Сравнительная оценка качества воздуха по субъектам РФ

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Колледж Алтайского государственного университета

Отделение: Природопользование, сервис и туризм

КУРСОВАЯ РАБОТА

по междисциплинарному курсу

МДК.01.01 Мониторинг загрязнения окружающей природной среды

«Сравнительная оценка качества воздуха по субъектам РФ»

Выполнила студентка

2 курса К.113с11 группы

Трубникова А.В.

Барнаул 2022



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

1.1 Сведения о сети наблюдений

1.2 Характеристики и показатели загрязнения атмосферного воздуха

2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ в 2016-2020 гг.

3. ИОННЫЙ СОСТАВ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ НА РОССИЙСКИХ СТАНЦИЯХ ГЛОБАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ АТМОСФЕРЫ (ГСА) ВМО

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ

Атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей природной среды. Высокий темп развития промышленности, рост городов, расширение использования атмосферы, увеличение масштабов воздействия людей на окружающую среду требует более пристального внимания.

В настоящий момент биосфера постоянно содержит более миллиона антропогенных химических соединений, и их количество непрерывно растет.

Главными источниками загрязнения атмосферы являются выбросы промышленных предприятий, процессы испарения и сжигания топлива (теплоэлектростанции, двигатели внутреннего сгорания и т.д.). Загрязняющие воздух вещества в результате метеорологических процессов распространяются в атмосфере на значительные расстояния, что в конечном итоге приводит к глобальному загрязнению воздуха.

Ежегодно на территории России выделяются города, где проблема загрязнения атмосферного воздуха стоит наиболее остро. Существует Приоритетный список городов с очень высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Отдельно приведена информация о городах с высоким уровнем загрязнения. Приводится перечень городов, в которых отмечаются максимальные концентрации, превышающие 10 ПДК.

Цель исследования: выявить загрязнения воздуха на территории субъектов Российской Федерации.

Задачи исследования:

изучить мониторинг загрязнения атмосферного воздуха на станциях субъектов РФ;

проанализировать химический состав атмосферных осадков на станциях субъектов РФ;

проанализировать ионный состав атмосферных осадков на станциях субъектов РФ;

выявить проблемные зоны с наихудшим качеством воздуха.

Объект исследования: качество воздуха в различных субъектах Российской Федерации.

Предмет исследования: сравнительная оценка показателей качества воздуха между различными субъектами РФ.

Источники данных:

государственные органы и организации, отвечающие за мониторинг качества воздуха в РФ;

научные статьи и исследования, посвященные проблеме качества воздуха в РФ;

отчеты и базы данных международных организаций, занимающихся оценкой качества воздуха.

Методы исследования:

сбор и обработка данных о качестве воздуха в различных субъектах РФ;

статистический анализ полученных данных для выявления закономерностей и различий между субъектами;

использование методов многокритериального анализа для сравнительной оценки качества воздуха в различных субъектах;

анализ факторов, влияющих на качество воздуха, с использованием экологических моделей и экспертных оценок.

1.МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

1.1 Сведения о сети наблюдений

Наблюдения за загрязнением атмосферы городов, проводимые как составная часть государственного мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды, осуществляются территориальными подразделениями Росгидромета, и предприятиями, которые оказывают негативное воздействие на атмосферный воздух селитебных территорий, при участии органов исполнительной власти субъектов РФ и местного самоуправления. Используются данные Роспотребнадзора, полученные в рамках осуществления социально-гигиенического мониторинга [5].

Пункты наблюдений расположены в жилых районах, вблизи автомагистралей и в промышленных зонах городов. В соответствии с местоположением пункты условно подразделяются на городские фоновые (в жилых районах), промышленные (в зоне влияния промышленных предприятий), авто (вблизи крупных автомагистралей с интенсивным движением транспорта) и региональные (пригородные фоновые).

Количество пунктов наблюдений в городах в соответствии с требованиями нормативных документов составляет от 1-5 до 10 и более в зависимости от численности населения, характеризующей социально-экономическое развитие городов. Кроме регулярных наблюдений, в некоторых городах дополнительно проводятся эпизодические обследования и наблюдения, в том числе под факелами промышленных предприятий [8].

