Влияние эмиссий горения природных топлив и лесных пожаров на качество воздуха городской среды промышленного центра Западной Сибири
- Авторы: Хозяинова Д.А.1, Поповичева О.Б.1, Чичаева М.А.1, Ковач Р.Г.1, Слободян В.Ю.2, Касимов Н.С.1
-
Учреждения:
- Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
- Институт экологического проектирования и изысканий
- Выпуск: Том 60, № 5 (2024)
- Страницы: 638-652
- Раздел: Статьи
- URL: https://ogarev-online.ru/0002-3515/article/view/282064
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002351524050069
- EDN: https://elibrary.ru/HXWNWG
- ID: 282064
Цитировать
Аннотация
В настоящее время особое внимание уделяется оценке качества воздуха промышленных городов в регионах, чувствительных к экологическим и климатическим изменениям. Исследования аэрозольной нагрузки атмосферы проведены в г. Новый Уренгой — промышленном центре Севера Западной Сибири — в летне-осенний сезон 2023 года. На базе мобильного Аэрозольного комплекса в реальном времени измерены счетная концентрация частиц, массовые концентрации частиц размером менее 10 мкм (РМ10) и 2.5 мкм (РМ2.5), и черного углерода (ВС) — наиболее экологически значимой компоненты загрязненной атмосферы. Вклад эмиссий горения ископаемых топлив FF% и биомасс ВВ% оценен на основе аэталометрической модели. Кластерный анализ распределения ВС зависимости от скорости и направления указал местоположение сектора источников высоких концентраций. Уровень ВС увеличивался в четырёх эпизодах загрязнения в среднем в 2 раза в сравнении с уровнем городских эмиссий. Концентрация eВС в эпизоде максимального загрязнения возрастала до 4 раз, а процент сжигания ископаемых топлив FF% достигал 96%. По распределению FF% выявлено направление влияния эмиссий крупнейшего промышленного источника ТЭК УНГКМ, по ВВ% зарегистрирован эпизод влияния дымовых эмиссий природных пожаров на юге Сибири.
Ключевые слова
Полный текст

Об авторах
Д. А. Хозяинова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: olga.popovicheva@gmail.com
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991
О. Б. Поповичева
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Автор, ответственный за переписку.
Email: olga.popovicheva@gmail.com
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991
М. А. Чичаева
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: olga.popovicheva@gmail.com
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991
Р. Г. Ковач
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: olga.popovicheva@gmail.com
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991
В. Ю. Слободян
Институт экологического проектирования и изысканий
Email: olga.popovicheva@gmail.com
Россия, Ленинские горы, 1, стр. 75г, Москва, 119234
Н. С. Касимов
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Email: olga.popovicheva@gmail.com
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991
Список литературы
- Аршинов М.Ю., Белан Б.Д. Суточный ход концентрации микродисперсной фракции аэрозоля // Оптика атмосферы и океана. 2000. Т. 13. № 11. С. 983–990.
- Виноградова А. А. Эмиссии антропогенного черного углерода в атмосферу: распределение по территории России // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 12. С. 1059–1065.
- Виноградова А.А., Васильева А.В. Черный углерод в воздухе северных районов России: источники, пространственные и временные вариации // Оптика атмосферы и океана. 2017. V. 30. P. 467–475.
- Козлов В.С., Панченко М.В., Яушева Е.П. Субмикронный аэрозоль и сажа приземного слоя в суточном ходе // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23. С. 561–569.
- Поповичева О.Б., Кобелев В.О., Синицкий А.И., Ситников Н.М., Чичаева М.А., Хансен А. Черный углерод городских эмиссий в Арктическом регионе по данным вблизи г. Салехарда // Оптика атмосферы и океана. 2020. T. 33. C. 690–697. doi: 10.15372/AOO20200905.
- Поповичева О.Б., Чичаева М.А., Касимов Н.А. Влияние ограничительных мер во время пандемии СOVID–19 на аэрозольное загрязнение атмосферы московского мегаполиса // Вестник Российской академии наук. 2021. T. 91. № 4. С. 351–361. doi: 10.31857/S0869587321040083.
