Статистическое обобщение химического состава атмосферного аэрозоля над морями Евразийского сектора Северного Ледовитого океана

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На основе результатов многолетних исследований в Евразийском секторе Северного Ледовитого океана, представлено статистическое обобщение химического состава атмосферного аэрозоля: концентраций 8 ионов, 22 микроэлементов, органического и элементного углерода (ОС, ЕС), а также изотопного состава общего углерода δ13C. Средние значения характеристик аэрозоля составили: суммарная концентрация ионов – 5,14 мкг/м3 при преобладающем вкладе (72%) ионов Na+ и Cl–; суммарная концентрация микроэлементов – 175 нг/м3, при основном вкладе (70%) терригенных элементов Fe и Al; концентрации ОС – 700 нг/м3; концентрации ЕС – 32 нг/м3; δ13C = –27.9‰ VPDB. Выявлены высокие коэффициенты обогащения элементов Cr, Ni, Se, Mo, Sn, Pb, Cu, Zn, As, Ag и Sb (относительно состава земной коры), что свидетельствует об их техногенном происхождении. Пространственное распределение концентраций всех ионов характеризуется спадом (в среднем, в 3,5 раза) от Норвежского моря до Чукотского моря. Пространственное распределение концентраций микроэлементов разделилось на 3 группы с максимумами над Норвежским или Баренцевым или Карским морями и минимумом над Чукотским морем. В характеристиках углеродсодержащего аэрозоля тоже прослеживается тенденция изменения в восточном направлении: уменьшение концентраций ОС, ЕС и утяжеление изотопного состава углерода.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. М. Сакерин

Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: sms@iao.ru
Россия, Томск

В. В. Полькин

Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН

Email: sms@iao.ru
Россия, Томск

Л. П. Голобокова

Лимнологический институт СО РАН

Email: sms@iao.ru
Россия, Иркутск

Д. А. Калашникова

Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН; Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Email: sms@iao.ru
Россия, Томск; Томск

М. Д. Кравчишина

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Email: sms@iao.ru
Россия, Москва

И. А. Круглинский

Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН

Email: sms@iao.ru
Россия, Томск

Н. А. Онищук

Лимнологический институт СО РАН

Email: sms@iao.ru
Россия, Иркутск

С. А. Попова

Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН; Институт химической кинетики и горения СО РАН

Email: sms@iao.ru
Россия, Томск; Новосибирск

А. О. Почуфаров

Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН

Email: sms@iao.ru
Россия, Томск

Г. В. Симонова

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Email: sms@iao.ru
Россия, Томск

В. П. Шевченко

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Email: sms@iao.ru
Россия, Москва

М. Ю. Шиховцев

Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН; Лимнологический институт СО РАН