Таким образом, наблюдения за загрязнением атмосферы городов стали важным инструментом для контроля и мониторинга воздействия предприятий и других источников на качество воздуха в селитебных территориях. Эти наблюдения позволяют получать достоверные данные о загрязнении и проводить своевременные мероприятия для предотвращения и снижения уровня загрязнения атмосферы. Они являются важной составной частью государственной политики по охране окружающей среды и способствуют улучшению качества жизни населения городов в целом.

1.2 Характеристики и показатели загрязнения атмосферного воздуха

Под качеством атмосферного воздуха понимают совокупность свойств атмосферы, определяющую степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом.

Для определения уровня загрязнения атмосферы используются следующие характеристики загрязнения воздуха [1]:

средняя концентрация загрязняющего вещества в воздухе, мг/м3 , мкг/м3 (qср);

среднее квадратическое отклонение, мг/м3 или мкг/м3 (уср);

максимальная (измеренная за 20 мин) разовая концентрация загрязняющего вещества, мг/м3 или мкг/м3 (qм).

химический состав атмосферных осадков

Загрязнение воздуха определяется по значениям средних и максимальных разовых концентраций загрязняющих веществ. Степень загрязнения оценивается при сравнении фактических концентраций в атмосферном воздухе с ПДК. Средние концентрации для разных периодов осреднения сравниваются с ПДК среднесуточными (ПДКс.с.) и годовыми (ПДКс.г.), максимальные из разовых концентраций -- с ПДК максимальными разовыми (ПДКм.р.) [2].

ПДК -- предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества для населенных мест, устанавливаемая Главным санитарным врачом Российской Федерации [6]. Для некоторых наиболее распространенных загрязняющих веществ значения ПДК, установленные СанПиН 1.2.3685-21 [2].

Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) - комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько загрязняющих веществ. ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых концентраций загрязняющих веществ, поэтому ИЗА характеризует уровень хронического, длительного загрязнения воздуха. Комплексный показатель ИЗА (I(n)) учитывающий n загрязняющих веществ, рассчитывается по формуле [3]:

,

где qсрi - среднегодовая концентрация i-го загрязняющего вещества,

ПДКссi - среднесуточная концентрация i-го вещества,

Сi - безразмерный коэффициент, позволяющий привести степень вредности

i-го загрязняющего вещества к степени вредности диоксида серы.

Значения Сi равны 1,5; 1,3; 1,0 и 0,85 соответственно для I, II, III и IV классов опасности загрязняющего вещества.

Уровень загрязнения воздуха оценивается по 4 градациям значений СИ и НП, которые характеризуют степень кратковременного воздействия загрязнения воздуха на здоровье населения [4]:

низкий при СИ = 0-1 , НП = 0%;

повышенный при СИ =2-4, НП = 1-19%;

высокий при СИ=5-10; НП=20-49%;

очень высокий при СИ >10; НП ?50%.

Если СИ и НП попадают в разные градации, то уровень загрязнения воздуха оценивается по наибольшему значению из этих показателей.

СИ -- стандартный индекс, т.е. наибольшая измеренная разовая концентрация загрязняющего вещества, деленная на ПДК. Он определяется из данных наблюдений на посту за одним загрязняющим веществом, или на всех постах рассматриваемой территории за всеми загрязняющими веществами за месяц или за год. Характеризует степень кратковременного загрязнения.

НП -- наибольшая повторяемость (в процентах) превышения максимальной разовой ПДК по данным наблюдений за одним загрязняющим веществом на всех постах территории за месяц или за год.

Химический состав атмосферных осадков позволяет определить наличие и концентрацию различных веществ в атмосфере. В осадках могут содержаться такие загрязнители, как оксиды азота и серы, аммиак, пыль, тяжелые металлы и другие вредные вещества. Их присутствие может быть связано с промышленными выбросами, автомобильным движением, сжиганием топлива и другими источниками антропогенного влияния [4].

