Антропогенный аэрозоль над морями Северного Ледовитого океана

Виноградова, Анна Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Антропогенный аэрозоль над морями Северного Ледовитого океана
ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Антропогенный аэрозоль над морями Северного Ледовитого океана"

На правах рукописи ВИНОГРАДОВА Анна Александровна

УДК 551.550 42

АНТРОПОГЕННЫЙ АЭРОЗОЛЬ НАД МОРЯМИ СЕВЕРНОГО ЛЕДОВИТОГО ОКЕАНА

Специальность 25.00.28 - Океанология АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Москва - 2004 г.

Работа выполнена в Институте физики атмосферы им. A.M. Обухова Российской Академии Наук, г. Москва

( t

Официальные оппоненты: ,

Доктор географических наук Зайцева Нина Александровна ]

Доктор химических наук, профессор Огородников Борис Иванович Доктор физико-математических наук Бышев Владимир Ильич

Ведущая организация: Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт (ААНИИ)

) I

Защита состоится « 2.0» ок^уаТЦ 2004 г. в 14 00 часов на заседании специализированного Совета Д 002 236.02 ho присуждению ученой степени доктора наук в Институте океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии Наук по адресу: 117851 Москва, Нахимовский проспект, д. 36.

i I

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН.

Автореферат разослан «_»_2004 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат географических наук

С.Г. Панфилова

РООА - »

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Атмосфера и гидросфера - два канала, по которым осуществляется перенос вещества из средних широт в Арктику. При этом на территории Арктики происходит разгрузка воздушных потоков и речных вод от тех загрязнений, которые они накопили в среднеширотных районах, и особая уязвимость окружающей среды арктического региона определяется своеобразием миграции и поступления загрязняющих веществ в ее депонирующие среды. В этой связи немаловажным является изучение источников антропогенных микроэлементов в арктической атмосфере, а также механизмов ее очищения и воздействия на различные объекты природной среды Арктики.

Специфика климатических и метеорологических условий, существующих в северной полярной области (СПО), определяет своеобразие природных явлений, происходящих в этом регионе. В частности, свойства и состав атмосферного аэрозоля в Арктике во многом существенно отличаются от аналогичных характеристик атмосферы других широт Своеобразие процессов трансформации аэрозоля и его влияния на окружающую среду в арктическом регионе связано с изменениями ряда физических параметров атмосферы и подстилающей поверхности при переходе от полярной ночи зимой к летнему незаходящему солнцу и обратно. Большую часть года (200-300 дней в году) поверхность Северного Ледовитого океана (СЛО) и суши в Арктике скована льдом и скрыта слоем снега, поэтому влияние природных (терригенного и морского) локальных и региональных источников аэрозольного вещества на состав арктического аэрозоля на долгое время исключается. В результате создаются условия, при которых определяющее воздействие на природную среду Арктики оказывают атмосферные аэрозоли, в том числе и антропогенные, принесенные туда из среднеширотных районов планеты.

Несмотря на то, что последние 15-20 лет XX века ознаменовались активным изучением состава и свойств атмосферы Арктики, этих усилий оказалось недостаточно для выявления наиболее общих закономерностей в процессах воздействия деятельности человека на арктическую атмосферу и оценки возможных последствий этого явления Поэтому в начале XXI века задача изучения временной и пространственной изменчивости уровня загрязнения атмосферы Арктики, а также источников и стоков этого загрязнения выделяется как одна из приоритетных в ряду исследований глобальных изменений климата и окружающей среды на нашей планете [АМАР, 1997; 2002]. Это связано не только с возможными региональными изменениями природной среды арктических экосистем, но также с возможностью огромного и необратимого влияния этих изменений на все формы жизни далеко за пределами арктического региона [Климатический режим Арктики .., 1991].

Основными (по массе) антропогенными компонентами аэрозоля в Арктике являются сульфаты, органика и элементарный углерод - сажа. Воздействие этих веществ на окружающую среду неодинаково. Наличие сульфатов и антропогенной органики в атмосфере приводит к загрязнению и закислению осадков и, соответственно, влияет на химический состав снега, льда, воды и почвы, на которые они выпадают. Что касается сажи, то она изменяет радиационный баланс атмосферы,

РОС МАЦМОИАЛЬНАЯ КИБЛЯОТЕКА 3

ЖЮбГК

влияя на оптические свойства тропосферы и подстилающей поверхности, и, следовательно, является важным климатообразующим фактором в Арктике.

Современные аналитические методы позволяют определять в аэрозольных пробах содержание еще около 40 химических микроэлементов, общая масса которых не превышает 5% от всей массы аэрозольного вещества Однако изучение столь малых компонент оказалось весьма полезно не только с точки зрения воздействия отдельных (часто токсичных) элементов на окружающую среду. Многие из этих микроэлементов являются трассерами при исследовании происхождения аэрозоля, путей его дальнего переноса в атмосфере, процессов его трансформации и осаждения на подстилающую поверхность. Именно такие малые составляющие арктического аэрозоля были объектом наших исследований.

Еще в 40-50-х годах в весеннее время в окрестностях Аляски пилоты метеослужбы наблюдали замутненность атмосферы (с дальностью видимости до 8 км) [Mitchell, 1957], названную «арктической дымкой» (Arctic haze) Совпадение в весеннее время положений максимумов в сезонных зависимостях коэффициента светорассеяния арктического воздуха и содержания в нем различных составляющих антропогенного происхождения привело к тому, что основной причиной образования дымок стало считаться загрязнение арктической атмосферы продуктами человеческой деятельности на материках вокруг CJIO В результате к этому вопросу было привлечено внимание не только ученых, но и политиков

К середине 80-х годов XX столетия (те. к началу наших исследований) только-только была осознана необходимость подробнейшего изучения свойств и состава арктического аэрозоля Развитие к этому моменту экспериментальной и аналитической базы позволило организовать круглосуточные круглогодичные наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха, в том числе и за его элементным составом, на Аляске, в Гренландии, в Канадском и Норвежском секторах Арктики В Российской Арктике в те годы на некоторых полярных станциях в отдельных экспедициях проводились измерения распределения аэрозольных частиц по размерам и спектральных характеристик арктической атмосферы [Сакунов и др., 1990] Первые измерения элементного состава аэрозоля в Российской Арктике, проведенные в 1968 г [Биненко и др , 1981], не повторялись до 1984-85 гг. (наши первые исследования на о Врангеля [1]) Это было связано, с одной стороны, с недостатками экспериментальной базы, поскольку для работ в Арктике требовались уникальные высокообъемные пробоотборники и развитые методики обнаружения минимальных количеств отдельных химических элементов в аэрозольных пробах. С другой стороны, тормозом в развитии таких исследований была информационная закрытость СССР, когда научные работы в Арктике ограничивались, а их результаты подлежали цензуре и не публиковались в открытой печати.

ческую катастрофу в этом регионе [Shaw, 1982; Rahn et al, 1983]. Это обострило необходимость экспериментального исследования состава атмосферы в Российской части Арктики, изучения и прогнозирования воздействия российских промышленных областей на арктические экосистемы.

Наши исследования элементного состава аэрозоля, выполненные во второй половине 80-х годов на двух российских станциях, расположенных на арх Северная Земля и на о Врангеля, были первыми более или менее регулярными (в течение 5 лет) наблюдениями такого рода. Все они ограничивались лишь весенним сезоном, когда арктическая атмосфера содержит наибольшее количество антропогенных составляющих. К сожалению, отсутствие достаточного материального обеспечения не позволило в последующие годы продолжить эти исследования и организовать круглогодичные наблюдения за составом атмосферы в Российской Арктике. Работы, проводимые с начала 90-х годов до настоящего времени на научно-исследовательских судах, являются эпизодическими, поскольку определяются режимом конкретных экспедиций, и почти все они приходятся на летне-осенний сезон, когда большая часть российских арктических морей открыта ото льда. Для получения же достоверной информации о закономерностях и особенностях в процессах загрязнения атмосферы необходимо анализировать многолетние непрерывные информационные массивы.

Логическим продолжением наших экспериментальных работ стал анализ многолетней метеорологической и синоптической информации о движении воздушных масс в СПО, на основании которого были выполнены модельные оценки переноса антропогенных примесей в Российскую Арктику и из нее. Это позволило оценить средние концентрации (и их сезонные изменения) ряда антропогенных микроэлементов (в том числе, тяжелых металлов) в арктической атмосфере, а также выявить их наиболее значимые источники и стоки. Существующие экспериментальные данные об элементном составе аэрозоля в Российской части Арктики, хотя они и охватывают в основном лишь весенний и летний сезоны и являются результатом эпизодических наблюдений, оказались чрезвычайно полезными для верификации модельных оценок.

Полученные оценки среднего уровня загрязненности арктической атмосферы были применены для определения средних вертикальных потоков ряда антропогенных микроэлементов на подстилающую поверхность в Арктике и вклада атмосферных аэрозолей в формирование состава водной взвеси арктических морей России.

Пелью работы являлось определение уровня загрязненности атмосферы в Российской Арктике как по результатам экспериментального изучения элементного состава атмосферного аэрозоля, так и на базе модельных расчетов. Приоритетные направления исследований' 1) выявление конкретных крупных промышленных регионов-источников антропогенных составляющих аэрозоля в атмосфере Российской Арктики; 2) изучение процессов очищения арктической атмосферы от антропогенных примесей, 3) оценка средних потоков антропогенных примесей из атмосферы на поверхность Северного Ледовитого океана и его морей; 4) исследование сезонных и многолетних вариаций изучаемых процессов и характеристик

На защиту выносятся: результаты экспериментального определения элементного состава атмосферного аэрозоля в Российской Арктике и происхождения его антропогенных компонент, полученные автором средние закономерности в процессах формирования антропогенных аэрозольных примесей в арктической атмосфере в разные сезоны и оценки средних атмосферных концентраций ряда микроэлементов и их потоков на подстилающую поверхность в Арктике, результаты анализа многолетних тенденций изменения изучаемых процессов и характеристик в конце XX века.

Научная новизна результатов определяется в первую очередь объектом исследования - состав атмосферного аэрозоля в Российской Арктике, недостаток сведений о котором в последние 15-20 лет тормозит изучение свойств арктической атмосферы и экосистемы Арктики в целом. В частности, новыми можно назвать следующие результаты:

• Получен и проанализирован первый и до сих пор единственный многолетний ряд экспериментальных данных об элементном составе аэрозоля в атмосфере Российской Арктики в весеннем сезоне, когда ее загрязнение максимально.

• Оценены потенциальные возможности наиболее крупных промышленных регионов Северного полушария влиять на загрязнение атмосферы в Российской части Арктики и выявлены наиболее значимые источники этого загрязнения для разных пунктов в разные сезоны в отношении разных примесей.

• Впервые показано, что в среднем за год процесс выноса антропогенных примесей воздушными массами за пределы Арктики по эффективности очищения арктической атмосферы сравним с процессами, осаждающими примеси на подстилающую поверхность внутри региона, и изучены сезонные вариации в соотношении этих процессов.

• Впервые выполнены оценки средних многолетних значений (и их сезонных вариаций) атмосферных концентраций и потоков на подстилающую поверхность в Российской Арктике ряда антропогенных микроэлементов, являющихся приоритетными для изучения с точки зрения их негативного воздействия на окружающую среду и человека.

• Показано, что роль атмосферных аэрозолей в загрязнении вод Северного Ледовитого океана антропогенными микроэлементами значительно выше, чем предполагалось ранее. В частности, в арктических морях России средний годовой вклад аэрозолей в содержание некоторых тяжелых металлов составляет до половины вклада речного стока.

му уменьшение антропогенной нагрузки на окружающую среду Арктики возможно лишь путем разработки, внедрения и реальной установки на промышленных предприятиях современных эффективных средств фильтрации и очистки продуктов, выбрасываемых в атмосферу и в водные объекты природной среды

Возможные практические приложения результатов: 1 Полученные экспериментальные данные об элементном составе аэрозоля в атмосфере и оценки многолетних средних атмосферных концентраций и выпадений на поверхность антропогенных микроэлементов в Российской Арктике могут быть использованы при изучении условий существования и развития арктических экосистем, а также для верификации различных теоретических моделей и оценок.

2. Предложенный метод оценки потенциальной возможности конкретного промышленного региона влиять на состав атмосферы в Арктике дает перспективы для прогнозирования, сравнения и регулирования воздействия существующих и новых промышленных объектов на арктическую атмосферу. 3 Полученные количественные оценки роли воздушных потоков в загрязнении и очищении природной среды Арктики в разные сезоны могут использоваться при изучении антропогенного воздействия на экосистему Арктики и климатических последствий этого воздействия

Публикации и апробация работы. По теме диссертации автором опубликовано 35 статей в отечественных и зарубежных научных журналах и еще около 30 тезисов докладов в трудах различных конференций и симпозиумов Результаты работы неоднократно докладывались на семинарах лабораторий ААНИИ, ИО им П П Ширшова РАН, НИФХИ им. Л Я. Карпова, ИЭМ, ИФА им. A.M. Обухова РАН, а также на совещаниях и конференциях в нашей стране и за рубежом' на Европейской аэрозольной конференции в 1994 и 2001 гг, на 14-ой Международной конференции по нуклеации и атмосферным аэрозолям в 1996 г, на Российско -Германских совещаниях по проблемам моря Лаптевых в 1996 и 2000 гг, на Заседаниях Рабочей группы «Аэрозоли Сибири» в 1995, 1996 и 2000-2002 гг., на Российско - Норвежском совещании в Санкт-Петербурге в 1995 г, на Международной конференции "Физика атмосферного аэрозоля" (Москва, 1999 г), на ХПТ Международной школе по морской геологии в 1999 г., на Международных совещаниях по взаимодействию между сушей и океаном в Российской Арктике (LOIRA) в Москве в 1999 и 2000 гг., на 6-ой конференции в рамках международного проекта по Глобальной атмосферной химии (IGAC) в Италии в 1999 г., на 2-ом Международном симпозиуме по загрязнению окружающей среды (в рамках проекта АМАР) в Финляндии в 2002 г, на заключительной научной конференции по проекту "Климатическая система Арктики" (ACSYS) в Санкт- Петербурге в 2003 г

претации экспериментальных результатов, полученных в ходе всех экспедиций, (IV) в создании, разработке и реализации методики оценки средних характеристик аэрозольного загрязнения арктической атмосферы на базе анализа многолетних массивов траекторий переноса воздушных масс При выполнении модельной части работы автор дважды была руководителем инициативных проектов, поддержанных РФФИ

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, и заключения, список цитируемой литературы содержит около 200 наименований плюс 35 статей автора Объем диссертации 217 страниц, включающих 63 рисунка, 48 таблиц и библиографию на 12 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В первой главе обсуждаются естественные геофизические процессы, происходящие в атмосфере северной полярной области земного шара, с точки зрения их влияния на дальний перенос аэрозольного вещества воздушными потоками, а также на накопление примесей в арктической атмосфере и ее очищение. Вторая половина главы посвящена обзору имеющихся экспериментальных данных об элементном составе арктического аэрозоля, его свойствах, сезонных и долговременных изменениях. Особое внимание уделяется результатам определения природы и источников различных химических элементов в атмосферном аэрозоле, а также влиянию его антропогенных составляющих (при осаждении на подстилающую поверхность) на окружающую среду в Арктике. Основные результаты этой части работы опубликованы автором в обзорах [3, 5, 22].

Анализ свойств арктической атмосферы (раздел 1.1) показал, что освещенность и температурный режим тропосферы, положение арктического фронта, приземные инверсии температуры, качество подстилающей поверхности, количество и качество осадков, особенности формирования облачности, - все эти факторы изменяются в течение года таким образом, что способствуют, с одной стороны, дальнему переносу загрязнений в Арктику и накоплению их там зимой и весной, и, с другой стороны, эффективному осаждению примесей из атмосферы на подстилающую поверхность в теплое время года. Именно эти естественные причины качественно определяют сезонный ход уровня загрязненности арктической атмосферы, характеризующийся максимумом в зимне-весеннее время года и минимумом летом (рис. 1). В результате совместного влияния особенностей народонаселения материков вокруг СЛО и геофизических характеристик атмосферы СПО, чаще и больше атмосферных загрязнений поступает в Арктику из Евразии, чем с американского материка.

В разделе 1.2 обсуждается экспериментальный материал о составе атмосферы Арктики, накопленный за последние десятилетия, главным образом, в ее зарубежной части. Приведенные данные указывают на сложность и многообразие процессов, формирующих состав арктического аэрозоля Понимание этих явлений в полном объеме невозможно без накопления и обобщения аналогичных экспериментальных результатов для Российской территории Арктики.

40 1 30 20 10 0 -10 -20-30 -

-•-»-■t, градС --■о-- Р, мммвс-1 —А—РЬ, Юнгм-З —«—ВС, 10-1нгм-3 —йг—S04,10-2нгм-3

I П Ш IV V

VI vn Vffl к Месяцы

X XI ХП I

Рис. 1. Сезонные изменения температуры воздуха (t) [Радионов и др., 1996], количества осадков (Р) [Брязгин, 1998]и концентраций свинца (РЬ), сажи (ВС) и сульфатов (S04) [Ваше, 1996] в атмосфере Арктики.

Раздел 1.3 содержит сведения об источниках антропогенных микроэлементов, их географическом положении, мощностях и составе эмиссии, о долговременных тенденциях изменений характеристик их выбросов.

В разделе 1.4 обсуждается разнообразное влияние атмосферных аэрозолей на формирование окружающей среды в Арктике. Осаждаясь из атмосферы на поверхность, аэрозоли попадают, главным образом, на лед, который перераспределяет их по всему пространству Северного Ледовитого океана, а также на другие природные объекты - воду, почву, растения и др. Воздействие аэрозолей на эти объекты в значительной мере определяется формой осадков, в которых они выпадают, и способностью аэрозольных составляющих взаимодействовать с природной средой в смысле физических, химических и биологических преобразований Последняя зависит от условий окружающей среды, от температуры, освещенности, наличия тех или иных катализаторов различных процессов и т.д. При этом в холодных условиях Арктики целый ряд элементов окружающей среды (морской лед, донные осадки, мхи и лишайники, некоторые животные) обладают свойством накапливать загрязнения в течение многих лет. В результате антропогенная нагрузка на арктические экосистемы возрастает со временем.

РАН, Арктического и Антарктического научно-исследовательского института, Института экспериментальной метеорологии (г. Обнинск) и Института океанологии им П.П Ширшова РАН. Основные результаты этой части работы опубликованы в [1, 2, 4, 6 - 8, 11, 14 - 16, 19, 20, 22, 24, 31, 34, 35].

Цели наших экспериментальных исследований можно сформулировать следующим образом: (i) получить сведения об элементном составе атмосферного аэрозоля в Российской Арктике, которые совершенно отсутствовали в середине 80-х годов, при максимально возможном количестве рассматриваемых химических элементов; (ii) попытаться по этим данным выявить природу изучаемого аэрозоля и его отдельных компонент; (Ш) идентифицировать конкретные более или менее крупные промышленные регионы, являвшиеся источниками антропогенных составляющих изучаемого аэрозоля.

В разделе 2 I подробно описаны периоды и места отбора, а также методы анализа аэрозольных проб (табл. 1). Отбор проб атмосферного аэрозоля проводился на стандартные ацетатцеллюлозные (АФА-ХА-20) или перхлорвиниловые (АФА-ХП-20) фильтры с помощью разработанного нами высокообъемного прокачивающего устройства. При конструировании пробоотборника к нему предъявлялись следующие требования: 1) возможность непрерывной работы при низких температурах окружающего воздуха в течение длительного времени (месяц и более); 2) минимальное загрязнение воздуха самим прибором; 3) достижение оптимальной скорости прокачки воздуха с точки зрения минимизации ошибок, возникающих при определении количества того или иного элемента (из-за проскока аэрозольных частиц сквозь фильтр при большой скорости потока), а также ошибок идентификации происхождения аэрозоля из-за наложения различных воздушных масс (при длительной экспозиции фильтра с малой скоростью потока).