Email: sms@iao.ru
Россия, Томск; Иркутск

Список литературы

  1. Виноградова А.А., Пономарева Т.Я. Атмосферный перенос антропогенных примесей в арктические районы России (1986–2010 гг.) // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. № 6. С. 475–483.
  2. Виноградова А.А., Иванова Ю.А. Перенос воздушных масс и загрязнений к арктическим островам России (1986–2016 гг.): долговременные, межгодовые и сезонные вариации // Геофизические процессы и биосфера. 2017. T. 16. № 4. С. 5–20. https://doi.org/10.21455/GPB2017.4–1.
  3. Голобокова Л.П., Ходжер Т.В., Изосимова О.Н. и др. Химический состав атмосферного аэрозоля в арктическом районе по маршрутам морских экспедиций 2018–2019 гг. // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 6. С. 421–429. https://doi.org/10.15372/AOO20200601.
  4. Голобокова Л.П., Круглинский И.А., Почуфаров А.О. и др. Современное состояние химического состава атмосферного аэрозоля Арктических районов по маршрутам морских экспедиций 83–84 рейсов НИС “Академик Мстислав Келдыш” // Лед и снег. 2022. Т. 62. № 4. С. 607–620. https://doi.org/10.31857/S2076673422040155.
  5. Голобокова Л.П., Бердашкинова О.И., Лоскутова М.А. и др. Результаты многолетних исследований химического состава аэрозоля в атмосфере на стационаре “Ледовая база Мыс Баранова” // Оптика атмосферы и океана. 2023. Т. 36. № 11. С. 874–882. https://doi.org/10.15372/AOO20231102.
  6. Ивлев Л.С. Химический состав и структура атмосферных аэрозолей. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1982. 368 c.
  7. Лисицын А.П. Современные представления об осадкообразовании в океанах и морях. Океан как природный самописец взаимодействия геосфер Земли // Мировой океан. Т. 2. Физика, химия, и биология океана. Осадкообразование в океане и взаимодействие геосфер Земли. М.: Научный мир, 2014. С. 331–571.
  8. Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия для анализа объектов окружающей среды. М: Техносфера, 2013. 632 с.
  9. ПНД Ф 16.1:2.3:3.11–98 Методика выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. С.-Пб.: Центр Исследования и Контроля Воды, 2005. 31 с.
  10. Полькин В.В., Щелканов Н.Н., Голобокова Л.П. и др. Сравнение методик оценки вклада континентальных и морских источников в ионный состав приводного аэрозоля Белого моря // Оптика атмосферы и океана. 2008. Т. 21. № 1. С. 23–26.
  11. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Круглинский И.А. Особенности пространственного распределения концентраций аэрозоля в атмосфере Евразийского сектора Северного Ледовитого океана // Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы. Материалы XXX Международного симпозиума. [Электронный ресурс]. Санкт-Петербург, 1–5 июля 2024 г.
  12. Abbatt J.P.D., Leaitch W.R., Aliabadi A.A. et al. Overview paper: New insights into aerosol and climate in the Arctic // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19. p. 2527–2560.
  13. Bond T.C., Streets D.G., Yarber K.F. et al. A technology-based global inventory of black and organic carbon emissions from combustion // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. D14203. https://doi.org/10.1029/2003JD003697.
  14. EMEP manual for sampling and chemical analysis. EMEP/CCC-Report 1/95. Kjeller, Norway: NILU, 1996. 303 p.
  15. Golobokova L., Khodzher T., Khuriganova O. et al. Variability of Chemical Properties of the Atmospheric Aerosol above Lake Baikal during Large Wildfires in Siberia // Atmosphere. 2020. V. 11(11). 1230. https://doi.org/10.3390/atmos11111230.
  16. Haywood J., Boucher O. Estimates of the direct and indirect radiative forcing due to tropospheric aerosols: A review // Rev. Geophys. 2000. V. 38(4). P. 513–543.
  17. Hirdman D., Sodemann H., Eckhardt S. et al. Source identification of short-lived air pollutants in the Arctic using statistical analysis of measurement data and particle dispersion model output // Atmosph. Chem. Phys. 2010. V. 10. P. 669–693.
  18. Kondratyev K. Ya., Ivlev L.S., Krapivin V.F. et al. Atmospheric aerosol properties, formation processes, and impacts: from nano- to global scales. Chichester: Springer/PRAXIS, 2006. 572 p.
  19. Makarov V.I., Koutsenogii K.P., Koutsenogii P.K. Daily and seasonal changes of organic and inorganic carbon content in atmospheric aerosol Novosibirsk region // J. Aer. Sci. 1999. V. 30. P. S255–S256.