Таким образом, использование химического состава атмосферных осадков в качестве инструмента для оценки загрязнения атмосферного воздуха является необходимым и эффективным методом, который позволяет выявить и взять под контроль вредные вещества в окружающей среде и способствует созданию более чистой и безопасной атмосферы для всех живых существ.



2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ В 2016-2020 ГГ.

В данном разделе обобщены данные о химическом составе атмосферных осадков (ХСО) на станциях Российской Федерации (РФ) за 2016-2020 гг. К 2020 г. региональная сеть наблюдений за ХСО включала 149 станций, в том числе 10 фоновых станций сети Глобальной службы атмосферы (ГСА) ВМО. [6].

Сумма ионов и средневзвешенная концентрация компонентов в осадках по ФО в 2020 г. представлены в табл. 1, а средние величины за последнее пятилетие (2016 - 2020 гг.) - в табл. 2.

Сравнение данных за 2020 год с средними значениями за период с 2016 по 2020 не выявило существенных изменений. Отмечено как повышение, так и понижение минерализации на 10-25% по сравнению с уровнем 2020 года. Наименьшая минерализация менее 10 мг/л все еще характерна для СКФО и СЗФО, в то время как наибольшие значения около 30 мг/л были зафиксированы в ЦФО и ПФО как в 2020, так и в среднем за 2016-2020 годы. Это в основном связано с преобладанием гидрокарбонатов в этих регионах, которые составляют от 40% до 50% от общего количества ионов. В СФО, ДФО и ЮФО преобладают гидрокарбонаты, то же самое было и в 2020 и в предыдущие годы. В ЦФО, ЮФО, СФО и ДФО в 2020 году были сильные пожары, продукты горения которых привели к увеличению концентрации некоторых элементов в атмосфере. Следует отметить, что нитраты и сульфаты доминируют повсеместно, при этом нитраты преобладают над сульфатами. Концентрация сульфатов в осадках не превышала 3,0 мг/л, как в 2020 году, так и в среднем за период с 2016 по 2020 год. Содержание сульфатов в пределах от 1,0 до 1,5 мг/л характерно для СЗФО, СФО и ДФО [6]Таблица 1. Средневзвешенные концентрации ионов в осадках по федеральным округам, 2020 г. [6]

ФО	Количество станций	SO4	СI	NО3	НСО3	NН4	Na+	К+	Са2+	Mg2+	М	рН	k
		мг/л	ср	макс	мин	мкС/мс
СЗФО	30	1,6	1,6	1,2	2,4	0,3	1,1	0,5	0,9	2,0	9,9	5,9	6,5	4,9	20
ЦФО	24	3,0	1,8	2,1	15,5	0,6	1,2	0,9	3,5	1,5	30,1	6,4	7,2	5,2	49
ПФО	20	6,0	1,8	2,7	11,6	1,0	2,1	1,0	4,1	0,7	32,6	6,4	7,0	5,6	51
ЮФО	6	3,3	23	1,9	4,5	0,6	1,4	0,5	1,9	0,3	16,8	6,1	6,7	5	31
СКФО	1	1,7	0,5	1,6	2,8	0,5	0,2	0,3	1,3	0,2	9,1	6,2	6,3	6,2	16
УФО	6	1,7	0,5	1,6	2,8	0,5	0,2	0,3	1,3	2,0	15,9	6,0	7,0	5,4	36
СФО	31	3,8	1,2	1,5	5,0	0,4	1,2	0,4	2,1	0,4	21,5	6,3	7,1	5,3	47
ДФО	31	5,0	1,5	1,3	8,0	0,5	1,7	0,6	1,7	1,1	14,3	6,1	7,0	5,4	29

Таблица 2. Средневзвешенные за период 2016 - 2020 гг. концентрации ионов в осадках по федеральным округам [8]

