Ученые географического факультета и НИИ ядерной физики МГУ впервые провели всесторонний анализ органических и неорганических ионов в составе аэрозолей атмосферы Москвы и оценили экологическое состояние окружающей среды и качества воздуха. Исследователи проанализировали взаимосвязь концентраций ионов с метеорологическими параметрами и дальним переносом воздушных масс в зависимости от сезона года. Вторичные сульфаты, нитраты, засоленные противогололедными смесями почвы, дорожная пыль и сжигание биомасс в жилом секторе определены основными источниками загрязнения. Показано, что ионные загрязнения атмосферы Москвы сопоставимы, а по некоторым показателям даже ниже, чем в крупных европейских городах. Результаты исследования поддержаны мегагрантом Минобрнауки и опубликованы в журнале Atmospheric Environment.
Изменения объемов и состава промышленных и транспортных выбросов за последние десятилетия и рост внимания к здоровью населения стимулировали развитие новых технологий анализа загрязнения городской среды, которые ориентированы на химический состав аэрозолей.
Исследователи МГУ провели отбор взвешенных частиц и осадков из атмосферы на Аэрозольном комплексе на территории Метеорологической обсерватории МГУ. Выяснилось, что неорганические ионы составили наибольшую часть массы аэрозолей осенью, ~ 27%, с преобладание сульфатов и нитратов в виде нитратов и сульфатов аммониях над всеми другими ионами во все сезоны года. Степень нейтрализации летом и анионов зимой, а также существенная электронейтральность весной ограничивается содержанием в атмосфере аммиака и карбонатами. Распределение концентраций ионов сульфатов аммония по направлению и скорости ветра указывает на единых процесс их образования в результате конверсии газообразных выбросов в частицы преимущественно в юго-восточной промышленно развитой части Москвы.
Обратные траектории преобладающего переноса воздушных масс в северо-западном направлении указывают на региональный источник сульфатов и нитратов аммония весной и летом. Высокие концентрации нитратов обусловлены выбросами транспорта, а также системой отопления города в холодный период года. Ионы натрия и хлора накапливаются в аэрозолях в результате масштабного использования противогололедных реагентов. Явление «истощения хлора» следует за таянием снега и сопровождается уходом хлора в газовую фазу преимущественно летом. Анионы органических кислот и ионы калия идентифицируют эмиссии сжигания биомасс, переносимые из жилого сектора Московского региона и в шлейфах лесных пожаров. Весной наблюдается повышенная кислотность и самые высокие концентрации ионов в осадках при низких значениях коэффициента вымывания для ионов сульфатов. Самые обильные осадки отмечаются летом, при этом они сопровождаются самыми низкими значениями коэффициента вымывания для нитратов и ионов аммония.
«В рамках мегагранта Минобрнауки была поставлена задача развития методологии Лаборатории экологии и климата города для анализа аэрозольной нагрузки мегаполиса с высоким уровнем загрязнения воздуха. Мы развивали единый подход количественного определения характеристик экологически-опасных компонентов атмосферы, разработки инструментальной базы измерений в реальном времени химического состава аэрозолей. Обнаружено более низкое содержание ионов сульфатов в составе аэрозолей в сравнении с крупными европейскими городами, вероятно, благодаря функционированию в Москве центральной системы отопления, использующей преимущественно газ. Интенсивное движение транспорта Москвы определяет сопоставимые концентрации нитратов. Влияние противогололедных реагентов на концентрацию ионов хлора и натрия наблюдалось и в других континентальных городах с холодным климатом», – рассказывает один из авторов исследования, старший научный сотрудник географического факультета МГУ и лаборатории физики плазмы и физических основ микро-технологии отдела микроэлектроники НИИЯФ МГУ Ольга Поповичева.