В стационарных пунктах (на островах Российской Арктики) воздухозабор осуществлялся на высоте 1 5- 2 м от поверхности земли. В морских экспедициях пробоотборник помещался на пеленгаторной палубе (около 8 - 12 м от поверхности воды), и работы по отбору проб проводились только во время движения судна и при встречном ветре, чтобы избежать попадания на фильтр загрязнений от самого судна Длительность отбора одной пробы составляла от 1 до 5-7 суток, а объем прокачанного через фильтр воздуха для одной пробы - от 150 до 1000 м3 Время прокачки воздуха через один фильтр зависело от места, сезона и метеоусловий.

Основным методом определения элементного состава аэрозольных проб на фильтрах АФА-ХА-20 (табл. 1) был метод инструментального нейтронно-активационного анализа [Smakhtin et al, 1991], проводимый по методикам, используемым в Институте ядерной физики АН Узбекской ССР (пробы 1985 г), в Филиале Научно-исследовательского физико-химического института им. Л.Я Карпова (пробы 1986, 1988, 1989 и 1993 гг) и в Институте геохимии и аналитической химии РАН (пробы 1994 и 1995 гг.). Пробы на фильтрах АФА-ХП-20 анализировались методом количественного спектрального анализа в Институте минералогии, кристаллографии и геологии редких элементов (ИМКГРЭ). Также применялись методы атомно-абсорбционной спектроскопии на приборе "Perkin- Elmer3030" и рент-гено-флуоресцентного анализа.

Таблица 1. Периоды, места отбора и метода анализа аэрозольных проб (наши эксперименты в Российской Арктке)

Место Координаты Год Месяцы Число проб Метода анализа

Арх. Северная Земля (СЗ) 79°3(Ш, 95°24'Е 1985 Апрель 7 ИНАА

1986 Май 7 КСА

1988 Апрель-май 8 ИНАА

Остров Врангеля (ВР) 70°59Ч 178°30'\У 1985 Май 7 ИНАА

1986 Май-июнь 12 ИНАА

1987 Апрель-май 13 ИНАА, КСА

1988 Апрель-май 7 ИНАА

1989 Апрель-май 13 ИНАА

Станция «Северный Полюс - 28» (СП-28) от 81°43'К до 82°05Н от 167°33'Е до 169°18'Е 1987 Апрель-май 15 КСА

Арх. Земля Франца Иосифа (ЗФИ) 81°04Н 56°18'Е 1994 Март-апрель 10 ИНАА, РФА

Баренцево море 1994 Август-сентябрь 10 ИНАА, ААС

Море Лаптевых 1995 Июль-сентябрь 12 ИНАА, РФА

Всего 12 экспедиций, 122 пробы аэрозоля

*ИНАА - инструментальный нейтронно-активационный анализ, КСА - количественный спектральный анализ, РФА - рентгено-флуоресцентный анализ, ААС - атомно-абсорбционный анализ.

В разделе 2.2 описываются методы анализа полученных данных об элементном составе аэрозольных проб. Грубое представление о пространственном происхождении изучаемого аэрозоля и возможном влиянии на его состав тех или иных природных и/или антропогенных источников дают траектории переноса воздушных масс в пункт наблюдений для периода отбора проб. Такой синоптический анализ является неотъемлемой частью современных исследований состава приземного слоя земной атмосферы Однако нужно очень осторожно подходить к выводам, сделанным на основе сопоставления состава аэрозоля с отдельными траекториями, поскольку при модельных расчетах последних возможны существенные ошибки, связанные с пространственной и временной перестройкой циркуляционных процессов в атмосфере, а также с недостаточностью информации о метеорологических и синоптических процессах по пути следования воздушной массы [Kahl et al, 1989].

Для выявления групп элементов, сосредоточенных на аэрозольных частицах, имеющих общее физическое и/или пространственное происхождение, обычно применяют такие статистические методы, как (i) расчет коэффициентов корреляции между концентрациями или коэффициентами обогащения пар элементов в разных пробах и (ii) факторный анализ больших массивов данных о составе аэрозоля Корреляционные методы позволяют проанализировать временную изменчивость состава аэрозоля, в результате чего обнаруживается общность происхождения групп элементов, концентрации которых изменяются синхронно Однако реальные причины этого остаются за рамками такого анализа В результате чаще всего достижима достаточно грубая, но полезная качественная классификация химических элементов по происхождению аэрозольных частиц, на которых они преимущественно сосредоточены в изучаемом воздухе, а также усредненная оценка влияния регионов-источников, природных факторов и т.д.

Для идентификации источников антропогенных составляющих аэрозоля удаленных районов во многих экспериментальных работах используется специальный метод сравнения отношений концентраций так называемых элементов-трассеров в отдельной пробе и в атмосферных выбросах промышленных регионов-источников, предложенный в [Rahn and Lowenthal, 1984] Основные ограничения этого метода связаны, в первую очередь, с недостаточностью и невысокой степенью надежности информации о составе и мощностях выбросов примесей в атмосферу промышленными регионами, а также с многообразием и сложностью учета процессов, воздействующих на аэрозольные частицы при их дальнем переносе в атмосфере

Учитывая, что ряды наших экспериментальных данных в каждой экспедиции невелики (табл 1), для повышения надежности выводов о природе и происхождении исследуемого аэрозоля и его составляющих использовались параллельно несколько из перечисленных выше методов обработки результатов В разделах 2 2 - 2.5 обсуждаются основные результаты анализа нашего экспериментального материала. В табл 2 приведены средние значения концентраций ряда микроэлементов в атмосферном аэрозоле во время проведения отдельных экс

Таблица 2. Средние концентрации химических элементов в атмосфере Российской Арктики во время наблюдений (табл. 1), нг м"3.

Элемент Места отбора щ роб

СЗ ВР СП-28 ЗФИ Баренцево море Море Лаптевых

Весна Лето-осень

N8 94 240 420 390 1770 490

Мй 94 430 640 700 - -

С1 22 320 - 410 - -

Са 180 600 250 290 300 -

Вг 4.3 11 - - 0.1 1.7

вг 0.37 - - - - -

I 1.2 1.8 - - - -

Бе 0.30 0.32 - - - -

А1 81 360 540 310 - -

580 550 220 - - -

вс 0.014 0.11 - - 0.0035 0.0081

Т1 16 21 17 5.1 - -

Ре 31 160 180 19 150 140

Со 0.08 0.49 - - 0.44 0.10

8т 0.010 0.22 - - 0.0092 -

Се - - - - 0.016 -

Ьа - - - - 0.065 -

Се - - - - 0.113 -

N<1 - - - - 0.037 -

Ей - - - - 0.0022 -

ТЬ 0.018 0.54 - - - -

Те 0.105 - - - - -

Ш 0.064 0.12 - - - -

V 0.75 0.86 1.0 0.7 - -

Сг 1.6 4.5 4.6 - 5.9 4.0

Ми 1.4 3.8 5.0 2.6 - -

N1 6.1 8.1 2.2 - 10.0 -

Си 3.8 6.4 7.0 26 0.11 -

гп 5.8 16 14 5.2 45 15.4

Аб 1.8 0.8 - - 0.15 0.38

Мо 0.74 1.2 - - - -

А8 1.4 0.52 0.10 - - -

са 0.09 0.59 0.34 - - -

вь 0.19 0.19 - - 0.067 -

Аи 0.062 0.010 - - - -

РЬ 1 3.5 10 13 44 - -

педиций Средние квадратичные отклонения составляли 50-100 % от средней величины Как показано в материалах диссертации, эти результаты вполне удовлетворительно соответствуют аналогичным экспериментальным данным, полученным исследователями в других районах Арктики.

В результате в аэрозоле, собранном на островах, парный корреляционный анализ лишь очень грубо выделяет элементы, сосредоточенные преимущественно на частицах терригенного ($1, вс, "П, А1, 8т, редкоземельные элементы) или морского (Ыа, Вг) происхождения Для морских аэрозолей по результатам такого анализа был сделан вывод о том, что некоторые элементы сосредоточены на частицах различного происхождения: терригенные + морские (Са), терригенные + антропогенные (Со, Ёе, Аи), антропогенные + морские (№), терригенные + морские + антропогенные (2п, Сг).

Факторный анализ концентраций 10 элементов по данным четырех экспедиций (1985 и 1988 гг) на Северной Земле и на о. Врангеля позволил получить для этой части данных информацию об антропогенном загрязнении изучаемого аэрозоля Были выделены 4 группы элементов, связанных с терригеиными (Ре, А1, Мп), морскими (N3, С1, Вг) и антропогенными (двух типов) частицами. Происхождение последних можно связать с работой ТЭЦ (Со, БЬ) и предприятий металлоплавильных производств (вЬ, Хп) [Остромогильский и Петрухин, 1984]

Отдельно следует рассматривать пробы аэрозоля, собранные на дрейфующей станции СП-28 Дрейф льдов в Арктике в большой степени определяется пространственным распределением приземного поля атмосферного давления и, соответственно, приземных воздушных потоков [веггеге й а1, 1993] Станция СП-28 весной 1989 г находилась в Тихоокеанском секторе Арктики, где располагался мощный антициклон, вызывавший перемешивание арктического воздуха над огромной территорией СЛО от Северного полюса до Берингова пролива В этом случае рассматриваемый пункт наблюдений был изолирован от прямых заносов воздуха и загрязнений из среднеширотных районов При этом парный корреляционный анализ выделяет лишь морские элементы, и средний состав атмосферного аэрозоля, собранного в этой экспедиции, характеризует фоновый весенний арктический аэрозоль, состав которого сформировался в тихоокеанском секторе Арктики в 1987 г в результате достаточно долгого перемешивания воздуха в пределах арктического региона.

Применяя одновременно методику сравнения отношений концентраций элементов-трассеров (Ая, V, Мп, вЬ, РЬ, ве, гп, Са и др) и анализ путей переноса воздушных масс к пунктам наблюдений, удалось идентифицировать промышленные области, являвшиеся источниками антропогенных компонент в 8 аэрозольных пробах, собранных на арх Северная Земля, и в 5 пробах с о. Врангеля Это были развитые индустриальные регионы, расположенные в Западной и Восточной Европе, на Кольском п-ове, в районе Норильска, в Японии и в Северной Америке

Таким образом, наши результаты позволяют расширить на весь арктический регион основные качественные выводы о составе и свойствах арктического аэрозоля, сделанные в главе 1 по данным зарубежных авторов- 1) арктический аэрозоль содержит составляющие различной природы, количественное соотношение между

которыми зависит от времени года и места наблюдений; 2) зимой и весной пространственное распределение антропогенных компонент аэрозоля в арктической атмосфере достаточно однородно и их содержание на порядок и более превышает летние значения; 3) межгодовая изменчивость состава арктического аэрозоля очень велика; 4) антропогенные составляющие чаще поступают в атмосферу Арктики с территории Евразии, чем из Северной Америки.

Подчеркнем, что экспериментальное изучение свойств и состава атмосферного аэрозоля в Арктике, несмотря на свою продолжительность и, в некоторых пунктах, непрерывность, дает лишь фрагментарную (если не во времени, то в пространстве) информацию Кроме того, многообразие задач, поставленных разными исследователями, а значит, и примененных ими методик, обуславливает огромное разнообразие экспериментальных результатов, сравнение и обобщение которых не всегда возможно Поэтому в качестве альтернативного подхода к решению задачи выявления закономерностей в процессах формирования антропогенной примеси в атмосфере Арктики и оценки среднего ее концентрации предлагается анализ многолетней синоптической и метеорологической информации в совокупности с модельными оценками атмосферного переноса примесей в СПО Результаты такого подхода и сопоставление их с экспериментальными данными представлены в следующих главах диссертации.

Третья глава посвящена изучению средних характеристик, свойственных процессам дальнего переноса воздушных масс в Российскую Арктику и из нее, на протяжении 10-лет с 1986 по 1995 г. Выбор этого периода определялся, с одной стороны, сроками наших экспериментальных работ в Арктике, а с другой стороны, чисто техническими возможностями вычислительной базы. Нами анализировались пространственные и временные закономерности в процессах воздухообмена между Российской территорией Арктики и средними широтами, а также межгодовые и сезонные особенности этих процессов. Основные результаты этой части работы опубликованы в [9, 10, 13, 17, 21, 27, 28].

В разделе 3.1 ставится задача, и обсуждаются основные подходы к ее решению «Пунктами наблюдений», для которых рассчитывались траектории переноса воздушных масс, были выбраны три географические точки (табл. 1), расположенные приблизительно там же, где реально проводились экспериментальные работы по изучению состава атмосферного аэрозоля на островах Российской Арктики, - на Земле Франца Иосифа (ЗФИ), на арх. Северная Земля (СЗ) и на о. Врангеля (ВР) Кроме того, отдельная дополнительная работа была выполнена для географической точки с координатами 77°N, 125°Е, расположенной приблизительно в центре моря Лаптевых Для каждого из этих пунктов рассчитывались 5-суточные прямые (воздух уходит от пункта наблюдений) и обратные (воздух приходит к пункту наблюдений) траектории движения воздуха, рассчитанные на 0 часов Гринвичского времени на изобарических поверхностях 925, 850, и 700 гПа. Координаты положения воздушной массы вычислялись с интервалом 6 часов для каждого дня января, апреля, июля и октября. Траектории рассчитывались в Гидрометцентре России с помощью программного комплекса «Расчет траекторий движения воздушных час-

тиц», разработанного там же и адаптированного к соответствующей базе метеорологических данных [Белоусов и Пагава, 1998].

Длительность рассматриваемых траекторий обычно выбирается с учетом времени существования в атмосфере тех примесей, перенос которых представляет интерес для конкретного исследования В холодную часть года время жизни антропогенных микроэлементов в арктической атмосфере может достигать 10-15 суток, а летом в 3-5 раз меньше. Требование однородности постановки и решения задачи для всех сезонов обусловило выбор для наших исследований 5-суточных траекторий Тем более что неопределенность вычисления географического положения конца траектории тем больше, чем она длиннее, и уже для 5-суточной траектории эта неопределенность составляет около 1000 км [КаЫ е1 а1., 1989]. Незначительные изменения окончательных оценок, возникающие при увеличении длительности рассматриваемых траекторий до 8 суток, обсуждаются в разделе 4.5 диссертации.

При изучении сезонных вариаций характеристик переноса воздуха предполагалось, что выбранные месяцы являются представительными для соответствующих сезонов, и средние результаты для каждого месяца, полученные по исходным массивам траекторий, можно трактовать как средние сезонные характеристики изучаемых процессов.

Поскольку вся задача направлена на изучение атмосферного переноса примеси, именно это обстоятельство определяет в данном случае принципы классификации траекторий движения воздушных масс. Эффективность переноса примеси в нижних слоях тропосферы при прочих равных условиях непосредственно зависит от времени существования этой примеси в воздухе, которое, в свою очередь, зависит от характера подстилающей поверхности, над которой движется воздушная масса При этом различия максимальны при переносе над снегом/льдом (время жизни примеси больше) или же над водой (время жизни меньше) [Вызова и др., 1991] Поэтому при классификации обратных траекторий мы учитывали не только пространственное положение траектории (проходит ли она над океаном, материком, каким именно и т.д.), а также и то, над какой подстилающей поверхностью преимущественно движется воздушная масса по данной траектории. И в первую очередь, является ли эта поверхность преимущественно заснеженной/ледяной или, наоборот, водной.

В качестве крупных территорий, оттуда воздух поступал к пунктам наблюдений, рассматривались Европа, Азия, Северная Америка, а также поверхности каждого из трех океанов (Атлантического, Северного Ледовитого и Тихого). В результате были выделены три основные группы обратных траекторий: © траектории, вдоль которых распространяется континентальный воздух, целиком расположенные над материками и Арктикой; (и) траектории, вдоль которых распространяется морской воздух, расположенные хотя бы в течение 1 суток над открытой водной поверхностью, а далее до пункта наблюдений проходящие только над Арктикой; (ш) траектории, вдоль которых распространяется арктический воздух, целиком расположенные над Арктикой.

Здесь и в дальнейшем под термином «Арктика» мы подразумеваем территорию, расположенную севернее параллели плюс остальную более южную часть Гренландии.

Классификация прямых траекторий осуществлялась по пространственному положению их наиболее южных точек, т.е по тому, куда - на территории материков (отдельно Европа, Азия и Америка), Арктики или же Тихого/Атлантического океанов - уходят вдоль них воздушные массы и атмосферные примеси.

Средние закономерности в процессах воздухообмена Российской Арктики с окружающими территориями рассмотрены в разделе 3.2. За рассматриваемое десятилетие в процессах переноса воздушных масс в пункты наблюдений выделяются следующие основные черты: (а) доля арктического воздуха на ЗФИ и СЗ составляла в разные сезоны от 40 до 60%, а на ВР приблизительно вдвое меньше; (б) морской воздух (только из Атлантики) на ЗФИ составлял около 10% в течение всего года, на СЗ он был заметен только летом, а на ВР морской воздух - это воздух Тихого океана, и его вклад в разные сезоны был от 15 до 25%; (в) доля воздуха, приходящего с материков, в целом везде была высока (30-60% в течение года).

Сравнивая распределения обратных и прямых траекторий, отметим следующее: (а) воздух чаще уходит от пунктов наблюдений в Арктику (до 65% всех прямых траекторий), чем приходит из нее; (б) воздухообмен тихоокеанского сектора Арктики (ВР) с территорией американского материка достаточно эффективен (по сравнению с ЗФИ и СЗ) в обе стороны; (в) из Российской Арктики в целом воздух чаще уходит в Азию, чем в Европу; (г) от ЗФИ и СЗ воздух практически не уходит на территории океанов, тогда как от ВР это происходит в среднем в 20% случаев и только на территорию Тихого океана Последнее обстоятельство особенно важно в холодную часть года (зимой и весной), когда арктический воздух загрязнен. В это время в зоне арктического фронта должно происходить эффективное вымывание этих загрязнений осадками на водную или ледяную поверхность в северной части Тихого океана.

Рассматривая отдельно прямые траектории, расположенные целиком над Арктикой, можно сделать вывод, что уже за 5 суток воздух внутри арктического региона успевает перемешиваться. В результате в холодные сезоны концентрации различных антропогенных микроэлементов, имеющих время жизни в арктической атмосфере более 5 суток, должны быть в среднем приблизительно одинаковы во всем воздушном бассейне Арктики, что отмечалось по экспериментальным данным в разделах 1.2 и 2.2.

Многообразие процессов циркуляции в СПО приводит к значительным пространственным, сезонным и межгодовым вариациям характеристик воздухообмена между районами Российской Арктики и окружающими территориями (раздел 3.3). В работе приведены сведения об аномальных (по сравнению со средними характеристиками) чертах в изучаемых процессах в разных районах Арктики в разные сезоны в период с 1986 по 1995 гг. Эту межгодовую изменчивость необходимо учитывать при интерпретации и обобщении отдельных экспериментальных результатов, не подкрепленных многолетними наблюдениями.

