CC BY
56
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №4/2016 ISSN 2410-700Х_
УДК 551.510
Меркулов Светлана Владимировна,
канд. геогр. наук, профессор; sve-merkulova@yandex.ru Хлевина Светлана Евгеньевна, канд. геогр. наук, доцент; hlevinasv@mail.ru Сергейчева Светлана Владимировна, аспирант, svetasergeicheva@mail.ru;
МордГУ им. Н. П. Огарева, г. Саранск, РФ
ВНУТРИГОДОВАЯ ДИНАМИКА КОНЦЕНТРАЦИИ ТРОПОСФЕРНОГО ОЗОНА В АТМОСФЕРЕ
ГОРОДА САРАНСКА
Аннотация.
Статья посвящена рассмотрению влияния метеоусловий на концентрации приземного озона в атмосфере г. Саранска. Исследованы зависимости концентраций приземного озона от продолжительности солнечного сияния, температуры и влажности воздуха, направления и скорости ветра, осадков.
Ключевые слова:
приземный озон, концентрация, метеорологические условия, солнечное сияние, фотохимические процессы.
В отличие от стратосферного озона, защищающего живые организмы на Земле от разрушающего действия солнечного коротковолнового ультрафиолетового излучения, приземный озон является загрязняющим веществом, поскольку независимо от других загрязнителей воздуха отрицательно влияет на здоровье человека и животных, оказывает угнетающее воздействие на леса и сельскохозяйственные культуры. При высокой температуре воздуха и повышенных концентрациях озона наблюдается усиление отрицательного воздействия каждого фактора на здоровье населения. Кроме того, приземный озон является парниковым газом и обладает потенциалом огромного влияния на проблему изменений глобального климата.
В приземном слое атмосферы основным источником приземного озона являются химические реакции между оксидами азота (NOx) и летучими органическими соединениями (ЛОС) в присутствии солнечного излучения. Выбросы промышленных предприятий и тепловых электростанций, выхлопы автотранспорта, бензиновые пары и химические растворители - основные источники NOx и ЛОС. Эти компоненты называются предшественниками озона. Они могут под действием ветра распространяться на сотни километров и даже в мало урбанизированных курортных районах, превращаться в облака смертоносного газа. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) отнесла озон к веществам беспорогового действия, т. е. любые концентрации этого газа в воздухе опасны для здоровья человека — он сильнейший канцероген. В России установлены следующие ПДК для озона: для жилых зон - 30 мкг/м3 (среднее за сутки), для промышленных - не более 100 мкг/м3; для кратковременного воздействия - 160 мкг/м3 (среднее за 30 мин.) [1, 4]. В странах Европейского Союза ограничения еще жестче — не более 110 мкг/м3. Озон пагубно влияет и на растения. По оценкам американских ученых, например, в США ущерб, причиненный действием озона, составляет 90% от общих потерь урожая, приходящихся на долю загрязняющих атмосферу веществ. Несмотря на огромное количество экспериментальных и теоретических исследований, до сих пор неизвестен характер наблюдаемых долговременных изменений концентраций озона в тропосфере, включая озон в приземном слое [2, 5].
Влияние солнечной радиации на формирование приземного озона просматривается в суточном и годовом ходе его концентрации, которая начинает увеличиваться с возрастанием высоты Солнца, достигает максимальных значений в период наибольшей продолжительности дня. Зависимость концентраций озона от среднесуточной и минимальной относительной влажности носит обратный характер. Низкая относительная влажность является необходимым, но недостаточным условием для формирования высоких концентраций озона.
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №4/2016 ISSN 2410-700Х_
Выявленные основные закономерности изменчивости озона и результаты анализа данных наблюдений указывают на значительную роль метеопараметров в процессах, обуславливающих вариации тропосферного озона.
Озон оказывает общетоксическое, раздражающее, канцерогенное, мутагенное, генотоксическое действие, вызывает усталость, головную боль, тошноту, рвоту, раздражение дыхательных путей, кашель, расстройство дыхания, хронический бронхит, эмфизему легких, приступы астмы, отек легких, гемолитическую анемию [3, 6].
Согласно данным эколого-метеорологической лаборатории (ЭМЛ) МГУ им. Н.П. Огарева концентрация озона в атмосфере г. Саранска в теплый период 2015 (с мая по сентябрь) наблюдалась прямая корреляционная зависимость среднесуточных концентраций приземного озона с солнечной радиацией, температурой воздуха и оксидами азота (рис. 1, 2).
Рисунок 1 - Динамика среднесуточных концентраций приземного озона и оксидов азота (май-сентябрь г.
Саранск, 2014)
Влияние солнечной радиации на формирование приземного озона просматривается в суточном и годовом ходе его концентрации, которая начинает увеличиваться с возрастанием высоты Солнца, достигает максимальных значений в период наибольшей продолжительности дня, а затем уменьшается.
-03 —»—среднесуточная температура воздуха
Рисунок 2 - Корреляция среднесуточных концентраций приземного озона и температуры воздуха
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №4/2016 ISSN 2410-700Х_
Наиболее тесно концентрации приземного озона связаны со среднесуточной и максимальной температурой воздуха в теплый период (май-октябрь) коэффициент корреляции (r = 0,48-0,55). В холодный, наоборот, коэффициент корреляции уменьшается (r = 0,24-0,25).
Зависимость концентраций озона от среднесуточной и минимальной относительной влажности носит обратный характер и находится на уровне r = -0,34 ^ -0,37. Низкая относительная влажность (<30 %) является необходимым, но недостаточным условием для формирования высоких концентраций озона. Анализ зависимости максимальных концентраций озона от направления ветра показал, что наиболее высокие концентрации озона формируются при южных ветрах, наиболее низкие — при западных и северо-западных, что хорошо вписывается в особенности циркуляционных процессов на территории Мордовии. Южные ветры несут с собой теплые и сухие воздушные массы и, способствуют формированию высоких концентрации озона. Западные и северо-западные ветры связаны с активными циркуляционными процессами: вторжением циклонов, прохождением фронтов, выпадением осадков и пр. При таких ситуациях наблюдаются менее высокие концентрации приземного озона. Анализ зависимости концентраций приземного озона от количества выпавших осадков показал, что при отсутствии осадков они имеют более высокие значения.
В целом интенсификации реакций и генерации озона в приземном слое атмосферы способствуют такие факторы, как стабильная атмосфера (температурные инверсии), высокая температура, малая влажность и, особенно, высокая интенсивность солнечного излучения. Список использованной литературы:
1. Безуглая Э. Ю. Годовой и суточный ход содержания атмосферных примесей в городских условиях / Э. Ю. Безуглая, А. А. Городеев, Е. С. Разбегаева. - Л.: Гидрометиздат, 1987. - 157 с.
2. Исаев А. А. Экологическая климатология: Учеб. пособие / А. А. Исаев. - М.: Научный мир, 2001. - 458 с.
3. Котельников С. Н. Проблема тропосферного озона в Москве и Московской области / С. Н. Котельников, В. А. Миляев, В. В. Саханова, Л. Р. Янгуразова // Влияние озона на растения и здоровье человека. - М.: Владос, 2008. - С. 34-40.
4. Меркулов П. И. Влияние динамики климатических параметров на первичную биопродуктивность экосистем Республики Мордовия / П. И. Меркулов, С. В. Меркулова, С. Е. Хлевина, С. В. Сергейчева // Вестник Воронежского государственного университета, 2014. - Сер. «География. Геоэкология». - №1. - С. 84-92.
5. Меркулов П. И. Анализ колебания увлажненности на территории Мордовии / П. И. Меркулов, С. В. Меркулова, С. Е. Хлевина, А. Ф. Варфоломеев // Академический журнал Западной Сибири, 2015. - №2(57). -Т. 11. - С. 78-79.
6. Меркулов П. И. Геоэкологический анализ этносоциоприродных процессов на территории этногенеза мордовского народа / П. И. Меркулов, С. В. Меркулова. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2015. - 184 с.
© Меркулова С. В., Хлевина С. Е., Сергейчева С. В., 2016
