Ин­ст­ру­мен­таль­ный аэрозольный комплекс

Высокие темпы выбросов загрязняющих веществ в городах привели к накоплению в атмосфере огромного количества мельчайших взвешенных частиц – аэрозолей. Аэрозоли антропогенного происхождения обладают сложным химическим составом, включая экологически опасные компоненты техногенных эмиссий. Современные технологии комплексного анализа качества воздуха позволяют ученым делать научно-обоснованные оценки экологического состояния окружающей среды мегаполиса. Инструментальный аэрозольный комплекс — это часть инновационной системы непрерывного анализа аэрозольных загрязнений атмосферы столицы. Проект имеет особую социальную значимость для улучшения уровня жизни городского населения, открывает перспективы для реализации эффективных стратегий экологического развития и разработки мероприятий по уменьшению опасных последствий загрязнения атмосферы Московского мегаполиса в целом.

Первый Аэрозольный комплекс МГУ был создан в 2019 г. специалистами Научно – исследовательского института Ядерной физики МГУ в Арктике, на острове Белый (Карское море).

В 2020 году открыт Аэрозольный комплекс на территории Метеорологической обсерватории МГУ.  Совместный проект географического факультета МГУ и Научно – исследовательского института Ядерной физики МГУ реализован при поддержке Программы развития Московского университета.

Инструментальное оборудование Аэрозольного комплекса МГУ установлено за счет гранта на обновление оборудования для научных исследований в рамках федерального проекта «Развитие передовой инфраструктуры для проведения исследований и разработок в Российской Федерации» национального проекта «Наука и университеты».

Технологии и инструменты

В аэрозольном комплексе МГУ развиваются технологии комплексного анализа экологически опасных аэрозольных загрязнений и их влияния на здоровье человека. Проводимые исследования — это новый шаг к улучшению качества воздуха Москвы.

• Осуществляется одновременный анализ массовой концентрации частиц размером менее 10 мкм (РМ10) в стандартах качества воздуха и размером менее 2.5 мкм (РМ2.5) в стандартах оценки влияния микрочастиц на здоровье. Кроме того, анализируются микрофизические свойства и химический состав аэрозолей.

• Применяется научно - обоснованная методология непрерывного и сезонного сбора данных и одновременного отбора проб воздуха. Физико-химический анализ компонентов фракции аэрозолей позволяет определить состав климатически активных и экологически опасных загрязнений атмосферы Москвы. Результаты обрабатываются современными средствами мировых сетей слежения за состоянием окружающей среды Global Atmospheric Watch (GAW). 

• Внедрена новейшая методология отбора проб загрязненной атмосферы автоматизированными сборниками и импакторами с распределением частиц по размерам в широком диапазоне от нанометрового до десяти микрон.

• Комплекс оборудован автоматизированными счетчиками для непрерывных измерений микрофизических свойств аэрозолей, числа частиц с распределением по размерам и массовой концентрации аэрозолей в размерной фракции менее 10 микрон.

• Применяется уникальная аэталометрическая методика, позволяющая измерять климатический трассер – черный углерод в продуктах сжигания природных топлив (газа, бензина, дизельного топлива).

• Разработаны методы аналитической химии (газовой и ионной хроматографии, масс-спектрометрии с ионно-индукционной плазмой), обеспечивающие высококачественный химический анализ органических и ионных компонентов, элементов, включая тяжелые металлы, в составе аэрозолей.

• Используются методы электронной микроскопии с нанометровым разрешением для анализа состава наночастиц.

• Развиваются математические методы многовариантного статистического анализа количественных оценок вкладов основных источников загрязнения атмосферы города (транспорт, промышленность, дорожная пыль, теплоэнергетическая система, дальний перенос) в выбросы экологически опасных и токсичных компонентов.

Проекты на базе аэрозольного комплекса

На базе Аэрозольного комплекса МГУ реализуются:  

• Проект РНФ № 19-77-30004 «Технология оценки экологического состояния Московского мегаполиса на основе анализа химического состава микрочастиц в системе «атмосфера–снег–дорожная пыль–почвы–поверхностные воды» (Мегаполис)»

• Проект Министерства науки и образования РФ № 075-15-2021-574 «Мегаполис как остров загрязнения и тепла: междисциплинарный гидроклиматический, геохимический и экологический анализ»

• Соглашение о предоставлении из федерального бюджета грантов в форме субсидий в соответствии с пунктом 4 статьи 78.1 Бюджетного кодекса Российской Федерации на обеспечение проведения научных исследований российскими научными организациями и (или) образовательными организациями высшего образования совместно с организациями из стран-членов ЕС в рамках многостороннего сотрудничества в программе «Горизонт-2020», включая инициативы ЭРА-НЕТ в рамках обеспечения реализации программы двух- и многостороннего научно-технологического взаимодействия № 075-15-2021-938 от 30 сентября 2021 г. «Развитие инфраструктуры для оценки качества воздуха в Московском мегаполисе»

Публикации

Popovicheva O., Diapouli E., Chichaeva M.. Kosheleva N., Kovach R., Bitukova V., Eleftheriadis Konstantinos, Kasimov N. Aerosol characterization and peculiarities of source apportionment in Moscow, the largest and northernmost European megacity //Science of The Total Environment. – 2024. – С. 170315.

