Физико-химические свойства и химический состав осадков до, во время и после снятия ограничений COVID-19
Впервые для Московского мегаполиса определены физико-химические свойства и химический состав атмосферных осадков до, во время и после снятия ограничительных мер для борьбы с распространением COVID-19
Ученые географического факультета МГУ и Университета штата Иллинойс впервые изучили изменение физико-химических свойств, ионного состава и концентраций потенциально токсичных элементов в атмосферных осадках Москвы весной-летом 2020 г. в результате введения ограничительных мер для борьбы с распространением COVID-19. Исследованы две фазы осадков: нерастворенная (взвешенная), представленная твердыми частицами (диаметром крупнее 0,45 мкм), остающимися на фильтре при фильтровании пробы, и растворенная (жидкая), проходящая через фильтр. Нерастворенная фаза попадает в осадки в основном при вымывании взвешенных в подоблачном слое атмосферных частиц, в то время как химический состав жидкой фазы является хорошим индикатором загрязнения осадков во время их образования внутри облаков (так называемые внутриоблачные процессы вымывания). Результаты исследования, поддержанного мегагрантом Минобрнауки №075–15–2021–574 в рамках реализации национального проекта «Наука и университеты», опубликованы в журнале Urban Climate (Vlasov et al., 2023)
Тема COVID-19 в последнее время была практически снята с повестки дня. Однако для ученых, связанных с изучением проблем окружающей среды, режимы самоизоляции, введенные в большом числе крупных городов мира, предоставили уникальную возможность оценить влияние сокращения антропогенных выбросов на состояние окружающей среды. Многочисленные работы подтвердили мнение горожан об уменьшении уровня запыленности воздуха и его загрязнения газами, о более частых встречах с певчими птицами, уменьшении уровня шума и светового загрязнения (особенно в центрах городов), а также другие положительные результаты локдаунов. С другой стороны, многие исследования показали усиление воздействия на окружающую среду из-за интенсификации сжигания бытовых отходов в частном секторе, ускоренного образования озона, быстрого роста массы медицинских отходов и использованных средств личной гигиены и т.д. Однако до сих пор оставалось не ясным, изменяется ли химический состав атмосферных осадков в российских городах во время локадуна и насколько. Это важно для дальнейшего понимания того, насколько хорошо осадки могут очищать атмосферу от газообразных загрязнителей и твердых частиц при одновременном снижении антропогенного воздействия. Поэтому сотрудниками географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова (Д.В. Власов, И.Д. Еремина, Н.С. Касимов, Н.Е. Чубарова) и Университета штата Иллинойс (Г.Л. Шинкарева) впервые изучено содержание основных ионов и потенциально токсичных элементов (ПТЭ) в осадках самого высокоширотного мегаполиса мира – Москвы – до, во время и после режима самоизоляции зимой-летом 2020 года.
«Наше исследование показало неоднозначность влияния локдауна на химический состав атмосферных осадков в Москве. С одной стороны, уровень загрязнения осадков уменьшился в результате снижения антропогенной активности, в первую очередь, из-за резкого падения интенсивности движения транспорта на автодорогах. С другой стороны, в отдельные периоды зафиксирован рост загрязнения осадков отдельными токсичными элементами»
– рассказывает один из авторов исследования к.г.н. Д.В. Власов.
Снижение загрязнения осадков ПТЭ (на 10–99% растворенными и на 9–61% нерастворенными ПТЭ) обусловлено не только уменьшением антропогенных выбросов, но также очищением атмосферы от аэрозолей при их длительном вымывании атмосферными осадками, потому что конец мая и июнь были одними из самых дождливых за 200 лет наблюдений за осадками в Москве. В то же время адвекции воздуха в Москву из пригородов, где в апреле сжигались древесина, уголь, бытовые и сельскохозяйственные отходы во время локдауна, способствовали росту загрязнения осадков нерастворимыми P, Pb, Cd, растворимыми P, Ag, Pb, Sb, As, Cd, а также ионами хлора и калия.
Впервые для Москвы определен вклад различных источников в химический состав атмосферных осадков с помощью анализа главных компонент с последующей множественной линейной регрессией (метод PCA-MLR). Снятие ограничительных мер снизило вклад промышленных источников в содержание растворимых ПТЭ (с 38–66% до 6%) за счет увеличения вклада дорожной пыли и невыхлопных выбросов транспорта (истирание тормозных механизмов, шин), выдувания почвенных частиц, сжигания отходов и топлива, а также выбросов транспортных средств.
Верхние графики показывают абсолютный вклад разных источников в концентрации ПТЭ в атмосферных осадках Москвы в 2020 г.; нижние показывают их процентный (нормированный на сумму вкладов источников) вклад в концентрации ПТЭ. Периоды: PL1 – до введения ограничений (январь – февраль, осадки в виде снега и смешанные осадки), PL2 – до введения ограничений (март), LP1 – локдаун в отопительный сезон (апрель – 11 мая), LP2 – локдаун после окончания отопительного сезона (12–31 мая), AL1 – начало снятия ограничений (1–14 июня), AL2 – после снятия ограничений (15 июня – 27 июля).
По мнению к.г.н. Д.В. Власова,
«Полученные результаты выявили необходимость дальнейших исследований химического состава и свойств атмосферных осадков города в аналогичные периоды для корректного разделения влияния социальных, экономических, эмиссионных, метеорологических и физико-химических факторов на содержание и соотношение форм ПТЭ в дождях».
