Влияние континентальных и морских источников на химический состав летних атмосферных осадков северо-восточного побережья Черного моря

По результатам анализа пятилетних (2000 – 2004 гг.) данных, собранных в районе северо-восточного побережья Черного моря в первой половине лета каждого года указанного периода, проводится мониторинг ионного состава атмосферных осадков. Анализируются кислотность, ионный состав и минерализации атмосфер...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2005
Автори:	Суркова, Г.В., Еремина, И.Д., Зорина, С.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Морський гідрофізичний інститут НАН України 2005
Назва видання:	Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
Теми:	Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57002
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Влияние континентальных и морских источников на химический состав летних атмосферных осадков северо-восточного побережья Черного моря / Г.В. Суркова, И.Д. Еремина, С.А. Зорина // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2005. — Вип. 12. — С. 208-214. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-57002
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-570022014-03-03T03:01:21Z Влияние континентальных и морских источников на химический состав летних атмосферных осадков северо-восточного побережья Черного моря Суркова, Г.В. Еремина, И.Д. Зорина, С.А. Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей По результатам анализа пятилетних (2000 – 2004 гг.) данных, собранных в районе северо-восточного побережья Черного моря в первой половине лета каждого года указанного периода, проводится мониторинг ионного состава атмосферных осадков. Анализируются кислотность, ионный состав и минерализации атмосферных осадков в сочетании с траекториями перемещения воздушных масс, принесших осадки. According to the analysis results of five-year (2000 – 2004) data collected at the northwestern coast of the Black Sea each year in the first half of summer, ionic composition of atmospheric precipitation was monitored. Acidity, ionic composition and mineralization of atmospheric precipitation coupled with the trajectories of transport of air masses resulting in precipitation are analyzed. 2005 Article Влияние континентальных и морских источников на химический состав летних атмосферных осадков северо-восточного побережья Черного моря / Г.В. Суркова, И.Д. Еремина, С.А. Зорина // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2005. — Вип. 12. — С. 208-214. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1726-9903 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57002 504.054 ru Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу Морський гідрофізичний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей
spellingShingle	Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей Суркова, Г.В. Еремина, И.Д. Зорина, С.А. Влияние континентальных и морских источников на химический состав летних атмосферных осадков северо-восточного побережья Черного моря Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
description	По результатам анализа пятилетних (2000 – 2004 гг.) данных, собранных в районе северо-восточного побережья Черного моря в первой половине лета каждого года указанного периода, проводится мониторинг ионного состава атмосферных осадков. Анализируются кислотность, ионный состав и минерализации атмосферных осадков в сочетании с траекториями перемещения воздушных масс, принесших осадки.
format	Article
author	Суркова, Г.В. Еремина, И.Д. Зорина, С.А.
author_facet	Суркова, Г.В. Еремина, И.Д. Зорина, С.А.
author_sort	Суркова, Г.В.
title	Влияние континентальных и морских источников на химический состав летних атмосферных осадков северо-восточного побережья Черного моря
title_short	Влияние континентальных и морских источников на химический состав летних атмосферных осадков северо-восточного побережья Черного моря
title_full	Влияние континентальных и морских источников на химический состав летних атмосферных осадков северо-восточного побережья Черного моря
title_fullStr	Влияние континентальных и морских источников на химический состав летних атмосферных осадков северо-восточного побережья Черного моря