ФО	SO4	СI-	NО-3	НСО3-	NН4	Na+	К+	Са2+	Mg2+	М	рН	k
	мг/л	ср	макс	мин	мкСм/см
СЗФО	2,0	2,6	1,1	3,3	0,3	1,6	0,6	1,0	0,3	13,1	5,9	6,5	5,1	27
ЦФО	3,1	2,0	2,3	13,9	0,6	1,1	0,9	3,4	1,4	28,8	6,3	7,2	5,3	48
ПФО	5,4	1,9	2,6	8,9	0,9	1,5	0,8	3,6	0,7	27,7	6,4	7	5,9	29
ЮФО	3,5	3,0	2,1	3,6	0,5	1,4	1,1	1,8	0,3	17,5	6,0	6,7	5,3	35
СКФО	1,6	0,5	1,7	4,0	0,7	0,2	0,3	1,4	0,2	10,5	6,2	6,3	6,2	18
УФО	3,5	1,1	1,9	5,3	0,5	1,0	0,5	2,2	0,3	16,4	6,0	7	5,5	35
СФО	5,7	1,3	1,5	7,2	0,5	1,2	0,6	1,7	1,4	21,2	6,3	7,1	5,6	46
ДФО	3,2	1,8	1,4	4,7	0,5	1,1	0,6	1,1	0,8	15,6	6,1	7	5,2	350

Повторяемость минерализации осадков регионального фона с минерализацией М?15 увеличилась на ЕТР в среднем на 10 %, а на АТР - в среднем на 3 % в пределах погрешности измерений. В ПФО и ДФО в 2020 г. частота выпадений осадков с минерализацией на 7 % - в ЦФО. В 2020 г. частота осадков с М>30 мг/л снизилась в ПФО и ДФО на 12 и 8 % и на 7 % увеличилась в ЮФО, а в Северо-Кавказском и Уральском округах не выпадали осадки с минерализацией свыше 30 мг/л.

Синхронность кривых сульфатов, гидрокарбонатов и хлоридов за период с 2016 по 2020 годы и в 2020 году заслуживает внимания. Большинство компонентов характеризуются незначительными колебаниями концентрации вокруг относительно постоянного уровня. Изменения большинства компонентов в сторону уменьшения отмечаются только в некоторых округах. Снижение нитратов отмечается в УФО, а хлоридов - в ЮФО.

В большинстве округов преобладают гидрокарбонаты. По всей России, концентрация гидрокарбонатов варьируется от 2 мг/л в СКФО до 16 мг/л в ЦФО. Значения гидрокарбонатов выше 10 мг/л типичны для осадков ЦФО и ПФО на протяжении всего исследуемого периода. На большей части страны концентрация гидрокарбонатов примерно в 1.5-2 раза выше, чем сульфатов. Более высокие значения концентрации сульфатов (свыше 5 мг/л) характерны для ПФО и СФО. Нитраты в диапазоне от 2 до 3.5 мг/л наблюдаются в ЮФО, ЦФО и ПФО. Нитраты между 1 и 1.5 мг/л найдены в осадках ДФО, СФО и СЗФО.

Хлор поступает в атмосферу от промышленных предприятий, которые производят соляную кислоту, пестициды, содержащие хлор, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь и соду. Молекулы хлора и пары соляной кислоты могут быть найдены в атмосфере в качестве примесей. Морские аэрозоли также вносят значительный вклад, причем в них преобладают хлориды и натрий - до 70% и более от общего состава. Содержание хлоридов в осадках в округах, которые расположены вблизи морского побережья, может значительно превышать средний показатель по всем регионам из-за влияния морских аэрозолей.

В СЗФО концентрация хлоридов в среднем за 5 лет превышает 2,0 мг/л, однако в последние годы наблюдалось постепенное снижение. В ЮФО с 2016 по 2018 гг. наметился рост, который обеспечивал в основном локальный источник пос. Нижнегорский. Впоследствии, причина была устранена, и концентрация хлоридов в 2019 г. снизилась в 2-2,5 раза. Существенное снижение хлоридов, приблизительно в 2 раза, установлено в ЦФО с 2017 г., и в последующие годы изменения не превышали ±0,5 мг/л. Для ПФО, УФО, СФО и ДФО характерны незначительные изменения концентраций хлоридов, проявляющиеся в виде колебаний возле некоторого относительно постоянного уровня в течение всего периода. Наиболее низкие значения, около 0,5 мг/л, определены в СКФО.