В четвертой главе описывается предложенный нами подход к оценке эффективности переноса примеси в атмосфере при статистической обработке большого количества траекторий движения воздушных масс и результаты его применения для оценки средних атмосферных концентраций и выпадений на подстилающую поверхность конкретных антропогенных микроэлементов в Арктике Основные результаты исследований, составившие материал данной главы, опубликованы в [10, 12, 13,18, 21, 23, 25 - 31, 34, 35].

Подчеркнем, что все наши дальнейшие рассуждения и расчеты относятся к атмосферной примеси, которая консервативна (пассивна) по отношению к химическим преобразованиям в воздухе во время переноса, или к отдельным микроэлементам, методы регистрации которых позволяют идентифицировать их вне зависимости от конкретного химического состава аэрозольного вещества

Методические аспекты обсуждаются в разделе 4.1. В отличие от работ [Ра-супа й а1. 1985; АкегесЫи е1 а1. 1994; Гальперин и др 1995], где при расчете дальнего переноса примеси в атмосфере проводилось ее интегрирование (с учетом поступлений и потерь) вдоль каждой конкретной траектории распространения воздуха к пункту наблюдений, мы использовали усредненные характеристики групп траекторий, по которым воздушные массы переносились от каждого региона-источника к пункту наблюдений Предполагалось, что по мере движения между источником и пунктом наблюдений примесь в воздушный поток больше не добавляется, а ее потери обусловлены процессами осаждения на поверхность. Последние характеризуются скоростями сухого осаждения и осаждения осадками, выбор которых основывался на литературных данных о величинах этих параметров с учетом многолетних средних закономерностей сезонных и пространственных изменений ряда метеорологических характеристик арктической атмосферы. Такой подход не нуждается в многочисленных метеорологических данных для конкретных дней и территорий, необходимых при расчетах вдоль каждой траектории, что упростило вычисления и сократило их время Кроме того, он позволяет оценить средние вклады отдельных промышленных регионов в загрязнение атмосферы Российской Арктики, что повышает наглядность и практическую значимость получаемых результатов.

Уравнение баланса массы, описывающее изменение концентрации примеси при ее движении в воздушном потоке, выглядит следующим образом'

<1С/Л = (1-а) О/Н - КС/Н, (1)

где С - концентрация примеси в воздухе; I - текущее время; 0 - мощность эмиссии примеси с единицы площади в единицу времени; Н - высота слоя перемешивания; а - доля примеси, оседающая на землю вблизи источника; К - скорость выведения примеси из воздушного потока. Последний параметр определяется сухим осаждением примеси на поверхность и ее осаждением осадками и может быть представлен в виде суммы соответствующих обобщенных скоростей:

К = к<, + \УР, (2)

где ка - скорость сухого осаждения; W - эффективность захвата примеси осадками (washout ratio); Р - количество осадков в единицу времени

Из уравнения (1) для каждого источника в отдельности следует, что концентрация Сц(X) примеси X, создаваемая источником i в пункте j, может быть представлена в виде:

CIJ(X) = Q1(X)(l-a)Z1J(X), (3)

где функция Z,j (X), названная нами функцией эффективности переноса (ФЭП), характеризует все атмосферные процессы, определяющие перенос примеси X от источника i к пункту j. ФЭП зависит от вероятности и скорости движения воздуха между этими пунктами, а также от условий вертикального перемешивания и скорости выведения примеси из атмосферы во время переноса.

В арктической атмосфере почти все время и почти повсеместно наблюдаются приземные и/или приподнятые инверсии температуры [Бурова, 1981; Нагурный и др., 1991], затрудняющие вертикальный воздухообмен в самом нижнем слое тропосферы. Мы попытались учесть эти две ситуации, представляя ФЭП в виде двух слагаемых, одно из которых описывает процесс распространения примеси над инверсионным слоем (приземная инверсия), а другое - под слоем приподнятой инверсии, с весовыми коэффициентами, равными средним вероятностям этих ситуаций в соответствующем пункте и сезоне.

Значения скоростей сухого осаждения примеси для разных сезонов выбирались по имеющимся экспериментальным данным, а скорости осаждения осадками рассчитывались по многолетним данным об осадках из [Брязгин, 1998]. Результирующая скорость осаждения на поверхность К рассчитывалась по формуле (2) и считалась постоянной для каждого сезона и пункта. Она предполагалась также одинаковой для всех рассматриваемых примесей и неизменной по мере переноса примеси к пункту наблюдений. Таким образом, все дальнейшие результаты справедливы для примесей, для которых величины скорости осаждения на поверхность в разные сезоны соответствуют следующим интервалам: зимой 0.05-0.07, весной 0.1-0.2, летом 0.9-1.2, осенью 0.4-0.8 см с'1.

В рамках предложенного подхода по величине ФЭП можно, не конкретизируя сами антропогенные составляющие аэрозоля, оценить потенциальные возможности того или иного региона- источника оказать воздействие на состав атмосферы в рассматриваемых пунктах. На рис 2 показаны все крупные промышленные области Северного полушария, которые рассматривались в качестве потенциальных рсгионов-источников загрязнений атмосферы в пунктах наблюдений. Значения ФЭП примеси от них в разные сезоны приведены на рис. 3 Подчеркнем, что величина ФЭП характеризует лишь возможность каждого источника внести загрязнения в атмосферу вблизи соответствующего пункта Вклады же этих источников в концентрацию конкретной примеси в атмосфере пункта наблюдений определяются по формуле (3) с использованием данных об атмосферных выбросах Q, этих примесей в рассматриваемых регионах.

При нашей постановке задачи, рассматривая процесс перераспределения

Арктический фронт

-зима

,----лето

<Г-/

Рис. 2. Схема расположения пунктов наблюдений (звездочки) и регионов-источников- 1 - Северная Европа, 2 - Западная Европа, 3 - Центральная Европа, 4 -Кольский п-ов, 5 - центр европейской территории СССР (ЦЕТС), 6 - Донбасс, 7 -Печорский бассейн, 8 - Урал, 9 - район Норильска, 10 - Кузбасс, 11 - район Байкала, 12 - Якутия, 13 - Япония, 14 - Аляска, 15 - Канада, 16 - район Сэдбери, 17 -восточное побережье США.

ЗФИ

Ни

сз

ВР

13 у 12 • • 11 ■ • 10 - ■

8 - •

7 ■ ■

6 ■ ■

5 ..

4 ■ ■

3 - ■

2 - -

1 ■ -

& м

I !

■ зима □ весна ■лето В осень

Дп |

Рис. 3. Значения ФЭП от разных регионов-источников в разные сезоны, усл.ед.

воздушными массами примеси, которую они уносят от пункта наблюдений, можно выделить и оценить три доли этой примеси. Часть ее унесется воздушными массами за пределы Арктики, вторая часть осядет на поверхность, а третья - останется в воздухе внутри региона. Нами показано, что в холодную половину года (зимой и весной) от 23 до 57% примеси остается дольше 5 суток в арктической атмосфере, перемешиваясь там, как в огромном резервуаре. Это явление ранее качественно описывалось, например, в обзорах [Вате, 1986; Shaw, 1995], но количественные оценки сделаны нами впервые. Наоборот, в теплую половину года почти все (9298% летом и 80-90% осенью) примеси, принесенные в Арктику, оседают в течение 5 суток на подстилающую поверхность в пределах региона.

Учет загрязненности самой арктической атмосферы в холодное время года позволил оценить влияние этого явления на атмосферную концентрацию примеси в Арктике (рис 4). Видно, что вклад арктического воздуха значителен (до 50%). Весной он больше, чем зимой На ВР он несколько ниже, чем на ЗФИ и СЗ.

Рис. 4. Соотношение вкладов континентального и арктического воздуха в концентр ацию примеси в атмосфере пунктов наблюдений в январе и в апреле

В разделе 4.2 приводятся результаты применения описанного выше подхода для оценки уровня загрязнености арктической атмосферы конкретными антропогенными микроэлементами, переносимыми в воздухе на аэрозольных частицах. Высокая токсичность ряда антропогенных микроэлементов (в частности, тяжелых металлов), их участие в биохимических процессах и, как следствие, их способность накапливаться в растениях, почвах, в организмах животных и человека обуславливают особый интерес к ним как к вредным компонентам атмосферы, контроль за которыми необходим не только в промышленных зонах, но и в фоновых районах земного шара Именно для таких составляющих арктической атмосферы и были проведены наши оценки.

Выбор конкретных химических элементов для апробации предложенной методики оценок был основан на следующих критериях' 1) наличие для этих элементов сведений о мощностях эмиссии и скоростях осаждения на поверхность, обеспе-

100%

80% -60% -

□ конт ШАрк

I IV I IV I IV ЗФИ СЗ ВР

чивающее проведение расчетов; 2) наличие экспериментальных данных об атмосферных концентрациях и выпадениях этих примесей в Арктике, дающее возможность верификации и демонстрации качества предлагаемого подхода; 3) выбранные элементы должны, с одной стороны, быть индикаторами различных производственных процессов и/или предприятий, а с другой стороны, оказывать негативное воздействие на окружающую среду и человека, обеспечивая тем самым не только чисто научную, но и практическую ценность получаемых результатов. Всем этим требованиям удовлетворяют следующие шесть микроэлементов -мышьяк (Ай), никель (№), свинец (РЬ), ванадий (V), цинк (гп) и кадмий (С<1)

Отсутствие достаточно полных данных о составе и мощностях атмосферных выбросов промышленными районами, расположенными в Северной Америке, не позволило провести расчеты для ВР, где ФЭП максимальна именно для американских регионов-источников (рис. 3) Можно лишь сделать вывод что в среднем во все сезоны вклад североамериканских источников антропогенных загрязнений в атмосферу тихоокеанского сектора Арктики (в частности, на ВР) является определяющим (по сравнению с евразийскими источниками).

Сравнение вкладов отдельных регионов-источников в состав арктического аэрозоля в рассматриваемых пунктах показывает, что источник максимального вклада может быть не самым мощным Влияние конкретного региона на состав аэрозоля в Арктике зависит от того, в какое время года рассматривается это влияние, в каком пункте и в отношении какой примеси

В табл. 3 приведены наиболее значимые регионы-источники (характеризующиеся наибольшими вкладами в концентрации рассматриваемых химических элементов) в отношении загрязнения атмосферы вблизи ЗФИ и СЗ в разные сезоны года Таким образом, 4 крупных промышленных региона - Северная Европа, Кольский п-ов, Урал и Норильск - являются основными источниками антропогенных микроэлементов для атмосферы западной и центральной частей Российской Арктики, конкурируя друг с другом в разных пунктах наблюдений, в разные сезоны и в отношении разных примесей. Кроме того, в холодное полугодие мощным аккумулятором и вторичным источником загрязнений является сама арктическая атмосфера (рис. 4).

Рис. 5 позволяет сравнить наши оценки средних концентраций каждого из шести микроэлементов в атмосфере ЗФИ и СЗ для разных сезонов с экспериментальными результатами многолетних измерений концентраций тех же элементов в Канадской Арктике, полученными при усреднении еженедельных данных об элементном составе приземного аэрозоля в течение 15 лет (с 1981 по 1995 гг.) ^шмв апс! Ваше, 1999]. Видно, что расчетные (для Российской Арктики) и экспериментальные (для Канадской Арктики) значения для свинца и ванадия соответствуют даже слишком хорошо, а для цинка они расходятся примерно в 5-6 раз. Соответствие наших оценок экспериментальным данным, полученным на Шпицбергене в течение 1995 г., также вполне удовлетворительное. Значительные различия для Zn, по-видимому, связаны с неадекватностью выбранного нами описания источников этого элемента. Возможны, например, следующие варианты: 1) мы использовали заниженные значения мощностей выбросов цинка регионами-источниками; 2) в С

Америке существуют мощные источники цинка, дающие вклад в концентрацию этого элемента в атмосфере Канадской Арктики; 3) в арктической атмосфере существует значительная доля цинка естественного происхождения. В разные сезоны эти и другие причины могут иметь большее или меньшее значение.

Таблица 3. Регионы-источники шести антропогенных микроэлементов, вносящие наибольшие вклады (в скобках - % от средней концентрации элемента) в загрязнение атмосферы на ЗФИ и СЗ в разные сезоны

Пункт Сезон Аб,№ РЬ, V гп,са

Зима Кол. п-ов (16) Урал (15) Норильск (15) Урал (22) Сев. Европа (16) Сев. Европа (22) Урал (18)

и о ^ Весна Сев Европа (16) Кол. п-ов (15) Норильск (11) Сев Европа (30) Урал (11) Сев. Европа (30) Кол п-ов (10)

о. © 1 Лето Кол. п-ов (45) Сев. Европа (36) Норильск (12) Сев. Европа (76) Кол. п-ов (11) Сев. Европа (81) Кол. п-ов (12)

со к" * Осень Кол. п-ов (50) Сев. Европа (14) ЦЕТС (10) Норильск (9) Сев. Европа (38) Кол. п-ов (17) Ц. Европа(14) Урал (13) Зап. Европа (10) Сев. Европа (37) Кол. п-ов (17) Ц. Европа (15) Зап. Европа (10) Кузбасс (9)

Зима Норильск (25) Урал (12) Кол. п-ов (11) Урал (23) Сев. Европа (10) ЦЕТС (8) Урал (15) Кузбасс (14) Сев. Европа (11)

§ а и м Весна Норильск (22) Кол. п-ов (9) Сев. Европа (18) Урал (13) Сев. Европа (20) Урал (8) Кузбасс (8)

1 а. и я и О К * Лето Норильск (83) Кол. п-ов (9) Норильск (51) Урал (15) Сев. Европа (13) Кол. п-ов (9) Норильск (58) Сев. Европа (21) Урал (9) Кол. п-ов (9)

Осень Норильск (57) Кол. п-ов (18) Урал (22) Сев. Европа (20) Норильск (17) Зап. Европа (16) Сев Европа (23) Норильск (21) Зап. Европа (18) Урал (14)

i га v vii ix xi i

i m v vn ix xi i

нгм-З

0 8 0.7 0 6 0.5 0 4 0 3 0.2 0 1 0

■+• о

1Л

I I f q fr-O-fr? I I

in v VII IX xi I

нгм-З 0.6 t 051 04; 03 ■■ 0.2 ■ ■ 0.1 --

o. ^

Vo-i'

H—1

I I I I I I I I I I

Ш V vn IX XI I

Рис. 5. Сезонные изменения средней концентрации элементов в атмосфере ЗФИ (треугольники) и СЗ (квадраты) в сравнении с экспериментальными данными для Канадской Арктики (сплошная линия) [Sirois and Ваше, 1999], Шпицбергена (кружки) [Berg et al, 1996] и Северной Земли (ромб) [7].

До настоящего времени процесс распространения антропогенных примесей в атмосфере северных полярных районов рассматривался лишь как механизм загрязнения атмосферы и природных объектов Арктики Однако экспериментальные наблюдения показывают, что зимой и весной воздушные массы, приходящие из Арктики, могут содержать значительное количество антропогенных примесей [Shaw, 1988, Heintzenberg et al., 2003]. В холодную половину года загрязнения, принесенные на субмикронных аэрозольных частицах из промышленных областей в Арктику и имеющие достаточно большое время жизни в атмосфере, частично выходят обратно за пределы региона С учетом этого в разделе 4 3 очищение арктической атмосферы от примесей рассматривается как совокупность трех процессов' (i) сухое осаждение и (ii) осаждение осадками на подстилающую поверхность внутри региона и (iii) атмосферный вынос за его пределы. Как показывают наши оценки, зимой из Арктики выносится примерно вдвое больше примесей, чем там оседает на поверхность, а весной эти доли приблизительно равны. В теплые сезоны (летом и осенью) основным механизмом очищения атмосферы в Арктике является осаждение примесей на подстилающую поверхность. В холодные сезоны обновление примеси в объеме арктической атмосферы (которая была представлена в виде цилиндра с площадью основания 23x106 км2 и высотой 1 км) в результате действия как вертикального (вниз), так и горизонтального механизмов очищения происходит 3-3.5 раза в месяц, а в теплое время года приблизительно вдвое чаще и только за счет осаждения примеси на поверхность.

В целом за год приблизительно половина антропогенной примеси, занесенной в Арктику, оседает там на подстилающую поверхность. Вторая половина выносится воздушными массами за пределы региона и оседает на поверхность где-то в средних широтах. Таким образом, арктическая атмосферы - это зона сохранения, активного перемешивания и перераспределения антропогенных примесей в Северном полушарии.

Абсолютные численные оценки таковы: на рубеже 80-90-х годов в среднем за год в Арктику должно было поступать не менее 1500 тонн свинца (что составляет около 3% суммарных атмосферных выбросов этого элемента европейскими источниками в 1990 г. [Гальперин и др., 1995]). Из этого количества около 50% оседало на поверхность внутри арктического региона Для сравнения, по оценкам Ак-eredolu et al. (1994), в 1979/80 году соответствующие значения для свинца были 2400 тонн и (11-55)%.

В разделе 4.4 оцениваются потоки антропогенных примесей на подстилающую поверхность в Арктике и рассматривается механизм формирования таких выпадений в течение года. Показано, что зимой, несмотря на высокие концентрации примесей в атмосфере, выпадения на поверхность могут быть не самыми большими из-за малой скорости осаждения Весной скорость осаждения начинает расти, и при значительных атмосферных концентрациях примеси поток ее на поверхность сравним с зимним. Примесь выводится на поверхность, а приток ее ослабевает. Летом концентрации примесей в воздухе и их потоки на поверхность убывают и достигают своих минимальных значений, хотя количество осадков максимально (рис. 1) Осенью, когда атмосферные концентрации антропогенных элементов начинают

расти, а скорость осаждения их на поверхность еще достаточно высока, количество примесей, выпадающее на поверхность, возрастает и может даже быть максимальным за год (например, в центре Российской Арктики - на СЗ и МЛ).

Экстраполируя наши результаты, полученные для Российских пунктов наблюдений, на всю Арктику, были сделаны оценки (табл. 4) количества каждого элемента, выпадающего за год на поверхность всего СЛО площадью 14.76» 106 км2. Видно, что наши оценки разумно соответствуют результатам [АкегесЫи е! а1., 1994], полученным при двух различных предположениях о количестве осадков в Арктике Отметим также, что по нашим оценкам количество каждого микроэлемента, выпадающее за год на всю площадь СЛО, не превосходит 1-2 % от суммы атмосферных выбросов этого элемента всеми промышленными источниками Европы и азиатской часта России. Подчеркнем, что наши оценочные значения потоков на поверхность, так же как и атмосферных концентраций, представляют собой лишь антропогенную часть соответствующих величин без учета вкладов естественных источников (морская поверхность, почва, вулканы и т.д) в атмосферные концентрации и, следовательно, в выпадения рассматриваемых элементов на поверхность.

Степень соответствия реальности полученных количественных оценок существенно зависит от достоверности исходной информации об абсолютных значениях мощностей выбросов примесей рассматриваемыми регионами- источниками. Поэтому получение надежных данных о мощностях и составе атмосферных выбросов регионами-источниками - одна из ключевых проблем при модельных оценках уровня загрязнности атмосферы. Обобщение результатов инвентаризации и оценки мощностей атмосферных выбросов с территории Европы и бывшего СССР регулярно проводятся в рамках международной организации и программы ЕМЕП (Европейская программа мониторинга загрязнений) с конца 70-х годов. В отчетах этой организации отмечалось, что различные оценки мощностей эмиссии могут сильно отличаться друг от друга (например, в 3 раза для свинца и даже в 10 раз для кадмия) [Гальперин и др, 1995; Таггаэоп е1 а1, 1997]. При расчетах по формуле (3) мы использовали значения (}, относящиеся к 1979 г., из работ [Расупа е1 а1, 1984; 1985] Последующее развитие и совершенствование производства в Европе и СССР привело сначала к увеличению антропогенных выбросов в атмосферу (к 1982-83 гг), а затем, после распада СССР, к их сокращению (к 1990 г. и далее) [Расупа, 1998] При этом значения мощностей выбросов конкретных рассматриваемых микроэлементов, приведенные в [Расупа й а1., 1984; 1985], лежат внутри интервала значений, характеризующих выбросы 1980-90-х годов. Учитывая большой разброс экспертных оценок, мы считаем, что использование этих данных для расчетов, проведенных в данной работе, вполне оправдано. Необходимо лишь подчеркнуть, что относительные вклады и количественные оценки средних концентраций и потоков примесей могут уточняться по мере получения более достоверной информации о мощностях выбросов соответствующих примесей промышленными регионами Северного полушария.