- Поповичева О.Б., Чичаева М.А., Кобелев В.О., Касимов Н.С. Региональные источники загрязнения атмосферы Арктики черным углеродом по данным измерений на острове Белый // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. №12. С. 1–7. doi: 10.15372/AOO20221212.
- Поповичева О.М., Чичаева М.А., Ковач Р.Г., Касимов Н.С., Кобелев В.О., Синицкий А.И. Лесные пожары как источник черного углерода в Арктике летом 2022 г. // Арктика: экология и экономика. 2023. Т. 13. № 2. С. 257–270. doi: 10.25283/2223-4594-2023-2-257-270.
- Рапута В.Ф., Попова С.А., Макаров В.И., Ярославцева Т.В. Определение связей органического и элементного углерода по секторам выноса атмосферных примесей // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 10. С. 878–882. doi: 10.15372/AOO20171010.
- Ревич Б.А. Мелкодисперсные взвешенные частицы в атмосферном воздухе и их воздействие на здоровье жителей мегаполисов // Проблемы экологического мониторинга и моделирование экосистем. 2018. T. 29. № 3. С. 53–78. doi: 10.21513/0207-2564-2018-3-53-78
- Almeida S., Manousakas M., Diapouli E., Kertesz Z., Samek L., Hristova E., Šega K., Alvarez R.P., Belis, C., Eleftheriadis K. Ambient particulate matter source apportionment using receptor modelling in European and Central Asia urban areas // Environmental Pollution. 2020. V. 266. P. 11. doi: 10.1016/j.envpol.2020.115199.
- Amato F., Alastuey A., Karanasiou A., Lucarelli F., Nava S., Calzolai G., Severi M., Becagli S., Gianelle V., Colombi C. AIRUSE-LIFE+: A harmonized PM speciation and source apportionment in five southern European cities // Atmospheric Chemistry Physics 2016. V. 16. P. 3289–3309. doi: 10.5194/acp-16-3289-2016.
- Assessment A. Impacts of Short–Lived Climate Forcers on Arctic Climate, Air Quality, and Human Health // Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP). 2021. doi: 10.5194/acp-22-5775-2022.
- Belan B.D., Ancellet G., Andreeva I.S., Antokhin P.N., Arshinova V.G., Arshinov M.Y., Balin Y.S., Barsuk V.E., Belan S.B., Chernov D.G. Integrated airborne investigation of the air composition over the Russian Sector of the Arctic // Atmospheric Measurement Techniques. 2022. V. 15. P. 3941–3967. doi: 10.5194/amt-15-3941-2022.
- Chen W., Tian H., Qin K. Black Carbon Aerosol in the Industrial City of Xuzhou, China: Temporal Characteristics and Source Appointment // Aerosol and Air Quality Research. 2019. T. 19. P. 794–811. doi: 10.4209/aaqr.2018.07.0245.
- Daellenbach K.R., Uzu G., Jiang J., Cassagnes L.-E., Leni Z., Vlachou A., Stefenelli G., Canonaco F., Weber S., Segers, A. Sources of particulate-matter air pollution and its oxidative potential in Europe // Nature. 2020. V. 587. P. 414–419. doi: 10.1038/s41586-020-2902-8.
- Drinovec L., Močnik G., Zotter P., Prévôt A., Ruckstuhl C., Coz E., Rupakheti M., Sciare J., Müller T., Wiedensohler, A. The "dual-spot" Aethalometer: an improved measurement of aerosol black carbon with real-time loading compensation // Atmospheric Measurement Techniques. 2015. V. 8. P. 1965–1979. doi: 10.5194/amt-8-1965-2015.
- Elansky N.F., Ponomarev N.A., Verevkin Y.M. Air Quality and Pollutant Emissions in the Moscow Megacity in 2005–2014 // Atmospheric Environment. 2018. V. 175. P. 54–64. doi: 10.1016/j.atmosenv.2017.11.057
- Eleftheriadis K., Ochsenkuhn K.M., Lymperopoulou T., Karanasiou A., Razos P., Ochsenkuhn–Petropoulou M. Influence of local and regional sources on the observed spatial and temporal variability of size resolved atmospheric aerosol mass concentrations and water-soluble species in the Athens metropolitan area // Atmospheric Environment. 2014. V. 97. P. 252–261. doi: 10.1016/j.atmosenv.2014.08.013.