title_full_unstemmed	Влияние континентальных и морских источников на химический состав летних атмосферных осадков северо-восточного побережья Черного моря
title_sort	влияние континентальных и морских источников на химический состав летних атмосферных осадков северо-восточного побережья черного моря
publisher	Морський гідрофізичний інститут НАН України
publishDate	2005
topic_facet	Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57002
citation_txt	Влияние континентальных и морских источников на химический состав летних атмосферных осадков северо-восточного побережья Черного моря / Г.В. Суркова, И.Д. Еремина, С.А. Зорина // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2005. — Вип. 12. — С. 208-214. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
work_keys_str_mv	AT surkovagv vliâniekontinentalʹnyhimorskihistočnikovnahimičeskijsostavletnihatmosfernyhosadkovseverovostočnogopoberežʹâčernogomorâ AT ereminaid vliâniekontinentalʹnyhimorskihistočnikovnahimičeskijsostavletnihatmosfernyhosadkovseverovostočnogopoberežʹâčernogomorâ AT zorinasa vliâniekontinentalʹnyhimorskihistočnikovnahimičeskijsostavletnihatmosfernyhosadkovseverovostočnogopoberežʹâčernogomorâ
first_indexed	2025-07-05T08:14:47Z
last_indexed	2025-07-05T08:14:47Z
_version_	1836794026763747328
fulltext	208 УДК 504 .054 Г.В.Суркова, И .Д .Еремина, С .А.Зорина Московский государственный университет, г.Москва ВЛИЯНИЕ КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ И МОРСКИХ ИСТОЧНИКОВ НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛЕТНИХ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО ПОБЕРЕЖЬЯ ЧЕРНОГО МОРЯ По результатам анализа пятилетних (2000 – 2004 гг.) данных, собранных в рай- оне северо-восточного побережья Черного моря в первой половине лета каждого года указанного периода, проводится мониторинг ионного состава атмосферных осадков. Анализируются кислотность, ионный состав и минерализации атмосферных осадков в сочетании с траекториями перемещения воздушных масс, принесших осадки. Оценка ионного состава атмосферных осадков является существенным вкладом в количественное описание солевого обмена между атмосферой, сушей и океаном. Кроме этого, химический состав атмосферных осадков – чувствительный индикатор загрязнения атмосферы. При выпадении атмосферных осадков в море поступает большое коли- чество питательных веществ, влияющих на развитие морской флоры и фау- ны. В прибрежной зоне при выпадении осадков возрастает речной, грунто- вый и поверхностный сток, что дополнительно влияет на гидролого- гидрохимический режим вод. Взаимодействие между загрязненным возду- хом и аэрозолями морского происхождения в атмосфере над морем способ- но приводить, в особенности в прибрежной зоне, к осаждению в море нит- ратов и аммония. Азот же является одним из важнейших элементов пита- тельных веществ для фитопланктона. Последний, в свою очередь, влияет на режим газообмена (в частности, СО2 и диметилсульфидов) между атмосфе- рой и океаном и, таким образом, на радиационный режим атмосферы. Оценка потенциальных источников примесей в атмосферных осадках часто затруднена в силу многообразия условий поступления примесей в ат- мосферу, а также их сочетания между собой при различных погодных си- туациях. Среди таких условий можно выделить следующие: траектория пе- ремещения воздушной массы, ветровой режим и турбулизованность нижних слоев атмосферы, тип подстилающей поверхности, над которой следует воздушная масса. Кроме того, важно время пребывания примеси в атмосфе- ре. Этот параметр зависит от скорости выведения примеси из атмосферы. А выведение может осуществляться также различными путями (влажное и сухое осаждение, влажное выведение и др.). Таким образом, химический состав атмосферных осадков являет собой сложный накопленный результат процессов, происходивших при переме- щении воздушной массы. При рассмотрении соотношения ионов в воде осадков можно выделить два типа состава – с преобладанием ионов морского и континентального происхождения. Над морской поверхностью большая часть ядер конденса- ции – частицы морской соли. Поэтому ионы Na+ и Cl– преобладают в обла- © Г .В .Суркова , И .Д .Еремина , С .А .