Раздел 4 6 посвящен оценкам вклада атмосферных аэрозолей в состав вод арктических морей России В табл 4 приведены средние годовые выпадения рас-

сматриваемых микроэлементов на площадь морей Российской Арктики, а также результаты сравнения вкладов аэрозолей и речного стока в содержание этих элементов в водах Карского моря и моря Лаптевых.

Таблица 4. Средние годовые потоки антропогенных микроэлементов на поверхность Северного Ледовитого океана и его морей, т год*1.

Территория, площадь (106 км2) Ая № РЬ V Хп са

Северный Ледовитый океан, 14.76 Наши оценки 40 120 340 80 180 9.2

[Акегедо1и et а!., 1994] "" 150 770 59 3.9 28

Баренцево море, 1.42 2.5 8.5 31 7.0 18.5 0.68

Карское море, 0.88 1.5 5.3 17 3.6 9.2 0.39

Море Лаптевых, 0.66 1.1 3.6 13.3 2.0 5.1 0.23

Восточно-Сибирское море, 0.91 1.6 5.4 15 3.1 8.1 0.36

Чукотское море, 0.59 1.0 3.6 9.5 2.1 5.3 0.24

Сравнение вкладов атмосферных аэрозолей и впадающих рек (вдали от устьевых зон)

Море Лаптевых Реки, т год"1 13.5 60 26 135 160 0.65

Атмосфера/реки 3/40 1/20 1/3 1/50 1/30 1/3

Карское море Реки, т год"1 - 100 22.1 - 205 0.91

Атмосфера/реки - 1/20 1/2 - 1/50 2/5

Количество микроэлементов в водной взвеси, выносимой наиболее крупными реками (Лена, Яна и Хатанга) в море Лаптевых, оценено по данным [Оогёееу е1 а1., 1996] о средних годовых потоках воды и по экспериментальным данным [Яа-с1юИ, 1999] о составе взвеси этих рек. Данные о составе вод, выносимых реками Обь и Енисей в Карское море, были взяты из [рогёееу, 2002]

Было учтено, что лишь около 5 % взвеси, содержащейся в речной воде, проникает в морские воды за пределы устьевой зоны (так называемого маргинального фильтра) [Лисицын, 1994]. Роль такого фильтра играет целый комплекс физических и химических процессов, происходящих при смешивании пресной и соленой

воды вблизи впадении реки в море и приводящих к эффективному осаждению водной взвеси в пространстве до первых десятков тысяч квадратных километров вблизи устья Сравнение вкладов атмосферы и речного стока делалось в предположении, что суммарная площадь маргинальных фильтров впадающих рек составляет приблизительно 10% от площади соответствующего моря

Из табл. 4 видно, что для каждого микроэлемента потоки, поступающие в воды центральной части рассматриваемых морей из атмосферы и с водами впадающих рек, сравнимы между собой Отметим, что относительный аэрозольный вклад свинца и кадмия значительно выше, чем остальных элементов, и в Карском море он составляет около половины вклада речного стока таких крупных рек, как Обь и Енисей Такое выделение этих двух элементов связано с тем, что в арктической атмосфере именно РЬ и Сс1 имеют в большей степени антропогенное происхождение, чем остальные четыре элемента. А в рамках нашего подхода оцениваются атмосферные концентрации и потоки на поверхность только антропогенных составляющих аэрозоля или антропогенных долей концентраций примесей смешанного происхождения. Реальные же средние потоки на поверхность остальных четырех элементов могут быть значительно выше (за счет составляющих природного происхождения), и атмосферные вклады этих элементов в состав морской воды тоже могут оказаться сравнимыми с вкладом речного стока.

В [АМАР,1997] отмечалось, что в удаленных районах Арктики средние уровни атмосферных концентраций и выпадений антропогенных примесей пока ниже порогов, опасных для флоры и фауны региона Однако необходимо иметь в виду, что большую часть года осаждение загрязнений из атмосферы происходит на лед, который на огромной территории СЛО накапливает их, медленно перемещая от побережья Сибири вокруг Северного полюса и затем выносит через пролив Фрама в Северную Атлантику. Именно там при таянии льдов происходит интенсивная разгрузка арктических запасов антропогенных веществ, осевших из атмосферы.

Осаждаясь на поверхность СЛО, атмосферные аэрозоли участвуют в целом ряде физических, химических и биохимических процессов [Лисицын, 2004] Процессы, происходящие со взвесью от момента ее попадания в морскую воду до связывания в донных осадках, весьма многообразны - от биохимических преобразований планктоном и бентосом до механического осаждения продуктов этой переработки и самих частиц взвеси На процесс осадконакопления влияют также течения, волнение на поверхности (для прибрежных зон), глубина, рельеф дна и многие другие климатические и геофизические факторы [Айбулатов, 2003]. В результате скорость накопления и качество донных отложений в разных частях СЛО и в его морях могут сильно различаться.

Продолжая сравнение Карского моря с морем Лаптевых, отметим, что они существенно отличаются по климатическим и геофизическим характеристикам, которые влияют также на процессы образования донных осадков В частности, в Карском море, где льды преимущественно однолетние, аэрозоли, выпавшие на лед, при таянии попадают в воду и влияют на состав водной взвеси именно самого Карского моря (с точностью до морских течений, связывающих его с Баренцевым морем)

При этом небольшие скорости течения и большая глубина Карского моря способствуют накоплению загрязнений на его дне. Наоборот, из м Лаптевых, как говорилось ранее, льды разносят загрязнения по всей территории СЛО. Поэтому можно сказать, что аэрозоли, выпадающие на поверхность Карского моря, имеют локальное значение, тогда как аэрозоли, попавшие на поверхность м Лаптевых, могут оказать свое влияние в других районах Арктики и даже внести свой вклад в состав вод Северной Атлантики.

До недавнего времени роль атмосферы в процессе загрязнения водных объектов арктического региона недооценивалась Однако наши исследования показали, что для ряда антропогенных химических элементов вклад атмосферы может оказаться определяющим, особенно в центральных частях самого Северного Ледовитого океана и его морей.

Пятая глава посвящена исследованию долговременных тенденций и трендов (направленных изменений) в условиях переноса воздушных масс и формирования антропогенных примесей в арктической атмосфере. На рубеже второго и третьего тысячелетий в СПО наблюдались изменения целого ряда геофизических параметров (температура воздуха, осадки, граница вечной мерзлоты и т. д.) [АМАР, 2002; Израэль и др., 2002], указывающие на климатические сдвиги в Северном полушарии. Однако с точки зрения климатологии 10-летние ряды геофизических данных, которые рассматривались в главах 3 и 4, слишком коротки для выявления значимых подвижек в изучаемых процессах. Наши исходные данные дают возможность в некоторых случаях рассмотреть условия циркуляции атмосферы в СПО в течение интервала времени до 20 лет (с 1981 по 2000 гг.). Целью данной части работы было изучение изменений источников и стоков антропогенных аэрозольных примесей в атмосфере Арктики и влияния этих изменений на средние характеристики загрязнения арктической атмосферы в последние 20 лет XX столетия. Основные результаты этих исследований опубликованы в работах [32, 33].

В каком направлении и посредством каких механизмов изменения климата могут повлиять на загрязнение арктической атмосферы? Как было показано в главе 1, оптимальный режим для дальнего перепоса антропогенных примесей в Арктику обусловлен специфическими метеорологическими условиями, существующими в СПО в холодную часть года, - это заснеженная или ледяная подстилающая поверхность, почти повсеместные и почти постоянные мощные приземные инверсии температуры, низкая влажность, малое количество осадков и др. Разрушение или уменьшение повторяемости этих условий при переходе к теплому сезону приводят к резкому падению концентраций антропогенных составляющих арктической атмосферы к лету.

При тенденции к потеплению возможны аналогичные эффекты: 1) если арктический фронт в среднем будет смещаться к северу, то число регионов-источников, влияющих на загрязнение арктической атмосферы, может сократиться (рис 2); 2) если температурные инверсии в приземном слое атмосферы СПО станут менее интенсивными, а их повторяемость уменьшится, то более интенсивное перемешивание в приземном слое воздуха должно увеличить скорость осаждения примесей на поверхность; 3) если средняя граница снежного покрова будет смещаться

к северу, а сроки снегозалегания сократятся, то увеличится скорость сухого осаждения примесей на поверхность; 4) если влажность, количество туманов и осадков (особенно дождевых) в арктической атмосфере будут увеличиваться, то повысится эффективность осаждения примесей осадками. Все перечисленные явления должны снижать уровень загрязненности атмосферы Арктики, причем последние три должны приводить к сокращению длительности и дальности переноса примесей в СПО. Однако учет в модельных расчетах изменений скорости осаждения примеси на подстилающую поверхность возможен только при экспериментальном подтверждении этого предположения.

В разделе 5.1 представлены рассматриваемые многолетние ряды данных и подходы к их анализу. Нами изучались: (¡) пространственные различия (по трем точкам в Российской Арктике) рассматриваемых процессов и характеристик весной на протяжении 15 лет с 1981 по 1995 г.; (п) сезонные различия (по четырем месяцам года) этих же процессов и характеристик для одной географической точки МЛ на протяжении 15 лет с 1986 по 2000 г.; (ш) 20-летние изменения в процессах переноса воздуха в центральную часть Российской Арктики в апреле с 1981 по 2000 гг. (объединяя в единый массив все имеющиеся для этого месяца обратные траектории для СЗ и МЛ).

Изменения в процессах воздухообмена рассматриваются в разделе 5.2. В конце XX века перестройка циркуляционных процессов в атмосфере СПО происходила в направлении увеличения роли зональных и уменьшения роли меридиональных переносов воздушных масс (рис. 6А), что соответствует результатам [Виноградова и др., 2000; Бышев и да., 2002] Это привело к ослаблению воздухообмена северных районов России с территорией Евразии и повысило вероятность перемешивания воздуха в пределах арктического региона Особенно ярко эти закономерности проявляются в весеннее время года. Кроме того, весной и осенью постепенно уменьшалось число обратных траекторий, частично расположенных южнее 60°Ы, что можно рассматривать как косвенное подтверждение смещения в эти сезоны арктического фронта к северу.

В разделах 5.3 и 5 4 рассматриваются изменения в источниках и стоках примеси в арктической атмосфере В результате изменений в процессах воздухообмена произошло перераспределение вкладов крупных промышленных регионов-источников в содержание различных антропогенных микроэлементов в аэрозоле арктической атмосферы. В процессах, очищающих атмосферу Арктики, усилилась роль осаждения примесей на подстилающую поверхность, а значение выноса примесей воздушными массами за пределы арктического региона уменьшилось.

Изменения в источниках и стоках антропогенных аэрозольных примесей в атмосфере Арктики (только за счет изменения циркуляции атмосферы, без учета снижения эмиссии регионов-источников) привели к изменению средних концентраций ряда антропогенных микроэлементов и их потоков на поверхность (раздел 5 5), а также несколько изменило сезонный ход этих характеристик В частности, весной в последние 20 лет XX века в центральной части Российской Арктики средний уровень содержания антропогенных составляющих в атмосферном аэрозоле

= 0 90

Г = 0.51

»/1 с- о\ »л о

00 оо 00 сл о\

.л V) о\ ,—1 м

00 00 00 ео 00 о> о*

о\ о\ о Оч о\ о\

г-н 1—1

2 1 8

1.6 н

1 2 Н 1

0.8 0.6 04

02 1 0

00 о о) •ч- ю 00

00 Оч а\ о\ Оч

.Л

00 00 00 00 00 Оч

о\ а о\ о\ сл сл

0.76 Я2 = 0 70 Я2 = 0 83

о о о <ч

г> С\

Рис. 6. 20-летние тренды для весны в центре Российской Арктики (объединение данных для СЗ и МЛ): А - повторяемость поступления воздуха с разных территорий, Б - средние атмосферные концентрации микроэлементов. Прямые - линейные тренды соответствующих временных зависимостей. Я2 - коэффициент достоверности аппроксимации.

понижался (рис. 6Б) Этот результат качественно подтверждается, например, экспериментальными данными о снижении в среднем на 40% содержания сажи (ВС) в атмосфере Канадской Арктики за период 1989- 2000 гт [БЬагта И а1, 2002].

Что же касается средних годовых выпадений рассматриваемых микроэлементов из атмосферы на поверхность в Арктике, то они не могли значительно измениться только лишь за счет перестройки циркуляционных процессов в атмосфере СПО. Если же принять во внимание снижение мощностей антропогенных выбросов в Европе и в промышленных районах бывшего СССР, происходившее в 90-х годах, то можно с уверенностью утверждать, что средние годовые потоки антропогенных аэрозольных примесей на поверхность в Арктике в последние 15 лет прошлого столетня уменьшались.

При сохранении основных тенденций современных климатических изменений в Северном полушарии эффективность переноса антропогенных примесей воздушными потоками от крупных индустриальных областей в Арктику постепенно будет снижаться. В результате роль атмосферы как канала поступления загрязнений в арктический регион должна уменьшиться. При этом все большее количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу в крупных индустриальных регионах, будет осаждаться на поверхность, не доходя до самых северных областей, загрязняя почву и водные объекты в среднеширотных и приарктических районах. Кроме того, оттаивание почвы на части территорий, прежде относящихся к зоне вечной мерзлоты, будет сопровождаться попаданием аккумулированных там (за многие годы) антропогенных составляющих в воды рек, впадающих в моря Северного Ледовитого океана. Поэтому роль речного стока как механизма загрязнения окружающей среды Арктики в целом будет возрастать.

В заключении резюмируются основные результаты работы и формулируются наиболее значительные выводы из проведенного исследования: 1 Получен первый и единственный для Российской Арктики многолетний ряд экспериментальных данных об элементном составе атмосферного аэрозоля в весеннем сезоне. Сформированы представления о природе различных микроэлементов в изучаемом аэрозоле, выделены элементы преимущественно терриген-ного (А1, Ре, Мл), морского (Ыа, С1, Вг) и антропогенного (БЬ, Со, 2л\) происхождения. В ряде случаев идентифицированы крупные промышленные регионы, расположенные в Западной и Восточной Европе, на Кольского п-ове, в районе Норильска, в Японии и в Северной Америке, являвшиеся источниками антропогенных составляющих аэрозоля в Российской Арктике.

2. Предложена и разработана методика оценки многолетних средних характеристик источников и стоков антропогенных примесей в арктической атмосфере, предполагающая использование результатов статистического анализа больших массивов прямых и обратных траекторий переноса воздуха, а также многолетних средних значений метеорологических параметров арктической атмосферы.

3. Оценены средние концентрации (и их сезонные изменения) ряда антропогенных микроэлементов в атмосфере Российской Арктики. Впервые учтено и оценено накопление антропогенных микроэлементов в воздухе Арктики в холодные сезоны. Сравнение с экспериментальными значениями показало, что зимой и вес-

ной средний уровень загрязненности атмосферы приблизительно одинаков на всем пространстве арктического региона.

4 Выявлены 4 промышленных региона - Северная Европа, Кольский п-ов, Урал и Норильск, - вносящие максимальные вклады в загрязнение атмосферы в западной и центральной частях Российской Арктики и конкурирующие друг с другом по значимости для разных мест и сезонов, а также в отношении разных примесей Показано, что во все сезоны года вклад североамериканских промышленных областей в загрязнение атмосферы тихоокеанского сектора Арктики является определяющим (по сравнению с евроазиатскими источниками).

5 Изучены механизмы очищения арктической атмосферы от загрязнений и оценены их средние соотношения в разные сезоны. Показано, что в холодную часть года вклад осаждения аэрозолей снегом незначителен, при этом зимой наиболее эффективен вынос примесей воздушными массами за пределы Арктики, а весной эффективности сухого осаждения и выноса воздушными массами приблизительно одинаковы. Наоборот, в теплые сезоны очищение арктической атмосферы происходит преимущественно в результате осаждения примесей на поверхность внутри региона, причем преобладает вымывание осадками. В целом за год количество антропогенной примеси, уносимое из Арктики воздушными потоками, в среднем приблизительно равно ее массе, оседающей на поверхность внутри арктического региона.

6 Оценены средние потоки (и их сезонные изменения) антропогенных микроэлементов из атмосферы на подстилающую поверхность в Российской Арктике, в том числе сделаны оценки их годовых выпадений на поверхность арктических морей России Показано, что средний годовой вклад атмосферных аэрозолей в загрязнение свинцом и кадмием вод центральной части моря Лаптевых и Карского моря, соответственно, может достигать 30 и 50 % от вклада речного стока. При экстраполяции полученных значений вертикальных потоков на всю территорию Арктики показано, что в среднем за год антропогенный поток рассматриваемых микроэлементов на всю поверхность Северного Ледовитого океана составляет менее 2% от их суммарных выбросов в атмосферу всеми промышленными регионами Европы и азиатской части России

7 Изучены долговременные изменения в процессах воздухообмена в СПО в конце XX века, результатом которых было перераспределение вкладов источников загрязнений, а также различных каналов очищения арктической атмосферы Это привело к изменению средних атмосферных концентраций ряда антропогенных микроэлементов и их потоков на поверхность в Арктике В частности, по нашим данным весной в последние 20 лет XX века в центральной части Российской Арктики уровень содержания антропогенных составляющих в атмосферном аэрозоле понижался В целом современные изменения климата в Северном полушарии (при их сохранении в дальнейшем) должны постепенно приводить к снижению эффективности переноса антропогенных примесей воздушными потоками из средних широт в Арктику, уменьшая тем самым роль атмосферы как канала поступления загрязнений в арктический регион

Работа частично была выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда фундаментальных исследований (гранты №№ 93-05-12100, 98-05-279, 96-0500043, 00-05-64389, 00-15-98623) и Лаборатории им. О.Ю. Шмидта, ОЖ (проект ИЗО-1257).

_В заключение автор выражает глубокую признательность |А.И. Воскресен-|

|скому| и В.Н Капустину - инициаторам этой работы, а также А.П. Лисицыну и В П Шевченко, без внимания и поддержки которых эта работа вряд ли была бы завершена. Хочу также поблагодарить всех моих соавторов и отдельно И.П. Малкова за помощь в организации экспериментальных работ в 80-х годах и А А. Клювитки-на - безотказного помощника при оформлении рукописи.

Литература:

Айбулатов Н А Экологическое эхо холодной войны в морях Российской Арктики // М. ГЕОС, 2000. - 307 с

Белоусов С Л, Пагава Т С Расчет траекторий воздушных частиц // Отраслевой фонд алгоритмов и программ «Гидрометслужба» 1998. № 257244 8 00150-01 13 Биненко В И, Иванов В А, Петрухин В А Аэрозольные измерения в Арктике и в районе вулканов // Первый глобальный эксперимент ПИГАП Л ■ Гидрометеоиздат, 1981 Т 2 С. 101- 106.

