Ученые МГУ определили источники аэрозольного загрязнения атмосферы Московского мегаполиса
Ученые географического факультета и НИИ ядерной физики МГУ провели комплексный анализ физико-химических характеристик аэрозолей городской среды Московского мегаполиса. Исследование показало, что основными источниками загрязнения являются городская пыль (26%), транспорт (23%), промышленное производство (20%), сжигание биомассы (12%), вторичные аэрозоли (12%) и противогололедная соль (7%). При этом в разные сезоны доминантами выступают: весной – городская пыль, зимой – вторичные аэрозоли эмиссий теплостанций, а осенью – транспорт. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 19-77-30004-П, Института экологического проектирования и изысканий (ИЭПИ) и опубликована в журнале Science of the Total Environment.
Высокая плотность населения Московского мегаполиса и интенсивная экономическая активность приводят к масштабным экологическим последствиям, требующим оценки качества воздуха с учетом особенностей климата, местоположения, потребляемого топлива и источников выбросов взвешенных микрочастиц - аэрозолей. Состав микрочастиц представляет собой сложную смесь органических и неорганических веществ, образующихся в выбросах транспорта, промышленности, строительства, жилого сектора и поступающих из почвы и пыли.
Ученые Московского университета развили и внедрили инновационные технологии экологического мониторинга «Source apportionment”, позволяющие в реальном времени оценивать динамику изменения качества воздуха в Московском мегаполисе. Подход “Source apportionment” уже более десяти лет широко используется для оценки состояния атмосферы и дает представление об основных источниках эмиссий, влияющих на уровень загрязнения крупнейших городов мира.
На рисунке: Аэрозольный комплекс МГУ в Москве. Факторы, определяющие особенности “Source apportionment” Московского мегаполиса. Сезонные вклады шести основных источников: городская пыль, транспорт, промышленность, сжигание биомассы, вторичные аэрозоли и противогололедная соль.
На базе Аэрозольного комплекса МГУ исследователи проанализировали физико-химические характеристики аэрозолей городской среды, основных экологически - опасных элементов и соединений в составе потенциально важных источников, а также разработали модель количественного анализа вкладов транспорта и хозяйственной деятельности в аэрозольную нагрузку атмосферы.
Пять лет потребовалось ученым на освоение и реализацию методологии количественного анализа вкладов источников загрязнения атмосферы Москвы. В 2017 году началось создание инструментальной базы на территории Метеорологической обсерватории МГУ и разработка методов отбора микрочастиц с разделением по размерам. В ходе выполнения проекта «Мегаполис» апробированы методы химического анализа, расширен диапазон измеряемых экологически опасных характеристик микрочастиц и параметров окружающей среды с высокой изменчивостью. С апреля 2020 года на созданном в рамках Программы развития МГУ Аэрозольном комплексе непрерывно проводятся измерения основных характеристик аэрозольной нагрузки атмосферы.
Анализ характеристик аэрозолей размером менее 10 мкм (РМ10) проводился на Аэрозольном комплексе МГУ весной 2018 г., осенью 2019 г. и зимой 2019-2020 гг. Ученые определили состав аэрозолей (органический и элементный углерод, водорастворимые ионы, макро и микроэлементы), оценили массовый баланс и вклад первичных и вторичных аэрозолей. «В отличие от традиционного понимания, что основным источником загрязнения атмосферы в Москве является транспорт, проведенные нами исследования позволили определить шесть основных источников загрязнения городской атмосферы. Мы выявили сезонные тренды, значительно различающиеся в холодный отопительный сезон и теплый весенний период интенсивного пыления почв и сельскохозяйственных пожаров (Рис.1). Также мы исследовали связь источников с метеорологическими параметрами и региональным переносом воздушных масс», - рассказала один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник НИИЯФ МГУ, старший научный сотрудник географического факультета МГУ Ольга Поповичева.
Главным результатом проведенных исследований явилось определение особенностей источников и их вкладов в Москве по сравнению с крупнейшими городами мира. Климатические условия самого северного из Европейских мегаполисов, использование газа системой централизованного теплоснабжения, влияние населенного и промышленно-развитого региона вокруг Москвы, включая сжигание биомасс жилым сектором, а также интенсивное использование антигололедных покрытий определяют разнообразие источников и их вкладов в аэрозольное загрязнение Москвы.
На рисунке: Аэрозольный комплекс МГУ в Москве. Факторы, определяющие особенности “Source apportionment” Московского мегаполиса. Сезонные вклады шести основных источников: городская пыль, транспорт, промышленность, сжигание биомассы, вторичные аэрозоли и противогололедная соль.