Зорина , 2005 209 ках, сформировавшихся в морских воздушных массах. Над континентами их вклад уменьшается, но возрастает концентрация ионов K+ и Ca2+, а также SO4 2- и NO3 -, которые имеют, в основном, континентальное, в том числе ан- тропогенное происхождение. На побережье моря можно ожидать весомый вклад ионов морского происхождения в состав атмосферных осадков. Степень морского влияния на состав осадков должна зависеть от общей циркуляции атмосферы и, со- ответственно, от траекторий воздушных масс, т.е. от продолжительности их перемещения над морской поверхностью, а также от наличия погодных ус- ловий, благоприятствующих поступлению частиц морской соли в атмосферу. В 1989 г. Всемирная Метеорологическая Организация (ВМО) учредила программу Глобальной Службы Атмосферы (ГСА, GAW – Global Atmos- phere Watch) для координации научных исследований и мониторинга атмо- сферы. Основная цель международной сети ГСА ВМО − контроль за гло- бальным уровнем загрязнения атмосферы и выяснение возможных непред- намеренных воздействий человека на климат. Национальная сеть наблюде- ний РФ за химическим составом осадков в настоящее время решает задачи мониторинга загрязнения атмосферы разного уровня: федерального, регио- нального и локального. Федеральная сеть включает в себя также станции международной сети ГСА ВМО. Это биосферные заповедники и несколько станций, имеющих длительные ряды наблюдений с 1958 или 1962 – 1966 гг. Однако национальная сеть фонового мониторинга охватывает лишь отдель- ные разрозненные регионы Российской Федерации [1]. В 60-70-е гг. ХХ в. выполнялось гидрохимическое районирование Кав- каза по содержанию главных ионов в атмосферных осадках (данные [2] в [3]). Тем не менее, в расчетах баланса солей для Черного моря чаще всего не учитывается приход солей с атмосферными осадками в связи с отсутствием точных оценок [4]. Между тем, поступление легкорастворимых веществ с атмосферными осадками в теплый период года (апрель – октябрь) в районе г.Геленджик составляет 12,7 т/км2 и в холодный (ноябрь – март) 29,8 т/км2 [3]. Поэтому мы рассматриваем нашу работу, как определенный вклад в мо- ниторинг ионного состава атмосферных осадков. Кроме того, в работе про- водится попытка систематизировать данные по химии осадков с учетом крупномасштабной атмосферной циркуляции. Данные. В работе проводится анализ пятилетних (2000 – 2004 гг.) дан- ных, собранных в результате экспедиций в районе Рыбацкой бухты (северо- восточное побережье Черного моря, Краснодарский край, г.Геленджик, 44°34′36″ с.ш., 37°58′41″ в.д.) в период 28 мая – 15 июля каждого года ука- занного периода. Анализируются кислотность, ионный состав и минерали- зации атмосферных осадков в сочетании с траекториями перемещения воз- душных масс, принесших осадки. Отбор проб для химического анализа осуществлялся с помощью осад- косборника размером 80 × 80 см, помещенного на берегу в 100 м от уреза во- ды на высоте 4 м над подстилающей поверхностью на удалении от превы- шающих его построек и деревьев не менее чем на 10 м. Пробы собирались дважды в сутки: в 9 и 21 ч по местному времени. В пробах определяли кон- центрации всех ионов, рекомендуемых к изучению программой ГАО ВМО [5]. 210 Для анализируемых случаев выпадения атмосферных осадков были по- строены обратные (на 3 сут. назад) 3-х мерные траектории воздушных масс с конечной точкой в пункте сбора проб осадков (высота последней точки траектории 850 гПа). Построение траекторий выполнялось с использовани- ем численной модели HYSPLIT [6], предоставляемой в открытое пользова- ние лабораторией изучения атмосферы (ARL) Национального Агентства США по исследованию атмосферы и океана (NOAA). Результаты. Годовая сумма осадков на северо-восточном побережье Черного моря составляет в среднем 758 мм (Новороссийск). Максимальное количество выпадает в декабре (103 мм/мес), к весне оно заметно уменьшает- ся, достигая в мае 43 мм/мес. В июне и июле количество осадков возрастает (58 – 59 мм/мес) и составляет для каждого месяца около 8 % от годовой суммы. За анализируемый период было собрано 33 пробы атмосферных осад- ков. В большинстве случаев наибольшая концентрация фиксировалась (в порядке убывания) для катионов Ca2+, Na+ и NH4 +, анионов Cl−, SO4 2−, HCO3 − (рис.1). Это в целом согласуется