Брязгин Н Н Характеристики осадков в Российской Арктике, влияющие на удаление загрязнений из атмосферы II Тр ААНИИ С.- Петербург.' Гидрометеоиздат, 1998. Т. 439 С 135-148

Бурова Л П Влагосодержание инверсионных слоев атмосферы в Арктике // Тр ААНИИ

Л Гидрометеоиздат, 1981 Т 370 С 111-130 Вызова Н Л , Гаргер Е К , Иванов В Н Экспериментальные исследования атмосферной

диффузии и расчеты рассеяния примеси Л • Гидрометеоиздат, 1991, 278 с Бышев В И, Кононова Н К , Нейман В.Г, Романов Ю А Особенности динамики климата

Северного полушария в XX столетии//ДАН 2002 Т 384 №5 С 674-681 Виноградова Г М , Завалишин Н Н, Кузин В И Изменчивость сезонных характеристик климата Сибири в течение XX века // Оптика атмос и океана. 2000 Т 13 № 6-7 С 604- 607.

Гальперин М В , Софиев М, Гусев А, Афиногенова О Подходы к моделированию трансграничного загрязнения атмосферы Европы тяжелыми металлами М, ЕМЕП/МСЦ-В, 1995 Отчет 7/95. 85 с Израэль Ю А, Павлов А В , Анохин Ю А Эволюция криолитозоны при современных изменениях глобального климата // Метеорология и гидрология 2002 № 1 С 22-34 Климатический режим Арктики на рубеже XX и XXI вв // Л. Гидрометеоиздат, 1991 200с.

Лисицын АП Маргинальный фильтр океанов // Океанология 1994 Т 34 № 5 С 735747.

Лисицын А П Потоки осадочного вещества, природные фильтры и осадочные системы

«живого океана»//Геология и геофизика 2004 Т 45 № 1 С 15-48. Натурный А П, Тимерев А А, Егоров С А Пространственно- временное поведение инверсионного слоя в нижней тропосфере Арктики//ДАН 1991 Т. 319 № 5. С 11101113

Остромогильский А X, Петрухин В А Тяжелые металлы в атмосфере источники поступления и методы оценки их влияния // Мониторинг фонового загрязнения природных сред Л Гидрометеоиздат, 1984 Вып 2 С 56-70 Рационов В Ф , Брязгин Н Н , Александров Е И Снежный покров в арктическом бассейне

С -Пб Гидрометеоиздат, 1996 - 124 с Сакунов Г Г, Тимерев А А, Бартенева О Д Аэрозольно-оптические характеристики атмосферы арктических районов//Метеорология и гидрология 1990 №2 С 65-71

Akeredolu F А, Barrie L А, Olson М Р et al The flux of anthropogenic trace metals into the Arctic from the mid-latitudes in 1979/80 // Atm Environ 1994. V. 28 No 8. P. 15571572.

AMAP Arctic Pollution Issues A State of the Arctic Environment Report Oslo AMAP, 1997 188 p.

AMAP Arctic Pollution 2002 Oslo, Norway AMAP, 2002 111 p

BarneLA Arctic air pollution an overview of current knowledge//Atm Environ. 1986 V 20 No 4. P 643- 663

Barrie L A Occurrence and trends of pollution in the Arctic troposphere // NATO ASI Series

1996 V 143 P 93- 129 Berg T , Hjellbrekke A - G, Skjelmoen J E Heavy metals and POPs within the ECE region //

EMEP/CCC-Report 8/96 0-95038 NILU, Norway, 1996 187 p Gordeev V Heavy metals in the Russian Arctic Rivers and some of their estuaries concentrations and fluxes // Proc of AMAP Workshop on Sources, Emissions and Discharges / Ed by JM Pacyna NILU OR 3/2002 2002 No 3 P 79- 100 Gordeev V V, Martin J M , Sidorov I S , Sidorova M V A reassessment of the Eurasian river input of water, sediment, major elements, and nutrients to the Arctic Ocean // Amer J Sci 1996. V 296 P 664-691. Heintzenberg J, Tuch T , Wehner В , et al Arctic haze over Central Europe // Tellus 2003 V

55B No. 3. P 796- 807. Kahl J D, Harris J.M , Herbert G A, and Olson M P Intercomparison of three long-range trajectory models applied to Arctic haze // Tellus 1989 V. 41(B). No 5 P. 524- 536. Mitchell J M Jr Visual Range in the polar regions with particular reference to the Alaskan Arctic

//J. Atm. Terr. Phys 1957. Spec Suppl. P 195-211 Pacyna J M Source inventories for atmospheric trace metals // Atmospheric Particles, Ed by

RM Harrison and R Van Grieken, 1998 P 385-423 Pacyna J M, Ottar В , Tomza U, and Maenhaut W Long-range transport of trace elements to

Ny-Alesund, Spitsbergen // Atm Environ 1985 V 19 No 6 P 857-864 Pacyna J M, Semb A, and Hanssen J E Emission and long-range transport of trace elements in

Europe//Tellus 1984. V 36B No 3 P 163-178 Rachold V Major, trace and rare earth element geochemistiy of suspended particulate material of East Siberian rivers draining to the Arctic Ocean // Land-Ocean systems in the Siberian Arctic Dynamics and history / Ed byL Timokhov Berlin Springer-Verlag, 1999 P 199 -222

Rahn К A, Lewis N F , Lowenthal D H, Smith DI Noril'sk only a minor contributor to Arctic

haze//Nature 1983 V 306 No 5942 P 459-461 Rahn К A, Lowenthal D H Elemental tracers of distant regional pollution aerosols // Science 1984 V 223 P 132-139.

Serreze M С, Box J E, Barry R.G, Walsh J E Characteristics of Arctic synoptic activity, 19521989 // Meteorol. Atmos Phys. 1993 V. 51. P 147- 163.

Sharma S , Sirois A, Cachier H, Barrie L A Long term trends in atmospheric black carbon in the Canadian Arctic // Joint CACGP/IGAC 2002 Int Symposium. 2002 18-25 Sept , Crete, Greece. P 153

Shaw G E Evidence for a central Eurasian source area of Arctic haze in Alaska // Nature 1982 V 299 No 5886 P 815-818

Shaw G E Chemical air mass systems in Alaska//Atm Environ 1988 V 22 No 10 P 22392248

Shaw GE The Arctic Haze Phenomenon // Bull Amer Meteorol Soc 1995 V76 No 12 P 2403-2413

Sirois A, Barrie L A Arctic lower tropospheric aerosol trends and composition at Alert, Canada 1980- 1995//J Geophys Res. 1999. V 104. No D9 P 11,599-11,618

Smakhtin L A, Filippova N V, Shokel E S. The use of universal comparator method in large-scale INAA//J Radioanal. Nucl. Chem, Letters 1991 V 155 P. 1-8

Tarrason L, Barrett К, Erdman L., Gusev A Atmospheric Supply of nitrogen, lead and cadmium to the Baltic Sea EMEP Summary Modelling Report for 1991-1995 ЕМЕР/ MSC-W, 1997. 40 p

Основные результаты диссертации опубликованы автором в работах

1 Виноградова А А , Малков И П, Назаров Б И и др Некоторые результаты исследования состава приземного аэрозоля арктических районов // Изв АН СССР ФАО 1987 Т

23 № 5 С 519-524

2 Виноградова А А , Малков И П, Назаров Б И, Полиссар А В Об определении путей переноса антропогенного аэрозоля в северные районы// Изв АН СССР ФАО 1988 Т

24 № 7 С 680-686

3 Виноградова А А Арктический аэрозоль загрязнения, микроструктура и оптические свойства//ПрепринтИФАРАН М, 1992 №2 47с

4 Виноградова А А, Малков И П, Полиссар А В , Храмов Н.Н Элементный состав приземного атмосферного аэрозоля арктических районов России // Изв АН ФАО 1993 Т. 29. № 2 С 164-172

5 Виноградова А А Микроэлементы в составе арктического аэрозоля (обзор) // Изв АН ФАО 1993 Т 29 №4 С 437-456

6 Vinogradova А А, Malkov IР , Polissar А V Investigation of the Arctic aerosol pollution // Optical Monitoring of the Environment SPIE 1993 V 2107 P 203-211

7 Виноградова A A, Полиссар А В Элементный состав аэрозоля в атмосфере центральной части Российской Арктики//Изв АН ФАО 1995 Т 31 №2 С 264-274

8 Виноградова А А Элементный состав атмосферного аэрозоля Восточной Арктики // Изв АН ФАО 1996. Т 32 № 4 С. 479-486

9 Виноградова А А , Егоров В А О возможностях дальнего атмосферного переноса загрязнений в Российскую Арктику И Изв АН ФАО 1996 Т. 32 № 6 С. 796-802

10 Виноградова А А Атмосферный перенос антропогенных примесей в центральную часть Российской Арктики//Экологическая химия 1996 Т.5. № 1 С 3-10

11 Kuusk V V., Pronin АА, Radionov V F, Savchenko A.V., Shevchenko V.P , Smirnov V V., Vinogradova A A The short- and long-range variations of dispersal and chemical composition of Arctic aerosols II Nucleation and Atmospheric Aerosols Ed by Markku Kulmala and

Paul E Wagner (Proc of the Fourteenth Int Conf on Nucleation and Atmospheric Aérosols) Pergamon ,1996 P 546-549.

12 Виноградова A A, Егоров В A Оценка вкладов промышленных регионов Северного полушария в загрязнение атмосферы Российской Арктики // Изв АН. ФАО 1997 Т 33 № 6 С 750- 757

13 Виноградова А А Атмосферный перенос пассивных примесей в разные части Российской Арктики в весеннее время года//ДАН 1997 Т 355 №5 С 677-679

14 Шевченко В П , Виноградова А А и др Распределение и состав аэрозолей Западной Арктики//ДАН. 1997 Т 355 № 5 С. 673-676.

15 Shevchenko V Р , Ivanov GI, Vinogradova A A., Burovkin А А, Grudinova L Ya. Composition of aérosols over the North-Western Kara and Barents Seas in august-october 1994 // Proc of the Russian-Norwegian Workshop - 95 Norsk Polarinstitutt, Oslo, 1997. P 359362

16 Шевченко В П , Виноградова А А, Иванов Г И, Серова В.В Состав морского аэрозоля в Западной части Северного Ледовитого океана//Изв АН ФАО 1998 Т 34 № 5 С 664-668

17 Виноградова А А, Пономарева Т Я Воздухообмен в Российской Арктике весной и летом 1986- 1995 гг //Изв АН ФАО 1999 Т 35 № 5 С 588-595

18 Виноградова А А, Пономарева Т Я Источники и стоки антропогенных пассивных примесей в атмосфере Российской Арктики весной и летом // Изв АН ФАО 2000 Т 36 №3 С 357-365.

19 Виноградова А А, Шевченко В.П, Лисицын А П Атмосферные аэрозоли Арктики-состав, источники и выпадения // Труды Международной конференции "Физика атмосферного аэрозоля", Россия, Москва, 12-17 апреля 1999 г M АО "Диалог-МГУ", 1999 С 102-110.

20 Shevchenko V P , Vinogradova A A., Ivanov GI, Lisitzin A P , Serova V V The composition of aérosols in the marine boundary layer over the St Anna Trough and the Barents Sea // Berichte zur Polarforschung. 1999 V 342 P 15-26

21 Vinogradova A A Anthropogenic pollutants in the Russian Arctic atmosphère- sources and sinks in spring and summer // Atm Environ 2000 V 34. Nos. 29-30 P 5151-5160

22 Шевченко В П, Лисицын А П, Виноградова А. А, Смирнов В В , Серова В В , Штайн Р Аэрозоли Арктики - результаты десятилетних исследований // Оптика атмосферы и океана 2000 Т 13 №6-7 С 551- 576

23 Виноградова А А, Пономарева Т Я Баланс антропогенных пассивных примесей в атмосфере Российской Арктики весной и летом//ДАН 2000 Т 372 № 4 С 541-543

24 Шевченко В П., Лисицын А.П, Виноградова А А. и др Состав аэрозолей над Северным Ледовитым океаном // Международная аэрозольная конференция, посвященная памяти А Г Сутугина (Москва, 26-30 июня 2000 г )• Труды конференции - М. РИЦ МГИУ, 2000 С 172 - 194

25 Виноградова А А, Пономарева Т Я. Баланс антропогенных примесей в атмосфере Российской Арктики зимой и осенью//ДАН. 2001 Т. 376 №5 С 671-674.

26 Виноградова А А., Пономарева Т Я Сезонные изменения атмосферных концентраций и выпадений антропогенных примесей в Российской Арктике // Изв. АН ФАО 2001. Т 37 № 6 С 761- 770.

27 Виноградова А А , Пономарева Т Я Очищение арктической атмосферы путем выноса загрязнений в средние широты // Оптика атмосферы и океана 2001 Т 14 № 6-7 С 505-509

28 Виноградова А А, Бурова JIП О механизмах очищения арктической атмосферы // ДАН. Т. 379. №3 С. 377-380.

29 А А Виноградова, В.П Шевченко, Т.Я Пономарева, А.А Клювиткин. Вклад атмосферных аэрозолей в загрязнение вод моря Лаптевых // Оптика атмосферы и океана 2002 Т 15. № 5. в печати.

30 Шевченко В П , Лисицын А П, Виноградова A.A., Серова В В., Штайн Р Потоки фэ-розолей на поверхность Северного Ледовитого океана и их роль в осадконакоплении и в формировании природной среды Арктики // Опыт системных океанологических исследований в Арктике / Под ред А.П Лисицына, M H. Виноградова, Е А. Романкевича / М,-Научный Мир, 2001 С 385-393.

31 Shevchenko V, Lisitzin А, Vinogradova А, Stein R Heavy metals in aerosols over the seas of the Russian Arctic//Sei of the Total Environ 2003 V 306 P 11-25

32 Виноградова А А Многолетние изменения в процессах загрязнения арктической атмосферы //Изв АН ФАО. 2003. Т. 39. № 6. С 799- 808

33 Виноградова A.A., Шевченко В П.. Пономарева Т Я, Клювиткин A.A. Тренды 15-легних изменений в процессах переноса воздушные масс и антропогенных аэрозольных примесей в районе м. Лаптевых // Оптика атмосферы и океана 2003 Т 16 №5-6 С. 426-431

34 Шевченко В П , Лисицын А П, Виноградола А А и др Новый взгляд на влияние эоло • вого переноса на современное морское осадконакопление и окружающую ореду в Арктике - результаты исследования аэрозолей и снежного покрова '/ Новые идеи в океанологии / Под ред ME Виноградова, С.С Лашю/М Наука, 2004 В печати

35 Шевченко ВП, Штайн Р, Виноградова А А и др Элементный состав аэрозолей в приводном слое атмосферы над морем Лаптевых в июле-сентябре 1995г // Океанология 2004 Т 44 № 3 С 505- 513

РНБ Русский фонд

2006-4 23202

Типография «ЮСК-ПОЛИГРАФИЯ» Подписано в печать 10.09.2004г. Усл.печл. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ 681. Тел.: 963-41-11,964-31-39 /

107258, Москва. ул.Краснобогатырекая 90.

2 7 СЕНШ

Содержание диссертации, доктора географических наук, Виноградова, Анна Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АТМОСФЕРА - ОДИН ИЗ КАНАЛОВ ПОСТУПЛЕНИЯ АНТРОПОГЕННОГО ВЕЩЕСТВА В АРКТИКУ (ПО ЛИТЕРАТУРНЫМ ДАННЫМ).

1.1. Перенос воздушных масс и примесей в северной полярной области в разные сезоны года.

1.1.1. метеорологические характеристики арктической атмосферы.

1.1.2. синоптические процессы и перенос воздушных масс.

1.1.3. осаждение аэрозольных примесей на поверхность.

1.1.4. возможности дальнего переноса примесей в Арктику.

1.2. Микроэлементы в составе арктического аэрозоля (экспериментальные результаты).

1.2.1. химические элементы различной природы.

1.2.2. сезонные изменения атмосферных концентраций элементов разной природы.

1.2.3. уровень атмосферных концентраций микроэлементов в Арктике и их долговременные изменения.

1.2.4. выпадение антропогенных микроэлементов на поверхность в Арктике.

1.3. Антропогенная эмиссия микроэлементов в атмосферу.

1.4. Воздействие антропогенных микроэлементов на окружающую среду в Арктике.

1.5. Выводы из главы 1.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА АТМОСФЕРНОГО АЭРОЗОЛЯ В РОССИЙСКОЙ АРКТИКЕ (НАШИ ИССЛЕДОВАНИЯ).

2.1. Постановка и методика экспериментов.

2.1.1. пункты и периоды наблюдений.

2.1.2. методики отбора и анализа аэрозольных проб.

2.1.3. подходы к изучению происхождения исследуемого аэрозоля по его элементному составу.

2.2. Средние характеристики элементного состава изучаемого аэрозоля.

2.2.1. средние концентрации микроэлементов в арктической атмосфере.

2.2.2. средние коэффициенты обогащения микроэлементов.

2.3. Корреляционный анализ состава аэрозольных проб.

2.3.1. корреляции концентраций и коэффициентов обогащения.

2.3.2. факторный анализ данных об элементном составе.

2.4. Происхождение аэрозоля отдельных проб: результаты синоптического анализа движения воздушных масс.

2.4.1. архипелаг Северная Земля.

2.4.2. остров Врангеля и станция СП-28.

2.4.3. морские экспедиции.

2.5. Происхождение аэрозоля отдельных проб: метод отношений концентраций элементов- трассеров.

2.5.1. основная идея метода и его апробация.

2.5.2. примененная нами методика сравнения отношений концентраций элементов-трассеров.

2.5.3. результаты идентификации регионов- источников антропогенных составляющих отдельных аэрозольных проб.

2.6. Выводы из главы 2.

ГЛАВА 3. СРЕДНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ В ПРОЦЕССАХ ДАЛЬНЕГО ПЕРЕНОСА ВОЗДУШНЫХ МАСС В РОССИЙСКУЮ АРКТИКУ И ИЗ НЕЕ ЗА ПЕРИОД С 1986 ПО 1995 ГОД.

3.1. Постановка задачи и методика анализа траекторий переноса воздушных масс.

3.1.1. пункты наблюдений и массивы траекторий.

3.1.2. надежность исходной информации и результатов.

3.1.3. классификация траекторий для применения к задаче переноса аэрозольных примесей в Арктику.

3.2. Средние закономерности в процессах воздухообмена Российской Арктики с окружающими территориями.

3.2.1. приход воздуха к пунктам наблюдений.

3.2.2. уход воздуха от пунктов наблюдений.

3.3. Межгодовая изменчивость в процессах воздухообмена.

3.4. Выводы из главы 3.

ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННЫЕ ОЦЕНКИ СРЕДНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ АРКТИКИ ЗА 10 ЛЕТ С 1986 ПО 1995 ГОД.

4.1. Методика оценок средних показателей загрязнения арктической атмосферы при использовании больших массивов траекторий переноса воздушных масс.

4.1.1. введение и расчет функции эффективности переноса примеси от источника к пункту наблюдений.

4.1.2. параметры и характеристики, необходимые для оценки ФЭП.

4.1.3. перераспределение примеси в арктической атмосфере.

4.1.4. подход к оценкам средней атмосферной концентрации примеси и ее потока на подстилающую поверхность.

4.2. Средние концентрации антропогенных микроэлементов в атмосфере Российской Арктики.

4.2.1. вклады отдельных регионов-источников, наиболее значимые источники загрязнения атмосферы Российской Арктики.