В настоящее время большинство соединений азота имеет антропогенное происхождение. Источники поступления оксидов азота связаны с высокотемпературным окислением молекулярного азота при горении различных видов топлива, при пожарах и при разложении азотных удобрений. Около 51% оксидов азота поступает в атмосферу от тепловых электростанций (ТЭС) и промышленных энергетических установок, 44% - от автомобильных выхлопных газов. На все остальные источники приходится только около 5%. В атмосферных осадках средняя концентрация нитратов по России не превышает 2.5 мг/л. Тенденция к снижению была более или менее выраженной в УФО и СФО.

В ЦФО и ЮФО содержание нитратов изменялось от 2,0 до 2,5 мг/л и составило в среднем 2,2. В СЗФО концентрация нитратов в среднем за период составила - 1,1 мг/л и для ДФО - 1,4 мг/л.

В СКФО и ПФО в отдельные годы наблюдались существенные отклонения концентрации нитратов от среднего многолетнего значения. Более высокая концентрация нитратов в осадках СКФО в 2016 г. обусловлена, по-видимому, локальным загрязнением. Концентрации гидрокарбонатов свыше 14,0 мг/л были определены в ЦФО. При этом в ЦФО и ПФО наблюдалась смена тенденций: в начале периода наблюдалось снижение, а в последние 2 года отмечен рост.

Следует отметить, что Центральное Черноземье - это территории, богатые черноземом. Характерным признаком черноземов является высокая карбонатность (до 2,5-4,0 % CaCO3 в пахотном слое). Повышенные содержания гидрокарбонатов в атмосферных осадках наблюдались в весенний и осенний периоды. В это время, как правило, происходит посев и уборка сельскохозяйственной продукции, что при значительном количестве пахотных угодий создает дополнительные условия для повышенной запыленности атмосферы, особенно в условиях низкой годовой суммы осадков.

В осадках СЗФО, ЮФО, СКФО и ДВФО содержание гидрокарбоната не превышало 6,0 мг/л. Кроме того, в СЗФО и УФО наметился слабый тренд к снижению, в ДФО в период с 2016 по 2020 гг. концентрация гидрокарбонатов, в среднем, не превышала 4,0 мг/л. В СКФО изменение в пределах от 2,0 до 5,0 мг/л, в СФО в последние 3 года в среднем около 8,0 мг/л.

Катионная часть общей суммы компонентов составляет около 30%. В химическом составе осадков преобладает кальций. Далее в порядке снижения концентрации следуют натрий и магний, а затем калий. Содержание аммония в осадках ПФО составляет около 1 мг/л, а в остальных округах - не превышает 0.6 мг/л.

Общая картина распределения средних значений рН - показателя кислотности атмосферных осадков в регионах РФ в 2016 - 2020 гг. практически без изменений и, по-прежнему, подтверждает отсутствие масштабных процессов закисления атмосферных осадков. Все значения рН осадков, осреднённые по округам, находятся, в основном, в интервале от 5,0 до 6,5 ед. рН, составляя от 60 до 80 % во всех округах, кроме СЗФО.

Повторяемость осадков с величиной рН>6,5 в 2020 г. снизилась в СЗФО до 4 %, но оставалась достаточно высокой в ЦФО - около 60 %, в ПФО - увеличилось до 98 % и ДФО - до 22 %.

Осадки с величиной рН менее 5,6 выпадали в 10 % от общего числа случаев. Высокий процент частоты выпадений осадков в интервале рН от 5,6 до 6,5 в ЦФО и ПФО, скорее всего, связан с «подщелачивающим» свойством гидрокарбонатов, концентрация которых в 2020 г. увеличилась в среднем на 13 %.

В табл. 3 приведены средние значения интенсивности выпадений с атмосферными осадками серы, азота и суммы ионов (Р), рассчитанные по данным наблюдений в 2020 г., а средние выпадения за период 2016- 2020 гг. - в табл.4 Выпадения загрязняющих веществ с атмосферными осадками рассчитывались на основе средневзвешенных месячных концентраций и количества выпавших осадков.