с данными [2, 3], согласно которым для этой полосы побережья в атмосферных осадках в течение года преобладают (в порядке убывания) катионы Na+ и Ca2+, анионы Cl− и SO4 2−. Кроме ука- занных анионов, в наших пробах отмечается довольно большое содержание иона НСО3 −, сопоставимое с количеством сульфатов, что может быть след- ствием выбросов цементного завода в Новороссийске. Для разделения осадков на морские и континентальные мы использовали традиционные соотношения (Na+ + Mg2+)/(K+ + Ca2+) для катионов (рис.2, а) и Cl−/(SO4 2− + NO3 −) для анионов (рис.2, б). По результатам соотношения Cl−/(SO4 2− + NO3 −) преобладали ионы континентального происхождения (рис.2, б; 21 случай из 33). По соотношениям катионов континентальных случаев получается еще больше (рис.2, а). То, что по относительному содер- жанию морские катионы преобладали в меньшем числе случаев, чем морские анионы, можно объяснить тем, что Черное море – внутреннее, поэтому чаще всего траектории воздушных масс даже в последние трое суток перед выпа- дением осадков проходили не только над морем, но и над сушей. Поэтому вклад ионов калия и кальция все равно превышал вклад натрия и магния, хотя абсолютное содер- жание морских ионов в этих слу- чаях заметно возрастало. По результатам приведенных соотношений имеющаяся выбор- ка данных 2000 – 2004 гг. была разделена на две группы, в одну из которых были включены слу- чаи с преобладанием в воде осад- ков ионов морского (по преобла- данию хлоридов), в другую – кон- тинентального происхождения (остальные случаи). Раздельный анализ каждой группы показал, что 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 Н HCO3 SO4 Cl NO3 Ca Mg Na K NH4 Р и с . 1 .Средний химический состав осадков (мк-экв/л) для всех проб. мк-экв/л 211 Р и с . 2 .Соотношения (Na+ + Mg2+)/(K+ + Ca2+) (а) и Cl−/(SO4 2− + NO3 −) (б) в воде атмосферных осадков. Стрелки указывают на случаи, где преоблада- ют морские ионы. в осадках морского типа среди катионов с учетом анализа медианы выборки преобладают кальций и натрий, среди анионов – хлориды и гидрокарбонаты (рис.3). В континентальных осадках среди анионов преобладают сульфаты, среди катионов – кальций. Соотношения ионов рассмотрены как по величи- не медианы (рис.3, а), так и по максимальным значениям концентраций (рис.3, б). Видно, что максимальные значения ионов кальция и гидрокарбо- натов в континентальных осадках все же выше, чем в морских (рис.3, б). Континентальные осадки отличаются меньшей минерализацией (значение медианы 254 мк-экв/л) по сравнению с морскими (830 мк-экв/л). Диаграмма процентного соотношения ионов (рис.4) показывает, что в данной местности наиболее явным признаком преобладания континенталь- ного влияния на химический состав осадков являются большие концентра- ции SO4 2−, NH4 + и H+. Кальций же почти в одинаковом соотношении пред- ставлен в осадках морских и континентальных. Сравнивая минерализацию осадков, отнесенных к морскому типу и к континентальному (рис.5), можно отметить, что более половины проб конти- нентальных осадков имеют минерализацию менее 300 мк-экв/л. Количество проб с более высокими значениями минерализации постепенно уменьшается. 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00 900.00 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 N пробы м к- э кв /л Na+Mg K+Ca 0 100 200 300 400 500 600 700 800 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 N пробы м к- э кв /л Cl SO4+NO3 а б 212 0 50 100 150 Н HCO3 SO4 Cl NO3 Ca Mg Na K NH4 мк-экв /л 1 2 0 200 400 600 800 Н HCO3 SO4 Cl NO3 Ca Mg Na K NH4 мк-экв /л 1 2 а б Р и с . 3 .Содержание ионов (мк-экв/л) в осадках преимущественно мор- ского (1) и континентального (2) происхождения по оценке медианы (а) и по максимальным значениям концентраций (б). Что касается минерализации морских осадков, то, вероятно, из-за малого количества случаев определенные выводы делать рано. Из имеющихся дан- ных 33 % (4 пробы) имеют наименьшую минерализацию (менее 300 мк- экв/л), а 25 % – наибольшую (1500 – 1800 мк-экв/л). На рис.6 представлено распределение всех проб по градациям рН. Вид- но, что максимальное количество проб континентальных осадков (43 %) приходится на градацию от 5,0 до 5,5 рН, и более 65 % их имеют слабокис- лую реакцию (рН < 5,5). Для морских осадков максимум приходится на ин- тервал рН = 5,5 – 6, т.