4.2.2. средние концентрации микроэлементов в арктическом воздухе.

4.3. Очищение арктической атмосферы от антропогенных аэрозольных примесей.

4.3.1. сравнение эффективностей трех механизмов очищения.

4.3.2. соотношение «вертикального» и «горизонтального» механизмов очищения для всей атмосферы Арктики.

4.3.3. баланс антропогенных микроэлементов в атмосфере Арктики.

4.4. Средние потоки антропогенных микроэлементов из атмосферы на подстилающую поверхность в Арктике.

4.5. Влияние длительности исходных траекторий движения воздушных масс на средние показатели уровня загрязнения арктической атмосферы.

4.6. Вклад атмосферы в загрязнение вод морей Российской Арктики.

4.7. Выводы из главы 4.

ГЛАВА 5. МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АРКТИЧЕСКОЙ АТМОСФЕРЫ В КОНЦЕ XX ВЕКА.

5.1. Современные изменения климата в Северном полушарии и антропогенное загрязнение атмосферы Арктики.

5.2. Изменения в процессах воздухообмена.

5.3. Изменения вкладов источников антропогенных микроэлементов.

5.4. Изменения в процессах очищения арктической атмосферы.

5.5. Изменения средних показателей загрязнения в Арктике.

5.5.1. Изменение концентраций антропогенных микроэлементов в атмосфе

5.5.2. Изменение потоков антропогенных микроэлементов на поверхность. 198 5.6. Выводы из главы 5.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Антропогенный аэрозоль над морями Северного Ледовитого океана"

Атмосфера и гидросфера - два канала, по которым осуществляется перенос вещества из средних широт в Арктику. При этом на территории Арктики происходит разгрузка воздушных потоков и речных вод от тех загрязнений, которые они накопили в среднеширотных районах, и особая уязвимость окружающей среды арктического региона определяется своеобразием миграции и поступления загрязняющих веществ в ее депонирующие среды. В этой связи немаловажным является изучение источников антропогенных микроэлементов в арктической атмосфере, а также механизмов ее очищения и степени воздействия на различные объекты природной среды Арктики.

До недавнего времени роль атмосферы в процессе загрязнения водных объектов арктического региона недооценивалась. Однако для ряда веществ и химических элементов, в частности, антропогенных, вклад атмосферы может оказаться определяющим, особенно в центральных частях самого Северного Ледовитого океана и его морей.

Осаждаясь на подстилающую поверхность (лед, снег, вода океана и его морей, суша островов и прибрежных территорий), принесенные воздушными массами антропогенные вещества воздействуют на окружающую среду Арктики, ее флору и фауну, влияя через пищевые цепи и на человека [АМАР, 1997; 2002]. При этом в холодных условиях Арктики целый ряд элементов окружающей среды (морской лед, донные осадки, мхи и лишайники, некоторые животные) обладают свойством накапливать загрязнения в течение многих лет. В результате антропогенная нагрузка на арктические экосистемы возрастает со временем.

Специфика климатических и метеорологических условий, существующих в северной полярной области (СПО), определяет своеобразие природных явлений, происходящих в этом регионе. В частности, свойства и состав атмосферного аэрозоля в Арктике во многом существенно отличаются от аналогичных характеристик атмосферы других широт. Большую часть года (200-300 дней в году) поверхность Северного Ледовитого океана (СЛО) и суши в Арктике скована льдом и скрыта слоем снега, поэтому влияние природных (терригенного и морского) локальных и региональных источников аэрозольного вещества на состав арктического аэрозоля на долгое время исключается. Своеобразие процессов трансформации аэрозоля и его влияния на окружающую среду в арктическом регионе связано также с изменениями ряда физических параметров атмосферы и подстилающей поверхности при переходе от полярной ночи зимой к летнему незаходящему солнцу и обратно. В результате создаются условия, при которых определяющее воздействие на природную среду Арктики оказывают атмосферные аэрозоли, в том числе и антропогенные, принесенные туда из сред неширотных районов планеты.

Несмотря на то, что последние 15-20 лет XX века ознаменовались активным изучением состава и свойств атмосферы Арктики, этих усилий оказалось недостаточно для выявления наиболее общих закономерностей в процессах воздействия деятельности человека на арктическую атмосферу и оценки возможных последствий этого явления. Поэтому в начале XXI века задача изучения временной и пространственной изменчивости уровня загрязнения атмосферы Арктики, а также источников и стоков этого загрязнения выделяется как одна из приоритетных в ряду исследований глобальных изменений климата и окружающей среды на нашей планете [АМАР, 1997; 2002; Мохов, 1999]. Это связано не только с возможными региональными изменениями природной среды арктических экосистем, но также с возможностью огромного и необратимого влияния этих изменений на все формы жизни далеко за пределами арктического региона [Климатический режим Арктики ., 1991; Алексеев и др., 2000].

Уже многие годы арктический атмосферный аэрозоль содержит не только природные составляющие, но и ряд веществ и химических элементов, происхождение которых связано с деятельностью человека в средних широтах Северного полушария. Послойные исследования ледников островов Северной Канады, Гренландии, Шпицбергена, Северной Земли обнаружили, начиная с 50-х годов XX века, возрастание их загрязненности продуктами человеческой деятельности в соответствии с увеличением выбросов антропогенных веществ в атмосферу.

Основными (по массе) антропогенными компонентами аэрозоля в Арктике являются сульфаты, органика и элементарный углерод - сажа. Воздействие этих веществ на окружающую среду неодинаково. Наличие сульфатов и органики в атмосфере приводит к загрязнению и закислению осадков и, соответственно, влияет на химический состав снега, льда, воды и почвы, на которые они выпадают. Что касается сажи, то она изменяет радиационный баланс атмосферы, влияя на оптические свойства тропосферы и подстилающей поверхности, и, следовательно, является важным климатообразующим фактором в Арктике.

Современные аналитические методы позволяют определять в аэрозольных пробах содержание еще около 40 химических микроэлементов, общая масса которых не превышает 5% от всей массы аэрозольного вещества. Однако изучение столь малых компонент оказалось весьма полезно не только с точки зрения воздействия отдельных (часто токсичных) элементов на окружающую среду. Многие из этих микроэлементов являются трассерами при исследовании происхождения аэрозоля, путей его дальнего переноса в атмосфере, процессов его трансформации и осаждения на подстилающую поверхность. Именно такие малые составляющие арктического аэрозоля были объектом наших исследований.

Еще в 40-50-х годах в весеннее время в окрестностях Аляски пилоты метеослужбы наблюдали замутненность атмосферы (с дальностью видимости до 8 км), названную «арктической дымкой» (Arctic haze) [Mitchell, 1957]. Совпадение в весеннее время положений максимумов в сезонных зависимостях коэффициента светорассеяния арктического воздуха и содержания в нем различных составляющих антропогенного происхождения привело к тому, что основной причиной образования дымок стало считаться загрязнение арктической атмосферы продуктами человеческой деятельности на материках вокруг CJIO [Barrie, 1986]. В результате к этому вопросу было привлечено внимание не только ученых, но и политиков.

Таким образом, к середине 80-х годов XX столетия (т.е. к началу наших исследований) только-только была осознана необходимость подробнейшего ^изучения свойств и состава арктического аэрозоля. Развитие к этому моменту экспериментальной и аналитической базы также позволило организовать такие исследования. На Аляске, в Гренландии, в Канадском и Норвежском секторах Арктики были начаты круглосуточные круглогодичные наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха, в том числе и за его элементным составом [Rahn, 1985]. В Российской Арктике в те годы на некоторых полярных станциях в отдельных экспедициях проводились измерения распределения аэрозольных частиц по размерам и спектральных характеристик арктической атмосферы [Сакунов и др., 1990]. Первые измерения элементного состава аэрозоля в Российской Арктике, проведенные в 1968 г. [Биненко и др., 1981], не повторялись до 1984-85 гг. (наши первые исследования на о. Врангеля [1]). Это было связано, с одной стороны, с недостатками экспериментальной базы, поскольку для работ в Арктике требовались уникальные высокообъемные пробоотборники и развитые методики обнаружения минимальных количеств отдельных химических элементов в аэрозольных пробах. С другой стороны, тормозом в развитии таких исследований была информационная закрытость СССР, когда научные работы в Арктике ограничивались, а их результаты подлежали цензуре и не публиковались в открытой печати.

Однако наша страна имеет северную границу, протянувшуюся вдоль половины побережья Северного Ледовитого океана, и оставлять такое огромное «белое пятно» на карте изучения Арктики в конце концов стало невозможно. Данные ученых западных стран свидетельствовали (по их мнению) о том, что российские промышленные комплексы, расположенные вблизи полярного круга (на Кольском п-ове и в районе Норильска) загрязняют атмосферу Арктики и приближают экологическую катастрофу в этом регионе [Shaw, 1982; Rahn et al., 1983]. В связи с этим возникла необходимость экспериментального исследования состава атмосферы в Российской части Арктики, изучения и прогнозирования воздействия российских промышленных областей на арктические экосистемы.

Наши исследования элементного состава аэрозоля, выполненные во второй половине 80-х годов на двух российских станциях, расположенных на арх. Северная Земля и на о. Врангеля, были первыми более или менее регулярными (в течение 5 лет) наблюдениями такого рода. Все они ограничивались лишь весенним сезоном, когда арктическая атмосфера содержит наибольшее количество антропогенных составляющих. К сожалению, отсутствие достаточного материального обеспечения не позволило в последующие годы продолжить эти исследования и организовать круглогодичные наблюдения за составом атмосферы в этих районах. Работы, проводимые с начала 90-х годов до настоящего времени в Российской Арктике на научно-исследовательских судах, являются эпизодическими, поскольку определяются режимом конкретных экспедиций, и почти все они приходятся на летне-осенний сезон, когда большая часть российских арктических морей открыта ото льда. Для получения же достоверной информации о закономерностях и особенностях в процессах загрязнения атмосферы необходимо анализировать многолетние непрерывные информационные массивы.

Полученные средние оценки уровня загрязненности арктической атмосферы были применены для определения вертикальных потоков ряда антропогенных микроэлементов на подстилающую поверхность в Арктике и вклада атмосферных аэрозолей в формирование состава водной взвеси арктических морей России.

Целью работы являлось определение уровня загрязненности атмосферы в Российской Арктике как по результатам экспериментального изучения элементного состава атмосферного аэрозоля, так и на базе модельных расчетов, а также оценка средних потоков антропогенных примесей из атмосферы на поверхность Северного Ледовитого океана и его морей.

Работа состоит из введения, пяти глав и заключения.

В первой главе рассматриваются особенности арктической атмосферы, определяющие направления и эффективность переноса воздушных масс и антропогенных примесей в СПО в разные сезоны года, а также обобщаются экспериментальные данные об элементном составе и свойствах арктического аэрозоля (по литературе).

Вторая глава содержит результаты экспериментальных исследований элементного состава аэрозоля в Российской Арктике, в которых автор принимала участие совместно с сотрудниками Института физики атмосферы им. A.M. Обухова РАН, Арктического и Антарктического научно-исследовательского института, Института экспериментальной метеорологии (г. Обнинск) и Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Особое внимание уделяется определению происхождения различных составляющих арктического аэрозоля, а также идентификации отдельных промышленных регионов-источников антропогенных компонент.

Третья глава посвящена изучению 10-летних средних характеристик процессов дальнего переноса воздушных масс в Российскую Арктику и из нее. Анализируются основные пространственные и временные закономерности в процессах воздухообмена между Российской территорией Арктики и средними широтами, а также межгодовые и сезонные особенности этих процессов.

В четвертой главе описывается примененный нами подход для оценок эффективности переноса примеси в атмосфере при статистической обработке большого количества траекторий движения воздушных масс. Приводятся численные оценки средних атмосферных концентраций и выпадений на подстилающую поверхность конкретных антропогенных микроэлементов как для отдельных сезонов, так и в целом за год. Выявляются наиболее значимые для Российской Арктики источники этих аэрозольных составляющих с учетом загрязненности самого арктического воздуха в холодную часть года. Впервые вклад горизонтального переноса примесей в ходе межширотного воздухообмена рассматривается как один из механизмов очищения арктической атмосферы, оценивается его эффективность в разные сезоны. Приводятся также оценки среднего вклада атмосферных аэрозолей в содержание антропогенных микроэлементов в водах морей Российской Арктики.

В пятой главе рассмотрено влияние долговременных (до 20 лет) изменений в процессах переноса воздушных масс в СПО на источники, стоки и средние концентрации антропогенных примесей в арктической атмосфере, а также на их потоки на подстилающую поверхность в Арктике. Выявлены основные тенденции современных изменений в процессах формирования примеси в атмосфере Арктики.

В заключении резюмируются основные результаты работы и формулируются наиболее значительные выводы из проведенного исследования.

• Впервые показано, что в среднем за год процесс выноса антропогенных примессй воздушными массами за пределы Арктики по эффективности очищения арктической атмосферы сравним с процессами, осаждающими примеси на подстилающую поверхность внутри региона, и изучены сезонные вариации в соотношении этих процессов.

• Впервые выполнены оценки средних многолетних значений (и их сезонных вариаций) атмосферных концентраций и выпадений на подстилающую поверхность в Российской Арктике ряда антропогенных микроэлементов, являющихся приоритетными для изучения с точки зрения их негативного воздействия на окружающую среду и человека.

• Изучены долговременные изменения в процессах воздухообмена в СПО в конце XX века, результатом которых были изменения в источниках и стоках антропогенных аэрозольных примесей в атмосфере Арктики, а также изменения средних атмосферных концентраций антропогенных микроэлементов и их потоков на подстилающую поверхность в арктическом регионе. Отмечено, что возможное снижение роли атмосферы как канала поступления антропогенных примесей в Арктику в условиях современного изменения климата должно привести к возрастанию вклада в этот процесс речного стока. Поэтому уменьшение антропогенной нагрузки на окружающую среду Арктики возможно лишь путем разработки, внедрения и реальной установки на промышленных предприятиях современных эффективных средств фильтрации и очистки продуктов, выбрасываемых в атмосферу и в водные объекты природной среды.

Возможные практические приложения результатов;

1. Полученные экспериментальные данные об элементном составе аэрозоля в атмосфере и оценки многолетних средних атмосферных концентраций и выпадений на поверхность антропогенных микроэлементов в Российской Арктике могут быть использованы при изучении условий существования и развития арктических экосистем, а также для верификации различных теоретических моделей и оценок.

2. Предложенный метод оценки потенциальной возможности конкретного промышленного региона влиять на состав атмосферы в Арктике дает перспективы для оценки, сравнения и регулирования воздействия существующих и новых промышленных объектов на арктическую атмосферу.

3. Полученные количественные оценки роли воздушных потоков в загрязнении и очищении природной среды Арктики в разные сезоны могут использоваться при изучении антропогенного воздействия на экосистему Арктики и климатических последствий этого воздействия.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации автором опубликовано

35 статей в отечественных и зарубежных научных журналах и еще около 30 тезисов докладов в трудах различных конференций и симпозиумов. Результаты работы неоднократно докладывались на семинарах лабораторий ААНИИ, ИО им. П.П. Ширшова РАН, НИФХИ им. Л.Я. Карпова, ИЭМ, ИФА им. A.M. Обухова РАН, а также на совещаниях и конференциях в нашей стране и за рубежом: на Европейской аэрозольной конференции в 1994 и 2001 гг., на 14-ой Международной конференции по нуклеации и атмосферным аэрозолям в 1996 г., на Российско - Германских совещаниях по проблемам моря Лаптевых в 1996 и 2000 гг., на Заседаниях Рабочей группы «Аэрозоли Сибири» в 1995, 1996 и 2000-2002 гг., на Российско - Норвежском совещании в Санкт-Петербурге в 1995 г., на Международной конференции "Физика атмосферного аэрозоля" (Москва, 1999 г.), на XIII Международной школе по морской геологии в 1999 г., на Международных совещаниях по взаимодействию между сушей и океаном в Российской Арктике (LOIRA) в Москве в 1999 и 2000 гг., на 6-ой конференции в рамках международного проекта по Глобальной атмосферной химии (IGAC) в Италии в 1999 г., на 2-ом Международном симпозиуме по загрязнению окружающей среды (в рамках проекта АМАР) в Финляндии в 2002 г., на заключительной научной конференции по проекту "Климатическая система Арктики" (ACSYS) в Санкт- Петербурге в 2003 г.

Личный вклад автора состоит (i) в постановке задачи и организации экспериментальных наблюдений за составом атмосферного аэрозоля в Российской Арктике во второй половине 1980-х годов, (ii) в проектировании высокообъемного пробоотборника для сбора аэрозольных проб в Арктике, (iii) в обработке и интерпретации экспериментальных результатов, полученных в ходе всех экспедиций, (iv) в создании, разработке и реализации методики оценки средних характеристик аэрозольного загрязнения арктической атмосферы по многолетним массивам траекторий переноса воздушных масс. При выполнении модельной части работы автор дважды была руководителем инициативных проектов, поддержанных РФФИ.

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Виноградова, Анна Александровна

Основные результаты работы:

1. Получен первый и единственный для Российской Арктики многолетний ряд экспериментальных данных об элементном составе атмосферного аэрозоля в весеннем сезоне. Сформированы представления о природе различных микроэлементов в изучаемом аэрозоле, выделены элементы преимущественно терригенного (А1, Ре, Мп), морского (№, С1, Вг) и антропогенного (БЬ, Со, Zn) происхождения. В ряде случаев идентифицированы крупные промышленные регионы, расположенные в Западной и Восточной Европе, на Кольского п-ове, в районе Норильска, в Японии и в Северной Америке, являвшиеся источниками антропогенных составляющих аэрозоля в Российской Арктике.

3. Оценены средние концентрации (и их сезонные изменения) шести антропогенных микроэлементов в атмосфере Российской Арктики. Сравнение с экспериментальными значениями показало, что зимой и весной средний уровень загрязненности атмосферы приблизительно одинаков на всем пространстве арктического региона. Впервые учтено и оценено накопление антропогенных микроэлементов в воздухе Арктики в холодные сезоны. 1

4. Выявлены 4 промышленных региона - Северная Европа, Кольский п-ов, Урал и Норильск, - вносящие максимальные вклады в загрязнение атмосферы западной половины Российской Арктики и конкурирующие друг с другом по значимости для разных пунктов наблюдений, разных сезонов и в отношении разных примесей. Показано, что во все сезоны года вклад североамериканских промышленных областей в загрязнение атмосферы тихоокеанского сектора Арктики является определяющим (по сравнению с евроазиатскими источниками).

5. Изучены механизмы очищения арктической атмосферы от загрязнений и оценены их средние соотношения в разные сезоны. Показано, что в холодную часть года вклад осаждения осадками незначителен, при этом зимой наиболее эффективен вынос примесей воздушными массами за пределы Арктики, а весной эффективности сухого осаждения и выноса воздушными массами приблизительно одинаковы. Наоборот, в теплые сезоны очищение арктической атмосферы происходит преимущественно в результате осаждения примесей на поверхность внутри региона, причем преобладает осаждение осадками. В целом за год количество антропогенной примеси, уносимое из Арктики воздушными потоками, в среднем приблизительно равно ее массе, оседающей на поверхность внутри арктического региона.

6. Оценены средние потоки (и их сезонные изменения) шести антропогенных микроэлементов из атмосферы на подстилающую поверхность в Российской Арктике, в том числе сделаны оценки годовых выпадений этих элементов на поверхность арктических морей России. Показано, что средний годовой вклад атмосферы в загрязнение вод центральной части моря свинцом и кадмием может достигать 30% и 50% от вклада речного стока, соответственно, для морей Лаптевых и Карского. При экстраполяции полученных значений вертикальных потоков на всю Арктику показано, что в среднем за год антропогенный поток рассматриваемых микроэлементов па всю поверхность Северного Ледовитого океана составляет менее 2% от их суммарных выбросов в атмосферу всеми промышленными регионами Европы и азиатской части России.

