennye tendencii i perspektivy razvitiya gidrometeorologii v Rossii: materialy III Vseros. nauchno-prakt. konf., Irkutsk: Izd-vo IGU, 2020, P. 380-388, doi: 10.26516/978-5-9624-1874-2.2020.1-465 [In Russian].

2. Gosudarstvennyj doklad o sostoyanii i ob ohrane okruzhayushchej sredy RF v 2022 g. M., 2023, P. 287—331. URL: https:// 2022.ecology-gosdoklad.ru/api/media/storage/1c187f33fd3f2c1897747485c174cc9622d425e5.pdf (accessed 01.10.2024). [In Russian].

3. Deriglazova G. M., Boeva N. N. Dinamika pogodnyh uslovij Kurskoj oblasti za poslednie 50 let [Dynamics of weather conditions in Kursk Region over the last 50 years]. Vestnik Kurskoj gosudarstvennoj sel'skohozyajstvennoj akademii, 2020, No. 7, P. 15—21 [In Russian].

4. Doklad o sostoyanii i ohrane okruzhayushchej sredy na territorii Kurskoj oblasti v 2020 godu. Kursk, 2021. 214 p. URL: https://priroda.kursk.ru/upload/iblock/de4/eco_doklad_2021_.pdf (accessed 25.09.2024) [In Russian].

5. Doklad o sostoyanii i ohrane okruzhayushchej sredy na territorii Kurskoj oblasti v 2021 godu. Kursk, 2022. 234 p. URL: https://priroda.kursk.ru/upload/iblock/f7a/Doklad-Ekologiya-za-2021.pdf (accessed 25.09.2024) [In Russian].

6. Doklad o sostoyanii i ohrane okruzhayushchej sredy na territorii Kurskoj oblasti v 2022 godu. Kursk, 2023. 254 p. URL: https://priroda.kursk.ru/upload/iblock/7a9/cay3mmkb78cn9yp192qzh431b1idw7sw/Ekologi-2022.pdf (accessed 25.09.2024). [In Russian].

7. Zamotaev I. V., Kaidanova O. V., Kuderina T. M., Kurbatova A. N., Suslova S. B., Shil'krot G. S. The dynamics of heavy metal pollution of urban landscapes Kursk Region. Geopolitika i ekogeodinamika regionov, 2014. Izd-vo: Krymskij feder. univ. (Simferopol'), Vol. 10, No. 2 (13), P. 322—327 [In Russian].

8. Zlobina V. L. Vozdejstvie atmosfernyh osadkov na zakislenie podzemnyh vod. Dis. of Grand Ph. D. (Geology and Mineralogy), Moscow, 2002. 336 p. [In Russian].

9. Kaidanova O. V., Suslova S. B., Kuderina T. M., Zamotaev I. V., Kudikov A. V. Geohimicheskij monitoring lesostepnyh landshaftov Kurskoj biosfernoj stancii [Geochemical monitoring of the forest-steppe landscapes of the Kursk biosphere station]. Regional Environmental Issues, 2020, No. 4, P. 37—42, doi: 10.24411/1728-323X-2020-14037 [In Russian].

10. Kaidanova O. V., Suslova S. B., Kuderina T. M., Shil'krot G. S., Lunin V. N. Geohimicheskij sostav osadkov fonovyh lesostepnyh landshaftov Kurskoj oblasti v usloviyah sovremennogo izmeneniya klimata [Geochemical composition of precipitation in the background forest-steppe landscapes of the Kursk Region under the conditions of modern climate change]. Steppes of Northern Eurasia: proceedings of the Tenth International Symposium / A. A. Chibilev (ed.), 2023, Orenburg: IS UrO RAN, pp. 535—540, doi: 10.24412/cl-37200-2024-535-540 [In Russian].

11. Kuderina T. M., Lunin V. N., Suslova S. B. Geohimicheskij sostav atmosfernyh osadkov lesostepnyh landshaftov Kurskoj biosfernoj stancii [Geochemical content of precipitation in forest-steppe landscapes of Kursk biosphere station]. Regional Environmental Issues, 2018, No. 2, P. 78—83, doi: 10.24411/1728-323X-2018-12078 [In Russian].

12. Nacional'nyj doklad "Global'nyj klimat i pochvennyj pokrov Rossii: opustynivanie i degradaciya zemel', institucional'nye, in-frastrukturnye, tekhnologicheskie mery adaptacii (sel'skoe i lesnoe hozyajstvo)" / R. S.-H. Edel'gerieva (ed.). M., 2019. Vol. 2. 476 p. [In Russian].

13. NSAM № 520-AES/MS, Opredelenie elementnogo sostava prirodnyh, pit'evyh, stochnyh i morskih vod atomno-emission-nym i mass-spektral'nym metodami s induktivno svyazannoj plazmoj (ed. 2017) [In Russian].

14. Ohrana okruzhayushchej sredy v Rossii. Statisticheskij sbornik, M., 2006, P. 156—158.

15. Ocenka vliyaniya izmeneniya rezhima vod sushi na nazemnye ekosistemy / N. M. Novikova (ed.). M.: Nauka, 2005. 365 p. [In Russian].

16. Prozhorina T. I., Nefedova E. G. Issledovanie meteorologicheskih i himicheskih parametrov atmosfernyh osadkov v osenne-zimnij period kak indikatora zagryazneniya vozduha g. Voronezha [Investigation of meteorological and chemical parameters of atmospheric precipitation in the autumn-winter period as an indicator of air pollution in Voronezh]. Proceedings of Voronezh State University. Ser. Geography. Geoecology, 2013, No. 1, P. 145—149 [In Russian].

17. RD 52.04.186—89. Rukovodstvo po kontrolyu zagryazneniya atmosfery. M., 1991. 696 p. [In Russian].

18. Svistov P. F., Pershina N. A., Pavlova M. T. Atmosfernye osadki: himicheskij sostav i kislotnost'. Priroda, 2015, No. 6, P. 28—36. [In Russian].

19. Svistov P. F., Polishchuk A. I., Pershina N. A. Fonovyj uroven' sostoyaniya atmosfery po mnogoletnim dannym o himicheskom sostave atmosfernyh osadkov. Trudy Glavnoj geofizicheskoj observatorii im. A. I. Voejkova, 2009, P. 116—142 [In Russian].

20. Galloway J. N., Likens G. E., Kneen W. C., Miller J. M. The composition of precipitation in remote areas of the world. J. Geophys. Res, 1982. Vol. 87 (11), P. 8771—8786.

21. Kuderina T. M., Suslova S. B., Lunin V. N., Kudikov A. V. Atmospheric moisture as a factor of Land Degradation Neutrality in forest—steppe landscapes. Arid Ecosystems, 2020. Vol. 10, No. 2, P. 156—160, doi: 10.1134/s2079096120020079

22. Stein A. F., Draxler R. R., Rolph G. D., Stunder B. J. B., Cohen M. D., Ngan F. NOAA's HYSPLIT atmospheric transport and dispersion modeling system. Bull. Am. Meteor. Soc., 2015. No. 96. P. 2059—2077.

23. https://www.ready.noaa.gov NOAA — Air Resources Laboratory. URL: http://www.arl.noaa.gov (accessed 25.09.2024)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.