  20. Millero F.J. Chemical Oceanography. 4th ed. Boca Raton: CRC Press, 2016. 591 p.
  21. Physics and Chemistry of the Arctic Atmosphere / In: Kokhanovsky A., Claudio Tomasi C.(Eds.) Polar Sciences series. Springer, 2020. 717 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-33566-3
  22. Quinn P.K., Bates T.S., Schulz K. et al. Decadal trends in aerosol chemical composition at Barrow, Alaska: 1976–2008 // Atmospheric Chemistry and Physics. 2009. V. 9. P. 8883–8888.
  23. Rudnick R.L., Gao S. Composition of the continental crust // Treatise on geochemistry. 2014. V. 4. С. 1–51.
  24. Sakerin S.M., Kabanov D.M., Makarov V.I. et al. Spatial distribution of atmospheric aerosol physicochemical characteristics in Russian sector of the Arctic Ocean // Atmosphere. 2020. V. 11(11). P. 1170. https://doi.org/10.3390/atmos1111170.
  25. Schmale J., Arnold S., Law K.S. et al. Local Arctic air pollution: A neglected but serious problem // Earth’s Future. 2018. V. 6. P. 1385–1412. https://doi.org/10.1029/2018EF000952.
  26. Schmale J., Sharma S., Decesari S. et al. Pan-Arctic seasonal cycles and long-term trends of aerosol properties from 10 observatories // Atmos. Chem. Phys. 2022. V. 22. P. 3067–3096. https://doi.org/10.5194/acp-22-3067-2022.
  27. Schoster F., Stein R. Major and minor elements in surface sediments of Ob and Yenisei estuaries and the adjacent Kara Sea // Ber. Polarforsch. 1999. No. 300. P. 196–207.
  28. Shevchenko V. The influence of aerosols on the oceanic sedimentation and environmental conditions in the Arctic // Berichte zur Polar- und Meeresforschung. 2003. No. 464. 149 p.
  29. Shindell D., Kuylenstierna J.C.I., Vignati E. et al. Simultaneously mitigating near-term climate change and improving human health and food security // Science. 2012. V. 335(6065). P. 183–189. https://doi.org/10.1126/science.1210026.
  30. Smithsonian Institution – Global Volcanism Program: Worldwide Holocene Volcano and Eruption Information < https://volcano.si.edu/ > (accessed on February 2022).
  31. Sutton M.A., Erisman J.W., Dentener F. et al. Ammonia in the environment: From ancient times to the present // Environmental Pollution. 2008. V. 156. P. 583–604. doi: 10.1016/j.envpol.2008.03.013.
  32. Tsunogai S., Saito O., Yamada K. et al. Chemical сomposition of oceanic aerosol // J. Geophys. Res. 1972. V. 77. No. 27. P. 5283–5292.
  33. Uematsu M., Toratani M., Kajino M. et al. Enhansment of primary productivity in the western North Pacific caused by the eruption of the Miyakejima Volcano // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L06106. https://doi.org/10.1029/2003GL018790.
  34. Vinogradova A.A., Kotova E.I. Pollution of Russian northern seas with heavy metals: comparison of atmospheric flux and river flow // Izvestia, Atmospheric and Oceanic Physics. 2019. V.55. N.7. P. 695–704. doi: 10.1134/S0001433819070119.
  35. Widory D. Combustibles, fuels and their combustion products: A view through carbon isotopes // Combustion theory and modeling. 2006. V. 10(5). P. 831–841. https://doi.org/10.1080/13647830600720264.
  36. Xu G., Gao Y. Atmospheric trace elements in aerosols observed over the Southern Ocean and coastal East Antarctica // Polar Res. 2014. V. 33. P. 23973. https://doi.org/10.3402/polarv.33.23973.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта мест отбора проб аэрозоля в акватории различных морей: GS – Гренландское, NS – Норвежское, BS – Баренцево, KS – Карское, LS – Лаптевых, ES – Восточно-Сибирское вместе с Чукотским.

Скачать (363KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Долготное распределение статистических характеристик суммы концентраций ионов (а) и средних нормированных концентраций отдельных ионов (б) над арктическими морями.

Скачать (143KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Долготное распределение статистических характеристик суммарных концентраций элементов (а) и средних концентраций трех групп элементов, нормированных на средние значения в Евразийском секторе СЛО (б, в, г).

Скачать (285KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Долготное распределение статистических характеристик концентраций ОС (а), ЕС (б), изотопного состава общего углерода δ13C (в) и гистограммы повторяемости этих значений δ13C в Европейском и Азиатском секторах СЛО (г).

Скачать (309KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024