7. Изучены долговременные изменения в процессах воздухообмена в СПО в конце XX века, результатом которых было перераспределение вкладов источников загрязнений, а также различных каналов очищения арктической атмосферы. Это привело к изменению средних концентраций ряда антропогенных микроэлементов и их потоков на поверхность в Арктике. В частности, по нашим данным весной в последние 20 лет XX века в центральной части Российской Арктики уровень содержания антропогенных составляющих в атмосферном аэрозоле понижался. В целом современные изменения климата в Северном полушарии (при их сохранении в дальнейшем) должны постепенно приводить к снижению эффективности переноса антропогенных примесей воздушными потоками из средних широт в Арктику, уменьшая тем самым роль атмосферы как канала поступления загрязнений в арктический регион.

Работа частично была выполнена при финансовой поддержке Российского Фонда фундаментальных исследований (гранты №№ 93-05-12100, 98-05-279, 96-05-00043, 00-05-64389, 00-15-98623) и Лаборатории им. О.Ю. Шмидта, ОШ (проект 1ШО-1257).

В заключение автор выражает глубокую признательность [А.И. Воскресенскому и В.Н. Капустину - инициаторам этой работы, а также А.П. Лисицыну и В.П. Шевченко, без внимания и поддержки которых эта работа вряд ли была бы завершена. Хочу также поблагодарить всех моих соавторов и отдельно И.П. Малкова за помощь в организации экспериментальных работ в 80-х годах и A.A. Клювиткина - безотказного помощника при оформлении рукописи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы был получен ряд важных геофизических результатов, касающихся свойств и состава арктической атмосферы. Была оценена роль атмосферы в загрязнении и очищении воздуха в Арктике, а также уровень загрязненности арктической атмосферы и вклад атмосферных аэрозолей в формирование состава водной взвеси морей Северного Ледовитого океана.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора географических наук, Виноградова, Анна Александровна, Москва

1. Алексеев Г.В., Александров Б.И., Священников П.Н., Харланенкова Н.Е. О взаимосвязи колебаний климата в Арктике и в средних и низких широтах // Метеорология и гидрология. 2000. № 6. С. 5- 17.

2. Алексеев Г.В., Священников П.Н. Естественная изменчивость характеристик климата Северной полярной области и Северного полушария // JI.: Гидрометеоиздат. 1991. -159 с.

3. Арктика на пороге третьего тысячелетия (ресурсный потенциал и проблемы экологии) // СПб.: Наука, 2000. 247 с.

4. Белоусов C.J1., Пагава Т.С. Расчет траекторий воздушных частиц // Отраслевой фонд алгоритмов и программ «Гидрометслужба». 1998. № 257244 8.00150-01 13.

5. Биненко В.И., Иванов В.А., Петрухин В.А. Аэрозольные измерения в Арктике и в районе вулканов // Первый глобальный эксперимент ПИГАП. JI.: Гидрометеоиздат, 1981. Т. 2. С. 101- 106.

6. Борзилов В.А., Клепикова Н.В., Костриков A.A. и др. Метеорологические условия дальнего переноса радиоактивных продуктов аварии на Чернобыльской атомной электростанции // Метеорология и гидрология. 1989. № 11. С. 5- 11.

7. Брязгин H.H. Количество и повторяемость атмосферных осадков в Северном Ледовитом океане //Тр. ААНИИ. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. Т.381. С. 77- 87.

8. Брязгин H.H. Характеристики осадков в Российской Арктике, влияющие на удаление загрязнений из атмосферы // Тр. ААНИИ. С.- Петербург.: Гидрометеоиздат, 1998. Т. 439. С. 135-148.

9. Брязгин H.H., Бурова Л.П., Воскресенский А.И., Цигельницкий И.И. Полярная дымка как объект мониторинга полярных областей II Мониторинг климата Арктики. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 105- 114.

10. Бурова Л.П. Влагосодержание инверсионных слоев атмосферы в Арктике II Тр. ААНИИ. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. Т.370. С. 111- 130.

11. Бурова Л.П., Лукьянчикова Н.И. Роль меридионального воздухообмена в загрязнении и самоочищении атмосферы Арктики // Тр. ААНИИ. С.- Петербург.: Гидрометеоиздат, 1998. Т. 439. С. 111-123.

12. Вызова Н.Л., Гаргер Е.К., Иванов В.Н. Экспериментальные исследования атмосферной диффузии и расчеты рассеяния примеси. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 278 с.

13. Бышев В.И., Кононова Н.К., Нейман В.Г., Романов Ю.А. Особенности динамики климата Северного полушария в XX столетии // ДАН. 2002. Т. 384. № 5. С. 674-681.

14. Виноградова Г.М., Завалишин H.H., Кузин В.И. Изменчивость сезонных характеристик климата Сибири в течение XX века // Оптика атмосферы и океана. 2000. Т. 13. № 6-7. С. 604- 607.

15. Водоросли, лишайники и мохообразные СССР. М.: Мысль, 1978. 365 с.

16. Воскресенский А.И. Мониторинг климата Арктики // Мониторинг климата Арктики. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 6- 29.

17. Воскресенский А.И., Брязгин H.H. О мониторинге облачности Арктики // Мониторинг климата Арктики. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 87- 96.

18. Гальперин М.В., Софиев М., Гусев А., Афиногенова О. Подходы к моделированию трансграничного загрязнения атмосферы Европы тяжелыми металлами: М., ЕМЕП/МСЦ-В, 1995. Отчет 7/95. 85 с.

19. Гледенова Н.К., Петров Л.С. Облачность над Северным Ледовитым океаном // Тр. ААНИИ. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. Т.381. С. 68- 77.

20. Голубева Н.И., Матишов Г.Г., Бурцева J1.B. Результаты исследования загрязнения тяжелыми металлами атмосферного воздуха в открытых районах Баренцева и Белого морей // ДАН. 2002. Т. 387. № 4. С. 537- 540.

21. Дмитриев A.A., Сельтцер П.А., Кондратюк С.И., Кучин В.А. Макромасштабные атмосферные процессы и среднесрочные прогнозы погоды в Арктике // Л.: Гидроме-теоиздат, 1982. 253 с.

22. Дыдина JI.A. Особенности развития синоптических процессов в Арктике и их использование в прогнозах на средние сроки // JL: Гидрометеоиздат, 1982. 224 с.

23. Егоров В.В., Жигаловская Т.Н., Малахов С.Г., Шилина А.Н. Содержание микроэлементов в приземном слое воздуха над континентом и океаном // Тр. ИЭМ. М.: Гидрометеоиздат, 1971. Вып. 14. С. 73-81.

24. Израэль Ю.А., Павлов A.B., Анохин Ю.А. Эволюция криолитозоны при современных изменениях глобального климата // Метеорология и гидрология. 2002. № 1. С. 2234.

25. Исаченко А.Г., Шляпников A.A. Ландшафты. М.: Мысль, 1989. 504 с.

26. Каримова Г.У., Чуканин К.И. Схема переноса загрязняющих веществ в тропосферу Арктики // Мониторинг климата Арктики. JL: Гидрометеоиздат, 1988. С. 168- 181.

27. Климатический режим Арктики на рубеже XX и XXI вв. // JI.: Гидрометеоиздат, 1991. -200 с.

28. Колесов Г.М. Определение микроэлементов. Нейтронно- активационный анализ в геохимии и космохимии // Журнал аналитической химии. 1994. Т. 49. № 1. С. 160171.

29. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И., Поздняков Д.В. Атмосферный аэрозоль // JL: Гидрометеоиздат, 1983. 224 с.

30. Корж В.Д. Закономерность фракционирования химических элементов в процессе их выноса из океана в атмосферу // ДАН. 1987. Т. 292. № 4. С 822- 827.

31. Корж В.Д. Геохимия элементного состава гидросферы. М.: Наука, 1991. 243 с.

32. Кулматов P.A., Кист A.A., Каримов И.И. // Журнал аналит. химии. 1980. Т. 35. № 2. С. 254-259.

33. Куцсиогий К.П., Куценогий П.К. Аэрозоли Сибири. Итоги семилетних исследований // Сибирский экологический журнал. 2000. Т. 7. № 1. С. 11- 20.

34. Куценогий К.П., Смирнова А.И., Смоляков Б.С., Чуркина Т.В. Оценка содержания некоторых компонентов в выбросах промышленных предприятий Южного Урала и Норильска // Оптика атмосферы и океана. 2002. Т. 15. № 5- 6. С. 460- 463.

35. Лисицын А.П. Ледовая седиментация в Мировом океане. М.: Наука, 1994а. -448 с.

36. Лисицын А.П. Маргинальный фильтр океанов // Океанология. 19946. Т. 34. № 5. С. 735747.

37. Лисицын А.П. Потоки осадочного вещества, природные фильтры и осадочные системы «живого океана» // Геология и геофизика. 2004. Т. 45. № 1. С. 15-48.

38. Лутфулин И.З. Новые методы предвычисления метеорологических полей. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. 196 с.

39. Макштас А.П., Священников П.Н. Характеристики облачности Арктического бассейна и опыт их статистического моделирования // Тр. ААНИИ. С.- Петербург.: Гидрометеоиздат, 1998. Т. 439. С. 135-148.

40. Малый атлас мира. М.: АТКАР-ПКО «Картография» и «АСТ-ПРЕСС», 1998. 351с.

41. Миклишанский А.З., Яковлев Ю.В. Нейтронно-активационный анализ атмосферных аэрозолей. К вопросу о глобальном загрязнении атмосферы // Ядерно-физические методы анализа в контроле окружающей среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. С. 3252.

42. Миклишанский А.З., Яковлев Ю.В., Савельев Б.В. О формах нахождения химических элементов в атмосфере: распределение микроэлементов между парами атмосферной влаги и аэрозолем в приземных слоях воздуха // Геохимия. 1978. № 1. С. 310.

43. Мониторинг климата Арктики. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 264с.

44. Мохов И.И. Первая международная конференция по программе исследования климатической изменчивости и предсказуемости и Российский план участия в Международной программе CLIVAR // Изв. АН. ФАО. 1999. Т.35. № 3. С. 425-428.

45. Нагурный А.П., Тимерев A.A., Егоров С.А. Пространственно- временное поведение инверсионного слоя в нижней тропосфере Арктики // ДАН. 1991. Т. 319. № 5. С. 1110- 1113.

46. Оболкин В.А., Потемкин В.Л., Ходжер Т.В, Сравнительные данные о химическом составе аэрозолей континентальных и арктических районов Восточной Сибири // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 11. № 6. С. 632- 635.

47. Остромогильский А.Х., Петрухин В.А. Тяжелые металлы в атмосфере: источники поступления и методы оценки их влияния // Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. Вып. 2. С. 56-70.

48. Остромогильский А.Х., Петрухин В.А., Кокорин А.О. и др. Глобальное распределение мади и цинка в атмосфере и мировом океане (модельные оценки) // Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. Вып. 6. С. 1521.

49. Перельман А.И. Геохимия. М.: «Высшая школа», 1979.-423 с.

50. Петрухин В.А., Бурцева Л.В., Лапенко Л.А. и др. Фоновое содержание микроэлементов в природных средах (по мировым данным). Сообщение 5. // Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. Вып. 5. С. 4-30.

51. Программное обеспечение ЭВМ. Минск: АН БССР, 1983. Вып. 44. Ч. 2.

52. Радионов В.Ф., Брязгин H.H., Александров Е.И. Снежный покров в арктическом бассейне. С.-Пб.: Гидрометеоиздат, 1996. 124 с.

53. Ровинский Ф.Я., Громов С.А., Бурцева Л.В., Парамонов С.Г. Тяжелые металлы: дальний перенос в атмосфере и выпадение с осадками // Метеорология и гидрология. 1994. № 10. С. 5- 14.

54. Ровинский Ф.Я., Петрухин В.А. Фоновое содержание металлов в приземном слое атмосферы // Ядерно-физические методы анализа в контроле окружающей среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. С. 8-19.

55. Ровинский Ф.Я., Петрухин В.А., Виженский В.А. и др. Фоновое содержание микроэлементов в природных средах (по мировым данным). Сообщение 4. // Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. Вып. 4. С. 350.

56. Ровинский Ф.Я., Петрухин В.А., Черханов Ю.П. и др. Фоновое загрязнение атмосферы Арктики: наблюдения и оценки // Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. Вып. 5. С. 88-97.

57. Савенко B.C. Факторы, определяющие распространенность химических элементов в океанском аэрозоле // ДАН. 1994. Т. 339. № 5. С. 670- 674.

58. Сакунов Г.Г., Тимерев A.A., Бартенева О.Д. Аэрозольно-оптические характеристики атмосферы арктических районов // Метеорология и гидрология. 1990. № 2. С. 6571.

59. Сельцер П.А. Количественная характеристика межширотного воздухообмена при основных типовых преобразованиях // Тр. ААНИИ. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. Т. 416. С. 76- 87.

60. Снежный покров//Б С Э. М.: Советская энциклопедия. 1976. Т. 23. С. 1887- 1888.

61. Чуканин К.И. Термическое состояние атмосферы в высоких широтах северного полушария //Тр. ААНИИ. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. Т.381. С. 32- 42.

62. Шевченко В.П., Лисицын А.П., Купцов В.М. и др. Состав аэрозолей в приводном слое атмосферы над морями западного сектора Российской Арктики // Океанология. 1999. Т. 39. №. 1.С. 142- 151.

63. Шимараев М.Н., Куимова Л.Н., Синюкович В.Н., Цехановский В.В. Климат и гидрологические процессы в бассейне оз. Байкал в XX столетии // Метеорология и гидрология. 2002. №3. С. 71-78.

64. Шулепников М.Н. Активационный анализ. В кн.: Химическая энциклопедия. Т.1. Гл. ред. И.Л. Кнунянц. М.: Советская энциклопедия, 1988. С. 72-73.

65. Akeredolu F.A., Barrie L.A., Olson M.P. et al. The flux of anthropogenic trace metals into the Arctic from the mid-latitudes in 1979/80 // Atm. Environ. 1994. V. 28. No. 8. P. 15571572.

66. AMAP. Arctic Pollution Issues: A State of the Arctic Environment Report. Oslo: AMAP, 1997,- 188 p.

67. AMAP. Arctic Pollution 2002. Oslo, Norway: AMAP, 2002. 111 p.

68. Barrie L.A. Arctic air pollution: an overview of current knowledge // Atm. Environ. 1986a. V. 20. No. 4. P. 643- 663.

69. Barrie L.A. Background pollution in the Arctic air mass and its relevance to North American acid rain studies // Water, Air, and Soil Poll. 1986b. V. 30. No. 3 -4. P. 765 777.

70. Barrie L.A. Aspects of atmospheric pollutants origin and deposition revealed by multielemcn-tal observations at a rural location in Eastern Canada // J. Geophys. Res. 1988. V. 93. No. D4.P. 3773-3788.

71. Barrie L.A. Arctic aerosols: composition, sources and transport // NATO ASI Series. 1995. V. 130. P. 1-22.

72. Barrie L.A. Occurrence and trends of pollution in the Arctic troposphere // NATO ASI Series. 1996. V. 143. P. 93- 129.

73. Barrie L.A., Barrie M.J. Chemical components of lower tropospheric aerosols in the High Arctic: six years of observations // J. Atm. Chem. 1990. V. 11. No. 3. P. 211- 226.

74. Barrie L.A., Hoff R.M. Five years of air chemistry observations in the Canadian Arctic // Atm. Environ. 1985. V. 19. No. 12. P. 1995- 2010.

75. Barrie L.A., Hoff R.M., Daggupaty S.M. The influence of mid-latitudinal pollution sources on haze in the Canadian Arctic // Atm. Environ. 1981. V. 15. No. 8. P. 1407- 1419.

76. Barrie L.A., Lindberg S.E., Chan W.H., et al. On the concentration of trace metals in precipitation//Atm. Environ. 1987. V. 21. No. 5. P. 1133- 1135.

77. Berg T., Hjellbrekke A.- G., Skjelmoen J.E. Heavy metals and POPs within the ECE region // EMEP/CCC Report 8/96. 0-95038. NILU, Norway, 1996. - 187 p.

78. Berg W.W., Sperry P.D., Rahn K.A., Gladney E.S. Atmospheric bromine in the Arctic // J. Geophys. Res. 1983. V. 88. No. CI 1. P. 6719-6736.

79. Bodhaine B.A., Dutton E.G., DeLuisi J.J. Surface aerosol measurements at Barrow during AGASP // Geophys. Res. Lett. 1984. V. 11. No. 5. P. 377- 380.

80. Boutron C. Past and present day tropospheric fallout fluxes of Pb, Cd, Cu, Zn and Ag in Antarctica and Greenland // Geophys. Res. Lett. 1979. V. 6. No. 2. P. 159- 162.

81. Boutron C.F., Ducroz F.M., Gorlach U. et al. Variations in heavy metal concentrations in fresh Greenland snow from January to August 1989 // Atm. Environ. 1993. V. 27A. No. 17/18. P. 2773-2779.

82. Bowling S.A. Climatology of high-latitude air pollution as illustrated by Fairbanks and Anchorage, Alaska // J. Clim. Appl. Meteorol. 1986. V. 25. No. 1. P. 22 34.

83. Carlson T.N. Speculations on the movement of polluted air to the Arctic // Atm. Environ. 1981. V. 11. No. 8. P. 1473- 1477.

84. Cheng M.D., Hopke P.K., Barrie L., et al. Quantitative determination of source regions of long-range transported aerosol using data collected at Canadian high Arctic // Environ. Sci Technol. 1993. V. 27. P. 2063- 2071.

85. Davidson C.I., Chu L., Grimm N.C., et al. Wet and dry deposition of trace elements onto the Greenland ice sheet//Atm. Environ. 1981. V. 15. No. 8. P. 1429- 1427.

86. Davidson C.I., Harrington J.R., Stephenson M.J., et al. Seasonal variations in sulfate, nitrate and chloride in the Greenland ice sheet: relation to atmospheric concentrations // Atm. Environ. 1989. V. 23. No. 11. P. 2483- 2493.

87. Davidson C.I., Jaffrezo J.-L., Mosher B.W., et al. Chemical constituents in the air and snow at Dye 3, Greenland I. Seasonal variations // Atm. Environ. 1993. V. 27A. No. 17/18. P. 2709- 2722.

88. Davidson C.I., Jaffrezo J.-L., Mosher B.W., et al. Chemical constituents in the air and snow at Dye 3, Greenland II. Analysis of episodes in April 1989 // Atm. Environ. 1993. V. 27A.No. 17/18. P. 2723-2737.

89. Davidson C.I., Santhanam S., Fortmann R.C., Olson M.P. Atmospheric transport and deposition of trtace elements onto the Greenland sheet // Atm. Environ. 1985. V. 19. No. 12. P. 2065-2081.

90. Djupstrom M., Pacyna J.M., Maenhaut W., et al. Contamination of Arctic air of three sites during a haze event in late winter 1986 // Atm. Environ. 1993. V. 27A No. 12. P. 29993010.

91. Duce R.A., Liss P.S., Merill J.T. et al. The atmospheric input of trace species to the world ocean // Global Biogeoch. Cycles. 1991. V. 5. P. 211- 246.

