ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ГЕОХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА АТМОСФЕРНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ В СТЕПНЫХ ЛАНДШАФТАХ ЮГА ЕТР 

GEOCHEMICAL DIFFERENTIATION OF ATHMOSPHERIC AEROSOLS IN STEPPE LANDSCAPES OF SOUTHERN RUSSIA 

Т.М. Кудерина

T.M. Kuderina 

Институт географии РАН (Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 29) 

Institute of Geography, RAS (Russia, 119017, Moscow, Staromonetny per., 29)

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Экспериментальные исследования геохимического состава приземных аэрозолей проводились в степных ландшафтах ЕТР на фоновых и деградированных землях. Повышенные концентрации химических элементов в приземной атмосфере указывают на существенное влияние антропогенных факторов. Из-за современной трансформации ландшафтов степной зоны практически не осталось фоновых территорий. Выявлены источники локального атмосферного аэрозольного загрязнения.

Experimental researching of the aerosols geochemistry were carried out in steppe natural and degraded landscapes of European Russia. Increased concentrations of chemical elements in the atmosphere indicate a significant impact of anthropogenic factors. Natural landscapes are practically absent due to the modern transformation of steppe. The sources of local atmospheric aerosol pollution are identified. 

Степные ландшафты южной части европейской территории России в настоящее время подвергаются значительной трансформации. Плодородные земли практически повсеместно заняты агроландшафтами. Наличие полезных ископаемых обусловливает развитие горнорудной промышленности, приводящей к образованию нарушенных ландшафтов. Антропогенное изменение структуры ландшафтов, при современном изменении климата влечет за собой рост эмиссии атмосферных аэрозолей. Конвенция ООН по борьбе с опустыниванием (КБО) предлагает решать проблемы устойчивого землепользования и адаптации землепользования к изменениям климата на территории РФ, используя концепцию нейтрального баланса деградации земель (НБДЗ) [4]. Однако методологическая база НБДЗ еще недостаточно разработана. Основной задачей НБДЗ является поиск индикаторов устойчивого землепользования. В степной зоне таким индикатором, выявляющим деградированные земли, могут выступать приземные аэрозоли.

Целью исследований является полевое изучение содержания атмосферных аэрозолей как самого динамичного компонента геохимических ландшафтов в степной зоне ЕТР с учетом геохимических особенностей региональных ландшафтов и метеорологических параметров. Для проведения качественного анализа их состояния первостепенной задачей является характеристика фоновых ландшафтов. Этим условиям удовлетворяют ландшафты особо охраняемых природных территорий, которые испытывают минимальное антропогенное влияние. Для оценки атмогеохимического состояния агроландшафтов выбраны земли современной распашки.

Экспериментальное исследование приземных аэрозолей проводилось в июле-августе 2017 г.: в фоновых лугово-степных ландшафтах Национального парка «Стрижамент» (Ставропольский край, N 44°46,655 E 42°00,195, высота 825 м над ур. м.), расположенных на передовой части платообразной Ставропольской возвышенности, окруженной предгорными степными равнинами; в степях расположенной субширотно Сальско-Манычской гряды (Ростовская область, Ремонтненский район, п. Камышевка, N 46°38,975 E 42°41,464, высота 114 м над ур. м.), которая практически вся распахана под зерновые, в дневное время здесь при максимальном прогреве подстилающей поверхности образуются пыльные вихри и долго живущие смерчи; в песчаном массиве Кучугуры (Цимлянский район, N 48°02,067 E 42°40,111, высота 61 м над ур. м.) с неустойчивым фрагментарным распространением травянистой растительности с пионерными куртинами березового мелколесья по понижениям, увеличение температурных градиентов и антропогенного давления позволяет выделить эту точку как участок потенциального опустынивания.