- Evans M., Kholod N., Malyshev V., Tretyakova S., Gusev E., Yu S., Barinov A. Black carbon emissions from Russian diesel sources: case study of Murmansk // Atmospheric Chemistry and Physics. 2015. V. 15. P. 8349–8359. doi: 10.5194/acp-15-8349-2015.
- Fung P.L., Sillanpää S., Niemi J.V., Kousa A., Timonen H., Zaidan M.A., Saukko E., Kulmala M., Petäjä T., Hussein, T. Improving the current air quality index with new particulate indicators using a robust statistical approach. The Science of The Total Environment. 2022. V. 844. P. 14. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.157099.
- Govender P., Sivakumar V. Application of k-means and hierarchical clustering techniques for analysis of air pollution: A review (1980–2019) // Atmospheric pollution research. 2020. V. 11. P. 40–56. doi: 10.1016/j.apr.2019.09.009.
- Janssen N.A.H., Hoek G., Simic-Lawson M., Fischer P., van Bree L., ten Brink H., Keuken M., Atkinson R.W., Anderson H.R., Brunekreef B., Cassee F.R. Black carbon as an additional indicator of the adverse health effects of airborne particles compared with PM10 and PM2.5 // Environmental Health Perspectives. 2011. V. 119. P. 1691–1699. doi: 10.1289/ehp.1003369.
- Klimont Z., Kupiainen K., Heyes C., Purohit P., Cofala J., Rafaj P., Borken-Kleefeld J., Schöpp W. Global anthropogenic emissions of particulate matter including black carbon. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions. 2017. V. 17. P. 8681–8723. doi: 10.5194/acp-2016-880.
- Kozlov V.S., Panchenko M.V., Shmargunov V.P., Chernov D.G., Yausheva E.P., Pol'kin V.V., Terpugova S.A. Long–term investigations of the spatiotemporal variability of black carbon and aerosol concentrations in the troposphere of West Siberia and Russian Subarctic. Химия в интересах устойчивого развития. 2016. V. 24. P. 423–440. doi: 10.15372/KhUR20160401.
- Kuula J., Timonen H., Niemi J.V., Manninen H.E., Rönkkö T., Hussein T., Fung P.L., Tarkoma S., Laakso M., Saukko E. Opinion: Insights into Updating Ambient Air Quality Directive (2008/50/EC) // Atmospheric Chemistry and Physics. 2022. V. 22. P. 4801–4808. doi: 10.5194/acp–2021–854.
- Landis M.S., Studabaker W.B., Pancras J.P., Graney J.R., White E.M., Edgerton, E.S. Source apportionment of ambient fine and coarse particulate matter polycyclic aromatic hydrocarbons at the Berta Ganter-Fort McKay community site in the Oil Sands Region of Alberta, Canada // The Science of The Total Environment. 2019. V. 666. P. 540–558. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.02.126.
- Lee Y.H., Lamarque J.F., Flanner M.G., Jiao C., Shindell D.T., Berntsen T., Bisiaux M.M., Cao J., Collins W.J., Curran M., Edwards R., Faluvegi G., Ghan S., Horowitz L.W., McConnell J.R., Ming J., Myhre G., Nagashima T., Naik V., Rumbold S.T., Skeie R.B., Sudo K., Takemura T., Thevenon F., Xu B., Yoon J.H. Evaluation of preindustrial to present-day black carbon and its albedo forcing from ACCMIP (Atmospheric Chemistry and Climate Model Intercomparison Project) // Atmospheric Chemistry and Physics. 2013. V. 13. P. 2607–2634. doi: 10.5194/acpd-12-21713-2012.
- Lighty J.S., Veranth J.M., Sarofim A.F. Combustion aerosols: factors governing their size and composition and implications to human health // Journal of the Air & Waste Management Association. 2000. V. 50. P. 1565–1618. doi: 10.1080/10473289.2000.10464197.