 

Serdyukova A., Vlasov D., Popovicheva O., Kosheleva N., Chichaeva M., Kasimov N. Elemental composition of atmospheric PM10 during COVID-19 lockdown and recovery periods in Moscow (April–July 2020) //Environmental Geochemistry and Health. – 2023. – Т. 45. – №. 11. – С. 7909-7931.

Семёнова А.В., Поповичева О.Б., Завгородняя Ю.А., Чичаева М.А., Ковач Р.Г., Кошелева Н.Е., Минкина Т.М., Касимов Н.С. Аэрозольное загрязнение московского мегаполиса полиароматическими углеводородами: сезонная изменчивость и токсикологические риски //Vestnik Rossijskoj akademii nauk. – 2023. – Т. 93. – №. 7. – С. 669-683.

 

Касимов Н.С., Кошелева Н.Е., Поповичева О.Б., Власов Д.В., Шинкарева Г.Л., Ерина О.Н., Чалов С.Р., Чичаева М.А., Ковач Р.Г., Завгородняя Ю.А., Лычагин М.Ю. Загрязнение Московского мегаполиса: мониторинг химического состава микрочастиц в системе «атмосфера–снег–дорожная пыль–почвы–поверхностные воды»//Метеорология и гидрология.  – 2023. – № 5. – С. 5-19.

 

Zappi A., Popovicheva O., Tositti L., Chichaeva M., Eremina I., Kasper-Giebl A., Tsai Y., Vlasov D., Kasimov N. Zappi A. et al. Factors influencing aerosol and precipitation ion chemistry in urban background of Moscow megacity //Atmospheric Environment. – 2023. – Т. 294. – С. 119458.

Popovicheva O., Chichaeva M., Kovach R., Zhdanova E., Kasimov N. Seasonal, Weekly, and Diurnal Black Carbon in Moscow Megacity Background under Impact of Urban and Regional Sources //Atmosphere. – 2022. – Т. 13. – №. 4. – С. 563.  

Aerosol Complex of Moscow State University for developing air quality infrastructure in Moscow megacity

PEEX Arctic-Boreal Hub Newsletter Issue #18 - September 2021 
View newsletter online

Aerosol Complex of Moscow State University for developing air quality infrastructure in Moscow megacity.

PEEX Blog

О.Б. Поповичева, М. А. Чичаева, Н. С. Касимов. Влияние ограничительных мер во время пандемии СOVID-19 на аэрозольное загрязнение атмосферы московского мегаполиса, ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, том 91, № 4, с. 350–360, 2021

Popovicheva O., Volpert E., Sitnikov N., Chichaeva M., Padoan S. Black carbon in spring aerosols of Moscow urban background. Geography, Environment, Sustainability, Vol. 13, No 1, p. 233-243, 2020

Popovicheva O., Padoan S., Schnelle- Kreis J., Nguyen D. L., Adam T.W. et al.. Spring aerosol in urban atmosphere of megacity: analytical and statistical assessment for source impacts. Aerosol and Air Quality Research. 20: 702–719, 2020

Vlasov D., Kosheleva N., Kasimov N. Spatial distribution and sources of potentially toxic elements in road dust and its PM10 fraction of Moscow megacity. Science of the Total Environment, 143267, 2020

Kasimov N.S., Vlasov D.V., Kosheleva N.E. Enrichment of road dust particles and adjacent environments with metals and metalloids in eastern Moscow. Urban Climate. Vol. 32, 2020

Vlasov D., Vasil’chuk J., Kosheleva N., Kasimov N. Dissolved and suspended forms of metals and metalloids in snow cover of megacity: Partitioning and deposition rates in Western Moscow. Atmosphere. Vol. 11, 9, 2020

Popovicheva O.,  Ivanov A.,  Vojtisek M. Functional Factors of Biomass Burning Contribution to Spring Aerosol Composition in a Megacity: Combined FTIR-PCA Analyses, Atmosphere,11, с. 319-339, 2019