е. для них более характерны равновесные значения, более щелочные, хотя распределение по всем другим градациям довольно равномерно. Распределение всех осадков (без разделения их на морские и континентальные) аналогично распределению континентальных осадков, вероятно, потому что последних в 2 раза больше. Для каждого дня, для которого отбирались пробы атмосферных осадков, с по- мощью численной модели HYSPLIT строилось по 4 тра- ектории (для 00, 06, 12, 18 и 24 ч) перемещения воздуш- ной массы в последние 3 су- ток до ее прихода к месту наблюдений, т.е. к Рыбацкой бухте. Далее производилось обобщение траекторных дан- 0 20 40 60 80 100 Н НСО3 SO4 Cl NO3 Ca Mg Na K NH4 % Р и с . 4 .Процентное соотношение ионов в мор- ских ( ) и континентальных ( ) осадках. 213 ных путем расчета повторяемости пересечения траекториями1 квадратов пространственной сетки размером 1° × 1° на географической карте. Результаты представлены на рис.7, где отчетливо выявляются два пре- обладающих направления переноса воздушных масс для случаев выпадения атмосферных осадков: северо-западное и северо-восточное. Северо-запад- ное направление связано с осадками холодных фронтов и фронтов окклю- зии в системе циклонов с центром над Европейской территорией России. Северо-восточное направление – с осадками в ложбинах термических де- прессий (Пееднеазиатская депрессия) с центрами к востоку и юго-востоку от района исследований. Заключение. В составе атмосферных осадков, выпадающих в первой половине лета, среди катионов явно преобладают ионы кальция и натрия. В анионном составе содержание понижается в ряду Cl−> SO4 2−>НСО3 −>NO3 −. Осадки, в химическом составе которых преобладают морские ионы, отли- чаются большей минерализацией и более щелочной реакцией, чем те осад- ки, в составе которых преобладают континентальные ионы. При выпадении осадков вынос воздуха осуществляется в основном с северо-запада и севе- ро-востока. 1 По результатам расчетов модели координаты положения воздушной массы вдоль траектории перемещения (широта, долгота, высота над подстилающей поверхно- стью) имеют дискретность во времени 1 ч. 0 10 20 30 40 50 60 300 600 900 1200 1500 1800 сумма ионов, мк-экв/л % 1 - все осадки 2 - морские 3 - континентальные Р и с . 5 .Повторяемость (%) суммы ионов в пробах. 0 10 20 30 40 50 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 рН % 1 - все осадки 2 - морские 3 - континентальные Р и с . 6 .Повторяемость (%) рН в пробах. 214 Степень влияния каждого из факторов, влияющих на минерализацию и кислотность осадков, довольно сильно различается от случая к случаю. По- этому при анализе происхождения осадков важен комплексный подход, включающий анализ солевого состава, кислотности и пути следования воз- душной массы. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Лавриненко Р.Ф. К вопросу о формировании химического состава атмосферных осадков // Мат. 3-й междунар. конференции «Естественные и антропогенные аэрозоли». 24-27 сентября 2001 г.– СПб, 2003.– С.14-35. 2. Кривенцов М.И., Тарасов М.Н. Прогнозирование минерализации и содержание главных ионов в воде водохранилищ.– Л.: Гидрометеоиздат, 1976.− 111 с. 3. Никаноров А.М. Гидрохимия.− СПб: Гидрометеоиздат, 2001.− 444 с. 4. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Проект «Моря СССР». Т.IV. Черное море. Вып.1. Гидрометеорологические условия.− СПб: Гидрометеоиз- дат, 1991.− 432 с. 5. Методические указания по определению химического состава осадков.− Л.: Ротапринт ГГО, 1980.− 11 с. 6. Draxler R.R. HYSPLIT_4 user’s guide. Version 4.5.– Last Revision March 2002. NOAA Technical Memorandum ERL ARL-230, June 1999.– 35 p. Материал поступил в редакцию 14 .04 .2005 г . 0 10 20 30 40 50 30 40 50 60 Р и с . 7 .Изоплеты повторяемости траекторий (число случа- ев) с конечной точкой в Рыбацкой бухте при выпадении атмосферных осадков по данным для июня – июля 2000 – 2004 гг. Изолинии проведены через 5 единиц для интер- вала значений 5 – 20. в.д. с.ш.

Влияние континентальных и морских источников на химический состав летних атмосферных осадков северо-восточного побережья Черного моря

Репозитарії

Схожі ресурси