- Liu X., Hadiatullah H., Zhang X., Trechera P., Savadkoohi M., Garcia-Marlès M., Reche C., Pérez N., Beddows D.C., Salma I. Ambient air particulate total lung deposited surface area (LDSA) levels in urban Europe // The Science of The Total Environment. 2023. V. 898. P. 11. doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.165466.
- Luo X.-S., Huang W., Shen G., Pang Y., Tang M., Li W., Zhao Z., Li H., Wei Y., Xie, L. Source differences in the components and cytotoxicity of PM 2.5 from automobile exhaust, coal combustion, and biomass burning contributing to urban aerosol toxicity // EGUsphere. 2023. 1–25. doi: 10.5194/egusphere-2023-598.
- Marinaite I., Penner I., Molozhnikova E., Shikhovtsev M. and Khodzher T. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the Atmosphere of the Southern Baikal Region (Russia): Sources and Relationship with Meteorological Conditions // Atmosphere. 2022. V. 13. P. 420. doi: 10.3390/atmos13030420.
- Mokhov I., Bondur V., Sitnov S., Voronova O. Satellite monitoring of wildfires and emissions into the atmosphere of combustion products in Russia: Relation to atmospheric blockings. Doklady Earth Sci. 2020. V. 495. P. 921–924. doi: 10.1134/S1028334X20120089.
- Paisi N., Kushta J., Pozzer A., Violaris A., Lelieveld J. Health effects of carbonaceous PM2.5 compounds from residential fuel combustion and road transport in Europe // Scientific Reports. 2024. V. 14. P. 1530. doi: 10.1038/s41598-024-51916-9.
- Popovicheva O., Chichaeva M., Kobelev V., Kasimov N. Black carbon seasonal trends and regional sources on Bely Island (Arctic) // Atmospheric and Oceanic Optics. 2023. V. 36. P. 176–184. doi: 10.1134/s1024856023030090.
- Popovicheva O., Chichaeva M., Kovach R., Zhdanova E., Kasimov N. Seasonal, weekly, and diurnal black carbon in Moscow megacity background under impact of urban and regional sources // Atmosphere. 2022. V. 13. P. 563. doi: 10.3390/atmos13040563.
- Popovicheva O., Diapouli E., Chichaeva M., Kosheleva N., Kovach R., Bitukova V., Eleftheriadis K., Kasimov N. Aerosol characterization and peculiarities of source apportionment in Moscow, the largest and northernmost European megacity. The Science of The Total Environment. 2024а. V. 918. P. 20. doi: 10.1016/j.scitotenv.2024.170315.
- Popovicheva O., Diapouli E., Makshtas A., Shonija N., Manousakas M., Saraga D., Uttal T., Eleftheriadis K. East Siberian Arctic background and black carbon polluted aerosols at HMO Tiksi // The Science of The Total Environment. 2019a. V. 655. P. 924–938. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.11.165.
- Popovicheva O., Timofeev M., Persiantseva N., Jefferson M.A., Johnson M., Rogak S.N., Baldelli A. Microstructure and chemical composition of particles from small–scale gas flaring // Aerosol and air quality research. 2019b. V. 19. P. 2205–2221. doi: 10.4209/aaqr.2019.04.0177.
- Popovicheva O.B., Chichaeva M.A., Kovach R.G., Zhdanova E.Y., Stepanenko V.M., Varentsov A., Kasimov N.S. Impact of wave COVID–19 responses on black carbon air pollution in Moscow megacity background // Aerosol and Air Quality Research. 2024b. V. 24. P. 230266. doi: 10.4209/aaqr.230266.
- Popovicheva O.B., Kozlov V.S., Engling G., Diapouli E., Persiantseva N.M., Timofeev M., Fan T.-S., Saraga D., Eleftheriadis K. Small-scale study of Siberian biomass burning: I. Smoke microstructure // Aerosol and Air Quality Research. 2015. V. 15. P. 117–128. doi: 10.4209/aaqr.2014.09.0206.
- Popovicheva O.B., Volpert E., Sitnikov N.M., Chichaeva M.A., Padoan S. Black carbon in spring aerosols of Moscow urban background // Geography, Environment, Sustainability. 2020. V. 13. P. 233–243. doi: 10.24057/2071-9388-2019-90.