92. Eicken Y., Reimnitz E., Alexandrov V., et al. Sea- ice processes in the Laptev Sea and their importance for sediment export // Continental Shelf Research. 1997. V. 17. P. 205- 233.

93. Giogi F. A particle dry- deposition parameterization scheme for use in tracer transport models //J. Geophys. Res. 1986. V. 91. No. D9. P. 9794- 9806.

94. Giogi F. Dry deposition velocities of atmospheric aerosols as inferred by applying a particle dry deposition parameterization to a general circulation model // Tellus. 1988. V. 40B. No. 1. P. 23-41.

95. Gordeev V. Heavy metals in the Russian Arctic Rivers and some of their estuaries: concentrations and fluxes // Proc. of AMAP Workshop on Sources, Emissions and Discharges / Ed. by J.M. Pacyna. NILU OR 3/2002. 2002. No. 3. P. 79- 100.

96. Gordeev V.V., Martin J.M., Sidorov I.S., Sidorova M.V. A reassessment of the Eurasian river input of water, sediment, major elements, and nutrients to the Arctic Ocean // Amer. J. Sci. 1996. V. 296. P. 664-691.

97. Gordon G.E., Pierson W.R., Daisey J.M., et al. Considerations for design of source apportionment studies//Atm. Environ. 1984. V. 188. No. 8. P. 1567- 1582.

98. Hansen A.D.A., Rosen H. Vertical distribution of particulate carbon, sulphur, and bromine in the Arctic haze and comparison with grouns-level measurements at Barrow, Alaska // Geophys. Res. Lett. 1984. V. 11. No. 5. P. 381- 384.

99. Harris J.M. Trajectories during AGASP // Geophys. Res. Lett. 1984. V. 11. No. 5. P. 453456.

100. Harrison R.M., Laxen P.H., Wilson S.J. Chemical associations of lead, cadmium, copper and zinc in street dusts and roadside soils // Environ. Sci. Technol. 1981. V. 15. P. 13781385.

101. Heidam N.Z. On the origin of the Arctic aerosol: A statistical approach // Atm. Environ. 1981.

102. V. 15. No. 8. P. 1421- 1427. Heidam N.Z. The component of the Arctic aerosol // Atm. Environ. 1984. V. 18. No. 2. P. 329-343.

103. Heidam N.Z. Crustal enrichments in the Arctic aerosol // Atm. Environ. 1985. V. 19. No. 12. P. 2083- 2097.

104. Heidam N.Z., Wahlin P, Christensen J.H. Tropospheric gases and aerosols in Northeast

105. Greenland // J. Atmos. Sci. 1999. V. 56. No. 1. P. 261- 278. Heintzenberg J., Tuch T., Wehner B., et al. Arctic haze over Central Europe // Tellus. 2003.

106. Jennings S.G. Wet processes affecting atmospheric aerosols // Atmospheric Particles, Ed. by

107. Maenhaut W., Cornille P. Pacyna J.M., Vitols V. Trace element composition and origin of the atmospheric aerosol in the Norwegian Arctic // Atm. Environ. 1989. V. 23. No. 11. P. 2551-2569.

108. Maenhaut W., Ducastel G., Leek C., et al. Multi-elemental composition and sources of the high Arctic atmospheric aerosol during summer and autumn // Tellus. 1996. V. 48B. No. 2. P. 300-321.

109. Maenhaut W., Zoller W.H., Duce R.A., Hoffman G.L. Concentration and size distribution of perticulate trace elements in the South Polar atmosphere // J. Geophys. Res. 1979. V. 84. P. 2421-2431.

110. Mart L. Seasonal variations of Cd, Pb, Cu and Ni levels in snow from the eastern Arctic Ocean//Tellus. 1983. V. 35B. No. 2. P. 131-141.

111. Mason B. Principles of Geochemistry // N.-Y. Lon. - Syd. 1966.

112. Milford J.B., Davidson C.I. The sizes of particulate trace elements in the atmosphere A review//JAPCA. 1985. V. 35. No. 12. P. 1249- 1260.

113. Miller J.M. A five-year climatology of five-day back trajectories from Barrow, Alaska // Atm. Environ. 1981. V. 15. No. 8. P. 1401- 1405.

114. Mitchell J.M.Jr. Visual Range in the polar regions with particular reference to the Alaskan Arctic//! Atm. Terr. Phys. 1957. Spec. Suppl. P. 195-211.

115. Morselli L., Cecchini M., Grandi E., et al. Heavy metals in atmospheric surrogate dry deposition // Chemosphere. 1999. V. 38. No. 4. P. 899- 907.

116. Miiller J. Rules in atmospheric behavior of particulate substances // J. Aerosol Sci. 1983. V. 14. No. 3. P. 212-217.

117. Miiller J. Chemical structure of aerosols//J. Aerosol Sci. 1988. V. 19. No. 7. P. 1161- 1164.

118. Nagumy A.P. Space-time distribution of temperature inversions in the Arctic atmospheric boundary layer//Ann. Geophysicae. 1995. V. 13. P. 1087- 1092.

119. Oblad M., Selin E. Measurements of elemental composition in background aerosol on the west coast of Sweden//Atm. Environ. 1986. V. 20. No. 7. P. 1419- 1432.

120. Ottar B. Arctic air pollution: a Norwegian perspective // Atm. Environ. 1989. V. 23. No. 11. P.2349-2356.

121. Ottar B., Pacyna J.M. Sources of Ni, Pb, and Zn during the Arctic episode in March 1983 // Geophys. Res. Lett. 1984. V. 11. No. 5. P. 441-444.

122. Pacyna J.M. Source inventories for atmospheric trace metals // Atmospheric Particles, Ed. by R.M. Harrison and R. Van Grieken, 1998. P. 385- 423.

123. Pacyna J.M., Bartonova A., Cornille P., and Maenhaut W. Modeling of long-range transport of trace elements. A case study//Atm. Environ. 1989. V. 23. No. 1. P.107-114.

124. Pacyna J.M., Ottar B. Vertical distribution of aerosols in the Norwegian Arctic // Atm. Environ. 1988. V. 22. No. 10. P. 2213- 2222.

125. Pacyna J.M., Ottar B. Origin of natural cinstituents in the Arctic aerosol // Atm. Environ. 1989. V. 23. No. 4. P.809-815.

126. Pacyna J.M., Ottar B., Tomza U, and Maenhaut W. Long-range transport of trace elements to Ny-Alesund, Spitsbergen//Atm. Environ. 1985. V. 19. No. 6. P. 857-864.

127. Pacyna J.M., Semb A., Hanssen J.E. Emission and long-range transport of trace elements in Europe //Tellus. 1984a. V. 36B. No. 3. P. 163-178.

128. Pacyna J.M., Vitols Val., Hanssen J.E. Size-differentiated composition of the Arctic aerosol at Ny-Alesund, Spitsbergen//Atm. Environ. 1984b. V. 18. No. 11. P. 2447-2459.

129. Parekh P.P., Husain L. Fe/Mg ratio: a signature for local coal-fired power plants // Atm. Environ. 1987. V. 21. No. 8. P. 1707- 1712.

130. Polissar A.V., Hopke P.K., Malm W.C., Sisler J.F. Atmospheric aerosol over Alaska 1. Spatial and seasonal variability // J. Geophys. Res. 1998. V. 103. No. D15. P. 19,03519,044.

131. Rovinsky F., Pastukhov B., Bouyolov Y., Burtsrva L. Present day state of background pollution of the natural environment in the Russian Arctic in the region of the Ust- Lena Reserve// Sci. Tot. Environ. 1995. V. 160/161. P. 193- 199.

132. Proceedings: Atm. Environ. 1981. V. 15. No. 8.

133. Atm. Environ. 1985. V. 19. No. 12.

134. Atm. Environ. 1989. V. 23. No. 11.

135. Atm. Environ. 1993. V. 27A. No. 12.

136. Geophys. Res. Lett. 1984. V. 11. No. 5.

137. J. Atm. Chem. 1989. V. 9. No. 1 3.

138. Raatz W.E. Observations of "Arctic Haze" during the "Ptarmigan" weather reconnaissance flights, 1948- 1961 // Tellus. 1984a. V. 36B. No. 2. P. 126-136.

139. Raatz W.E. Tropospheric circulation pattern during the Arctic gas and aerosol sampling program (AGASP), March/April 1983 // Geophys. Res. Lett. 1984b. V. 11. No. 5. P. 449452.

140. Raatz W.E. An anticyclonic point of view on low-level tropospheric long-range transport // Atm. Environ. 1989. V. 23. No. 11. P. 2501-2504.

141. Raatz W.E., Shaw G.E. Long-range tropospheric transport of pollution aerosol into the Alaskan Arctic // J. Clim. Appl. Meteorol. 1984. V. 23. No. 7. P. 1052- 1064.

142. Raatz W.E., Schnell R.C., Bodhaine B.A., Oltmans S.J. Observations of Arctic haze during polar flights from Alaska to Norway // Atm. Environ. 1985a. V. 19. No. 12. P. 21432151.

143. Raatz W.E., Schnell R.C., Shapiro M.A. et al. Intrusions of stratispheric air into Alaska's troposphere, March 1983 // Atm. Environ. 1985b. V. 19. No. 12. P. 2153-2158.

144. Radke L.F., Hobbs P.V., Bailey I.H. Airborne observations of Arctic aerosols. Ill: Origins and effects of air masses // Geophys. Res. Lett. 1984. V. 11. No. 5. P. 401 404.

145. Rahn K.A. Relative importances of North America and Eurasia as sources of Arctic aerosol // Atm. Environ. 1981a. V. 15. No. 8. P. 1447-1455.

146. Rahn K.A. Atmospheric, riverine and oceanic sources of seven trace constituents to the Arctic Ocean//Atm. Environ. 1981b. V. 15. No. 8. P. 1507-1516.

147. Rahn K.A. The Mn/V ratio as a tracer of large-scale sources of pollution aerosol for the Arctic // Atm. Environ. 1981c. V. 15. No. 8. P. 1457-1464.

148. Rahn K.A. Progress in Arctic air chemistry, 1980-1984 // Atm. Environ. 1985. V. 19. No. 12. P. 1987- 1994.

149. Rahn K.A., Lewis N.F., Lowenthal D.H., Smith D.I. Noril'sk only a minor contributor to Arctic haze //Nature. 1983. V. 306. No 5942. P. 459- 461.

150. Rahn K.A., Lowenthal D.H. Elemental tracers of distant regional pollution aerosols // Science. 1984. V. 223. P. 132-139.

151. Rahn K.A., Lowenthal D.H. Pollution aerosol in the Northeast: Northeastern- Midwestern contribution // Science. 1985. V. 228. No. 4697 P. 275- 284.

152. Rahn K.A., Lowenthal D.H., Harris J.M. Long- range transport of pollution aerosol from Asia and the Arctic to Okushiri Island, Japan // Atm. Environ. 1989. V. 23. No. 11. P. 25972607.

153. Shaw G.E. Evidence for a central Eurasian source area of Arctic haze in Alaska // Nature.1982. V. 299. No. 5886. P. 815- 818. Shaw G.E. Chemical air mass systems in Alaska // Atm. Environ. 1988. V. 22. No. 10. P. 2239-2248.

154. Shaw G.E. The Arctic Haze Phenomenon // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1995. V.76. No. 12. P.2403-2413.

155. Sheridan P.J., Zoller W.H. Elemental composition of particulate material sampled from the

156. Stohl A. Computation, accuracy and applications of trajectories A review and bibliography

157. Atm. Environ. 1998. V. 32. No. 6. P. 947-966. Sturges W.T., Barrie L.A. Chlorine, bromine and iodine in Arctic aerosols // Atm. Environ.1988. V. 22. No. 6. P. 1179- 1194.

158. Taylor S.R. The abundence of chemical elements in the cjntinental crust a new table // Geo-chim. Cosmochim. Acta. 1964. V. 28. P. 1273- 1285.

159. Vallius H. Anthropogenically derived heavy metals in recent sediments of the Gulf of Finland, Baltic Sea // Chemosphere. 1999. V. 38. No. 5. P. 945- 962.

160. Wolff E.W., Peel D.A. Concentrations of gadmium, copper, lead and zinc in snow from near Dye 3 in South Greenland // Ann. Glaciol. 1988. V. 10. No. 1. P. 193- 197.

161. Zufall M.J., Davidson C.I. Dry deposition of particles // Atmospheric Particles, Ed. by R.M. Harrison and R. Van Grieken, 1998. P. 425- 473.1. ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА

162. Виноградова A.A., Малков И.П., Назаров Б.И. и др. Некоторые результаты исследования состава приземного аэрозоля арктических районов // Изв. АН СССР. ФАО. 1987. Т. 23. №5. С. 519-524.

163. Виноградова А.А., Малков И.П., Назаров Б.И., Полиссар А.В. Об определении путей переноса антропогенного аэрозоля в северные районы // Изв. АН СССР. ФАО. 1988. Т. 24. № 7. С. 680-686.

164. Виноградова А.А. Арктический аэрозоль: загрязнения, микроструктура и оптические свойства // Препринт ИФА РАН. М., 1992. № 2. 47 с.

165. Виноградова А.А., Малков И.П., Полиссар А.В., Храмов Н.Н. Элементный состав приземного атмосферного аэрозоля арктических районов России // Изв. АН. ФАО. 1993. Т. 29. №2. С. 164-172.

166. Виноградова А.А. Микроэлементы в составе арктического аэрозоля (обзор) // Изв. АН. ФАО. 1993. Т. 29. №4. С. 437-456.

167. Vinogradova А.А., Malkov I.P., Polissar A.V. Investigation of the Arctic aerosol pollution // Optical Monitoring of the Environment. SPIE. 1993. V. 2107. P. 203-211.

168. Виноградова A.A., Полиссар A.B. Элементный состав аэрозоля в атмосфере центральной части Российской Арктики // Изв. АН. ФАО. 1995. Т. 31. № 2. С. 264-274.

169. Виноградова А.А. Элементный состав атмосферного аэрозоля Восточной Арктики // Изв. АН. ФАО. 1996. Т. 32. № 4. С. 479-486.

170. Виноградова А.А., Егоров В.А. О возможностях дальнего атмосферного переноса загрязнений в Российскую Арктику// Изв. АН. ФАО. 1996. Т. 32. № 6. С. 796-802.

171. Ю.Виноградова А.А. Атмосферный перенос антропогенных примесей в центральную часть Российской Арктики // Экологическая химия. 1996. Т.5. № 1. С. 3-10.

172. Виноградова А.А., Егоров B.A. Оценка вкладов промышленных регионов Северного полушария в загрязнение атмосферы Российской Арктики // Изв. АН. ФАО. 1997. Т. 33. № 6. С. 750- 757.

173. Виноградова А.А. Атмосферный перенос пассивных примесей в разные части Российской Арктики в весеннее время года // ДАН. 1997. Т. 355. № 5. С. 677-679.

174. Шевченко В.П., Виноградова А.А. и др. Распределение и состав аэрозолей Западной Арктики // ДАН. 1997. Т. 355. № 5. С. 673- 676.

175. Shevchenko V.P., Ivanov G.I., Vinogradova А.А., Burovkin A.A., Grudinova L.Ya. Composition of aerosols over the North-Western Kara and Barents Seas in August

176. October 1994 // Proc. of the Russian-Norwegian Workshop 95. Norsk Polarinstitutt, Oslo, 1997. P. 359- 362.

177. Шевченко В.П., Виноградова A.A., Иванов Г.И., Серова B.B. Состав морского аэрозоля в Западной части Северного Ледовитого океана // Изв. АН. ФАО. 1998. Т. 34. № 5. С. 664- 668.

178. Виноградова A.A., Пономарева Т.Я. Воздухообмен в Российской Арктике весной и летом 1986 1995 гг. // Изв. АН. ФАО. 1999. Т. 35. № 5. С. 588-595.

179. Виноградова A.A., Пономарева Т.Я. Источники и стоки антропогенных пассивных примесей в атмосфере Российской Арктики весной и летом // Изв. АН. ФАО. 2000. Т. 36. № 3. С. 357- 365.

180. Виноградова A.A., Шевченко В.П., Лисицын А.П. Атмосферные аэрозоли Арктики: состав, источники и выпадения // Труды Международной конференции "Физика атмосферного аэрозоля", Россия, Москва, 12-17 апреля 1999 г. М.: АО "Диалог-МГУ", 1999. С. 102- 110.

181. Shevchenko V.P., Vinogradova A.A., Ivanov G.I., Lisitzin A.P., Serova V.V. The composition of aerosols in the marine boundary layer over the St. Anna Trough and the Barents Sea // Berichte zur Polarforschung. 1999. V. 342. P. 15-26.

182. Vinogradova A.A. Anthropogenic pollutants in the Russian Arctic atmosphere: sources and sinks in spring and summer // Atm. Environ. 2000. V. 34. Nos. 29-30. P. 5151-5160.

183. Шевченко В.П., Лисицын А.П., Виноградова A.A., Смирнов В.В., Серова В.В., Штайн Р. Аэрозоли Арктики результаты десятилетних исследований // Оптика атмосферы и океана. 2000. Т. 13. № 6- 7. С. 551- 576.

184. Виноградова A.A., Пономарева Т.Я. Баланс антропогенных пассивных примесей в атмосфере Российской Арктики весной и летом // ДАН. 2000. Т. 372. № 4. С. 541543.

185. Виноградова A.A., Пономарева Т.Я. Баланс антропогенных примесей в атмосфере Российской Арктики зимой и осенью//ДАН. 2001. Т. 376. № 5. С. 671- 674.

186. Виноградова A.A., Пономарева Т.Я. Сезонные изменения атмосферных концентраций и выпадений антропогенных примесей в Российской Арктике // Изв. АН. ФАО.2001. Т. 37. №6. С. 761- 770.

187. Виноградова A.A., Пономарева Т.Я. Очищение арктической атмосферы путем выноса загрязнений в средние широты // Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14. № 67. С. 505-509.

188. Виноградова A.A., Бурова Л.П. О механизмах очищения арктической атмосферы // ДАН. 2001. Т. 379. № 3. С. 377- 380.

189. A.A. Виноградова, В.П. Шевченко, Т.Я. Пономарева, A.A. Клювиткин. Вклад атмосферных аэрозолей в загрязнение вод моря Лаптевых // Оптика атмосферы и океана.2002. Т. 15. № 5-6. С. 435- 440.

190. Shevchenko V., Lisitzin A., Vinogradova A., Stein R. Heavy metals in aerosols over the seas of the Russian Arctic // Sei. of the Total Environ. 2003. V. 306. P. 11- 25.

191. Виноградова A.A. Многолетние изменения в процессах загрязнения арктической атмосферы // Изв. АН. ФАО. 2003. Т. 39. № 6. С. 799- 808.

192. Виноградова A.A., Шевченко В.П., Пономарева Т.Я., Клювиткин A.A. Тренды 15-летних изменений в процессах переноса воздушных масс и антропогенных аэрозольных примесей в районе м. Лаптевых // Оптика атмосферы и океана. 2003. Т. 16. №5- 6. С. 426-431.

193. Шевченко В.П., Штайн Р., Виноградова A.A. и др. Элементный состав аэрозолей в приводном слое атмосферы над морем Лаптевых в июле-сентябре 1995г. // Океанология. 2004. Т. 44. № 3. С. 505-513.

194. Не включено около 30 тезисов докладов, опубликованных в материалах симпозиумов и конференций в России и за рубежом.

Информация о работе

Виноградова, Анна Александровна
доктора географических наук
Москва, 2004
ВАК 25.00.28

Диссертация

Антропогенный аэрозоль над морями Северного Ледовитого океана - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы