Том 21, номер 12, статья № 1

Аннотация:

Рассматривается пространственно-временная изменчивость образования микродисперсной фракции над Сибирью, и сделана оценка приоритетных механизмов генерации наночастиц. Анализ процессов нуклеации в свободной атмосфере показал, что она наблюдалась в 85% случаев из всех проведенных самолетных зондирований. При этом почти 80% слоев частиц образуется в диапазоне высот от 4 до 7 км. Наиболее часто мощность слоя лежит в пределах от 0,5 до 2 км. Она может достигать толщины почти 4 км. Зафиксированное ранее одновременное увеличение концентрации наночастиц и озона выражается в том, что совпадение и несовпадение слоев наночастиц и озона равновероятны на всех высотах. Горизонтальная протяженность слоев наночастиц заключена в пределах от нескольких десятков до 600 км. При этом наиболее вероятной является протяженность 100-300 км (> 50% случаев). В приземном слое минимум среднемесячных значений как общей концентрации микродисперсного аэрозоля, так и частиц нуклеационной моды приходится на летние месяцы. В свободной атмосфере концентрация частиц (d = 3-70 нм) изменяется в диапазоне от 300 летом до 30 см^-3 зимой. Содержание частиц (d = 70-200 нм) находится в диапазоне 10 и 30 см^-3 зимой и летом соответственно. Процессы нуклеации наночастиц происходят в пограничном слое и в свободной тропосфере совершенно независимо. Основными источниками генерации наночастиц в свободной атмосфере являются процессы нуклеации и фотохимические процессы. В пограничном слое атмосферы вклады нуклеационных, фотохимических и адвективных процессов соизмеримы.

Ключевые слова:

наночастицы, пространственное распределение, нуклеация, сезонный цикл

Список литературы:

1. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. М.: АН СССР, 1955. 351 с.
2. Petaja T., Kulmala M. / Ed. Formation and growth of secondary atmospheric aerosols // Report series in aerosol science. Helsinki. 2006. N 80. 82 р.
3. Kulmala M., Vehkamaki H., Petaja T., Dal Maso M., Lauri A., Kerminen V.-M., Birmili W., McMurry P.H. Formation and growth rates of ultrafine atmospheric particles: a review of observations // J. Aerosol Sci. 2004. V. 35. N 2. P. 143-176.
4. Козлов А.С., Анкилов А.Н., Бакланов А.М., Веселовский Е.Д., Власенко А.Л., Еременко С.И., Малышкин С.Б., Пащенко С.Э., Шитов А.В. Исследование характеристик аэрозоля Телецкого озера // Оптика атмосф. и океана. 1998. Т. 11. № 6. С. 640-644.
5. Козлов А.С., Анкилов А.Н., Бакланов А.М., Власенко А.Л., Еременко С.И., Малышкин С.Б., Пащенко С.Э. Экспериментальная оценка относительного вклада гомогенного механизма образования аэрозоля в Западной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12. № 12. С. 1098-1104.
6. Смирнов В.В., Сальм Я.Й., Мякела Ю.М., Паатеро Ю. Динамика атмосферного аэрозоля, ионов и минорных газов при вторжениях арктического воздуха // Оптика атмосф. и океана. 2004. Т. 17. № 1. С. 71-80.
7. Koutsenogii P.K., Jaenicke R. Number concentration and size distribution of atmospheric aerosol in Siberia // J. Aerosol Sci. 1994. V. 25. N 3. Р. 377-383.
8. Загайнов В.А., Лушников А.А., Бирюков Ю.Г., Ходжер Т.В., Алоян А.Е., Аримото Р. Исследование нуклеации в атмосфере фоновых районов // Труды Междунар. конф. "Аэрозоли и безопасность". Обнинск, 2005. С. 38-40.
9. Цицкишвили М.С., Загайнов В.А., Минашкин В.М., Кардзахия Г.И., Чхарташвили А.Г., Шатберишвили И.Г., Нинуа Т.Л. Экология атмосферы - мониторинг глобальной динамики фонового аэрозольного компонента атмосферы в средних широтах северного полушария на международных стационарах Северного и Южного Кавказа // Труды Междунар. конф. "Аэрозоли и безопасность". Обнинск, 2005. С. 43-45.
10. Зуев В.Е., Белан Б.Д., Кабанов Д.М., Ковалевский В.К., Лукьянов О.Ю., Мелешкин В.Е., Микушев М.К., Панченко М.В., Пеннер И.Э., Покровский Е.В., Сакерин С.М., Терпугова С.А., Толмачев Г.Н., Тумаков А.Г., Шаманаев В.С., Щербатов А.И. Самолет-лаборатория Ан-30 "Оптик-Э" для экологических исследований // Оптика атмосф. 1992. Т. 5. № 10. С. 1012-1021.
11. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Пестунов Д.А., Покровский Е.В., Симоненков Д.В., Ужегова Н.В., Фофонов А.В. Мобильная станция АКВ-2 и ее применение на примере г. Томска // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18. № 8. С. 643-648.
12. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Симоненков Д.В. Фотохимическое образование микродисперсного аэрозоля в атмосфере континентального района // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19. № 4. С. 328-339.
13. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д. Суточный ход микродисперсной фракции аэрозоля // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13. № 11. C. 983-990.
14. Dal Maso M., Sogacheva L., Anisimov M.P., Arshinov M., Baklanov A., Belan B., Khodzher T.V., Obolkin V.A., Staroverova A., Vlasov A., Zagaynov V.A., Lushnikov A., Lyubovtseva Y.S., Riipinen I., Kerminen V.-M., Kulmala M. Aerosol particle formation events at two Siberian stations inside the boreal forest // Boreal Environ. Res. 2008. V. 13. N 2. P. 81-92.
15. Weickmann H. Recent measurements of the vertical distribution of Aitken nuclei, artificial stimulation of rain // Proc. 1st Conf. Physics Clouds and Precipitation particles. H. Weickmann and W. Smith. New York: Pergamon Press, 1957. 81 p.
16. Clarke A.D., Li Z., Litchy M. Aerosol dynamics in the equatorial Pacific Marine Boundary layer: Microphysics, diurnal cycles and entrainment // Geophys. Res. Lett. 1997. V. 23. N 7. P. 733-736.
17. Clarke A.D., Eisele F.L., Kapustin V.N., Moore K., Tanner D., Mauldin L., Litchy M., Lienert B., Carroll M.A., Albercook G. Nucleation in the equatorial free troposphere: Favorable environments during PEMTropics // J. Geophys. Res. D. 1999. V. 104. N 5. P. 5735-5744.
18. Clarke A.D., Varner J.L., Eisele F.L., Mauldin R.L., Tanner D., Litchy M. Particle production in the remote marine atmosphere: Cloud outflow and subsidence during ACE1 // J. Geophys. Res. D. 1998. V. 103. N 13. P. 16397-16409.
19. Weber R.J., McMurry P.H., Mauldin R.L., III, Tanner D.J., Eisele F.L., Clarke A.D., Kapustin V.N. New particle formation in the remote troposphere: A comparison of observation at various sites // Geophys. Res. Lett. 1999. V. 26. N 3. P. 307-310.
20. Keil A., Wendisch M. Bursts of Aitken mode and ultrafine particles observed at the top of continental boundary layer clouds // J. Aerosol Sci. 2001. V. 32. N 5. P. 649-660.
21. Brock C.A., Schroder F., Karcher B., Petzold A., Busen R., Fiebig M. Ultrafine particle size distribution measured in aircraft exhaust plumes // J. Geophys. Res. D. 2000. V. 105. N 21. P. 26555-26567.
22. Brock C.A., Washenfelder R.A., Trainer M., Ryerson T.B., Wilson J.C., Reeves J.M., Huey L.G., Holloway J.S., Parrish D.D., Hubler G., Fehsenfeld F.C. Particle growth in the plumes of coal-fired power plants // J. Geophys. Res. D. 2002. V. 107. N 12. doi: 10.1029/2001JD001062.
23. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д. Вертикальное распределение наночастиц в тропосфере континентального района // Оптика атмосф. и океана. 2004. Т. 17. № 7. С. 547-557.
24. Белан Б.Д. Динамика слоя перемешивания по аэрозольным данным // Оптика атмосф. и океана. 1994. Т. 7. № 8. С. 1044-1054.
25. Jobson B.T., McKeen S.A., Parrish D.D., Fehsenfeld F.C., Blake D.R., Goldstein A.H., Schauffler S.M., Elkins J.C. Trace gas mixing ratio variability versus lifetime in the troposphere and stratosphere: Observations // J. Geophys. Res. D. 1999. V. 104. N 13. P. 16091-16113.
26. Young L.H., Benson D.R., Montanaro W.M., Lee S.H., Pan L.L., Rogers D.C., Jensen J., Stith J.L., Davis C.A., Campos T.L., Bowman K.P., Cooper W.A., Lait L.R. Enhanced new particle formation observed in the northern midlatitude tropopause region // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. doi:10.1029/2006JD008109.
27. Napari I., Kulmala M., Vehkam K.H. Ternary nucleation of inorganic acids, ammonia, and water // J. Chem. Phys. 2002. V. 117. N 18. P. 8418-8425.