- Rose C., Collaud Coen M., Andrews E., Lin Y., Bossert I., Lund Myhre C., Tuch T., Wiedensohler A., Fiebig M., Aalto P. Seasonality of the particle number concentration and size distribution: a global analysis retrieved from the network of Global Atmosphere Watch (GAW) near-surface observatories // Atmospheric Chemical Physics. 2021. V.21. P.17185–17223. doi: 10.5194/acp-21-17185-2021.
- Sandradewi J., Prévôt A.S.H., Szidat S., Perron N., Alfarra M.R., Lanz V.A., Weingartner E., Baltensperger U. Using aerosol light absorption measurements for the quantitative determination of wood burning and traffic emission contributions to particulate matter // Environmental Science and Technology. 2008. V. 42. P. 3316–3323. doi: 10.1021/es702253m
- Savadkoohi M., Pandolfi M., Reche C., Niemi J.V., Mooibroek D., Titos G., Green D.C., Tremper A.H., Hueglin C., Liakakou E. The variability of mass concentrations and source apportionment analysis of equivalent black carbon across urban Europe // Environment international. 2023. V. 178. P. 25. doi: 10.1016/j.envint.2023.108081.
- Schmale J., Arnold S., Law K.S., Thorp T., Anenberg S., Simpson W., Mao J., Pratt K. Local Arctic air pollution: A neglected but serious problem // Earth's Future. 2018. V. 6. P. 1385–1412. doi: 10.1029/2018EF000952.
- Schneider E., Czech H., Popovicheva O., Chichaeva M., Kobelev V., Kasimov N., Minkina T., Rüger C.P., Zimmermann R. Mass spectrometric analysis of unprecedented high levels of carbonaceous aerosol particles long-range transported from wildfires in the Siberian Arctic // Atmospheric Chemistry and Physics. 2024. V. 24. P. 553–576. doi: 10.5194/acp-24-553-2024.
- Stein A., Draxler R., Rolph G., Stunder B., Cohen M., Ngan F. Noaa's Hysplit atmospheric transport and dispersion modeling system // B. Am. Meteorol. Soc., 2015. V. 96. P. 2059–2077. doi: 10.1175/BAMS-D-14-00110.1.
- Trechera P., Garcia-Marlès M., Liu X., Reche C., Pérez N., Savadkoohi M., Beddows D., Salma I., Vörösmarty M., Casans A. Phenomenology of ultrafine particle concentrations and size distribution across urban Europe // Environment international. 2023. V. 172. P. 32. doi: 10.1016/j.envint.2023.107744.
- Uria–Tellaetxe I., Carslaw D.C. Conditional bivariate probability function for source identification // Environmental modelling & software. 2014. V. 59. P. 1–9. doi: 10.1016/j.envsoft.2014.05.002.
- Vratolis S., Gini M., Bezantakos S., Stavroulas I., Kalivitis N., Kostenidou E., Louvaris E., Siakavaras D., Biskos G., Mihalopoulos N. Particle number size distribution statistics at City-Centre Urban Background, urban background, and remote stations in Greece during summer // Atmospheric environment. 2019. V. 213. P. 711–726. doi: 10.1016/j.atmosenv.2019.05.064
- Zhang K.M., Allen G., Yang B., Chen G., Gu J., Schwab J., Felton D., Rattigan O. Joint measurements of PM2.5 and light-absorptive PM in woodsmoke-dominated ambient and plume environments // Atmospheric Chemistry and Physics. 2017. V. 17. P. 11441–11452. doi: 10.5194/acp-17-11441-2017.
- http://www.arl.noaa.gov/ ready
- https://aviales.ru/
- https://firms.modaps.eosdis.nasa.gov/map
- https://geonovosti.terratech.ru/economy/razvitie-neftegazovykh-mestorozhdeniy-na-primere-urengoyskogo-mestorozhdeniya/
- https://viirs.skytruth.org/ apps/heatmap/
- https://worldview.earthdata.nasa.gov/
- https://www.geogr.msu.ru/science/projects/IAC/
Дополнительные файлы