На химический состав приземной атмосферы степных ландшафтов влияют компоненты подстилающей поверхности, а также дальний перенос вещества. Ландшафтно-геохимические исследования атмосферных аэрозолей [3] засушливых степных территорий юга ЕТР проводились в самый жаркий период с 25 июля по 9 августа 2017 мобильным полевым аэрозольным комплексом. По возможности наблюдения проводились в автономных ландшафтах при одинаковых синоптических условиях (при прохождении воздушной массы преобладающего переноса) с контролем наземных метеопараметров. Отбор проб аэрозолей проводился по методике определения массового содержания микроэлементов в атмосферных аэрозолях фоновых ландшафтов на фильтры АФА-ХА-20 полевым аспирационным пробоотборником, созданным в аэрозольной лаборатории НИФХИ им. Л.Я. Карпова [1]. Текущие метеопараметры измерялись метеостанцией GEOS и Thermochron DS1922L. Химический состав аэрозоля определялся методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-AES). Одновременно для характеристики подстилающей поверхности проводилось определение химического состава подстилающих почв.

По результатам полевых измерений экспериментальных точек наблюдения определена массовая концентрация аэрозолей степной зоны ЕТР (табл. 1).

Таблица 1 Массовая концентрация ТДА в степных ландшафтах ЕТР

Выявлено, что в степной зоне концентрация аэрозольных частиц ниже, чем в предгорной. Содержание аэрозолей в приземной части точки наблюдения на высоте 0,5 м выше, чем на высоте 2,5 м, при этом в степных условиях равнин эта разница незначительна. На Стрижаменте при восточном переносе (А1 и А2) концентрация аэрозолей в 1,5-2 раза выше, чем при западном (А3 и А4). 

Расчет коэффициентов местной аэрозольной концентрации элементов относительно почв и пород ключевого ландшафта (содержание элемента в аэрозоле/содержание элемента в почве) с учетом глобального, регионального и локального распространения представлен в таблицах 2 и 3 [2].

Таблица 2 Коэффициенты местной аэрозольной концентрации элементов глобального распространения на ключевых точках наблюдения на юге ЕТР

Полученные расчеты показывают, что по мере продвижения с севера на юг в аэрозолях начинают преобладать литогенные элементы глобального распространения. Максимальные концентрации этих химических элементов наблюдаются в приземном слое на Стрижаменте из-за увеличения поверхностного выветривания горного ландшафта. Особо хочется отметить, что повышение концентрации серы, фосфора и натрия на возвышенной платообразно поверхности г. Стрижамент связано с западным переносом воздушных масс, на которые влияют как дальние источники эмиссии, так и окружающие агро- и техногенные территории. 

Таблица 3 Коэффициенты местной аэрозольной концентрации элементов регионального и локального распространения на ключевых точках наблюдения на юге ЕТР

Мышьяк и тяжелые металлы маркируют техногенное влияние на ключевые точки наблюдений. На Стрижаменте увеличение концентрации техногенных элементов наблюдалось при западных направлениях ветра. Ландшафты Кучугуров отражают современное техногенное влияние. 

Таким образом, выявление повышенных концентраций химических элементов в приземной атмосфере на участках наблюдений показало существенное влияние антропогенных факторов. Из-за современной трансформации ландшафтов степной зоны практически не осталось фоновых территорий. Выявлены источники локального атмосферного аэрозольного загрязнения, но требуются дополнительные геохимические исследования. Полученные результаты могут быть использованы для экологической оценки состояния приземного слоя атмосферы юга России, а также для инвентаризации источников атмосферного аэрозольного загрязнения ЕТР. 

Работа выполнена по проекту РФФИ 17-05-41121 РГО а (полевые исследования) и по проекту РНФ 18-17-00178 (анализ материалов). 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Губанова Д.П., Чхетиани О.Г., Кудерина Т.М., Иорданский М.А., Обвинцев Ю.И., Артамонова М.С. Экспериментальные исследования аэрозолей в атмосфере семиаридных ландшафтов Калмыкии. 1. Микрофизические параметры и массовая концентрация аэрозольных частиц. / Геофизические процессы и биосфера. Т. 17, № 1, 2018, С. 5-29. DOI: 10.21455/GPB1-1
  2. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов: Справочник: в 6 кн. М.: Недра, 1994. Кн. 2: Главные р-элементы. 303 с.
  3. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 610 с.
  4. Kust German, Andreeva Olga, Cowie Annette. Land degradation neutrality: Concept development, practical applications and assessment // Journal of Environmental Management. 2017. Vol.195, no.  P. 16-24. http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.10.043

Для того чтобы оставить комментарий вы должны авторизоваться на сайте! Вы также можете воспользоваться своим аккаунтом вКонтакте для входа!