В основном величина влажных выпадений находится в прямой зависимости от суммы осадков и концентрации компонентов.

В 2020 г. сумма влажных выпадений серы в основном не превышала 1,0 т/км2 •год. Распределение техногенной нагрузки оксидов серы на территории Российской Федерации имеет дифференцированный характер. Максимальные значения выпадений свойственны Приволжскому и Сибирскому регионам России, где общий уровень поступления серы составляет 0,8 - 0,9 т/км2 •год. Самое низкое значение интенсивности выпадения серы, около 0,4 т/км2•год характерно для СЗФО, СКФО и ЮФО.

Таблица 3. Средние за год выпадения серы, азота и суммы ионов, 2020 г. [6]

ФО	q, мм	S(SO4)	N (NO3)	N (NH4)		Р	N(Н)/N(О)
		т/км2*год
СЗФО	678,1	0,36	0,19	0,18	0,36	6,70	0,96	0,99
ЦФО	569,5	0,48	0,25	0,22	0,48	14,78	0,88	1,01
ПФО	484,3	0,94	0,30	0,40	0,70	16,12	1,34	1,34
ЮФО	488,2	0,37	0,16	0,15	0,31	5,15	0,90	1,21
СКФО	579,3	0,33	0,21	0,23	0,44	5,16	1,10	0,74
УФО	425,0	0,49	0,14	0,14	0,28	6,79	1,04	1,77
СФО	550,5	0,79	0,16	0,23	0,38	11,72	1,46	2,06
ДФО	569,2	0,53	0,20	0,24	0,44	7,31	1,20	1,20

По результатам расчетов в 2016 - 2020 гг. средняя интенсивность потоков серы с атмосферными осадками в большинстве регионов ЕТР, Уральского округа и Дальнего Востока, как и в предыдущий период, находилась в пределах 0,4 - 0,9 т/км2 •год, а на территории Сибири - около 1,0 т/км2 •год.

Таблица 4. Средние за период выпадения серы, азота и суммы ионов с осадками по федеральным округам, 2016 - 2020 гг. [8]

ФО	q, мм	S(SO4)	N (NO3)	N (NH4)		Р	N(Н)/N(О)
		т/км2*год
СЗФО	691,0	0,43	0,17	0,18	0,35	7,76	1,06	1,24
ЦФО	597,9	0,59	0,30	0,25	0,54	15,39	0,84	1,09
ПФО	509,2	0,93	0,30	0,34	0,64	15,37	1,14	1,45
ЮФО	683,6	0,59	0,25	0,19	0,44	К,13	0,78	1,36
СКФО	619,9	0,31	0,26	0,37	0,63	б,57	1,41	0,49
УФО	446,4	0,49	0,18	0,17	0,35	7,23	0,94	1,45
СФО	514,4	0,99	0,17	0,21	0,38	10,89	1,25	2,66
ДФО	548,6	0,66	0,19	0,20	0,39	7,77	1,05	1,72

Максимальный уровень поступления суммарного азота с атмосферными осадками в среднем за пятилетний период 0,6 т/км2 •год характерен для ПФО и СКФО. Минимальные нагрузки соединений азота определены в СЗФО, в Уральском, Сибирском и Дальневосточном регионах, где поступление не превышает 0,4 т/км2 •год. За период 2016-2020 гг. суммарного азота больше, чем серы выпадало только в СКФО Интенсивность потоков соединений азота в остальных регионах находилась в интервале 0,4 -0,6 т/км2 •год. По-прежнему, максимальный уровень поступления суммарного азота с атмосферными осадками в 2020 г.- 0,7 т/км2 •год, свойственен для ПФО. В остальных округах суммарные выпадения азота были в основном ниже 0,7 т/км2 •год.

Многолетняя динамика суммарных за год влажных выпадений загрязняющих веществ характеризуется двумя составляющими - плавным изменением среднегодовых уровней загрязнения и случайными отклонениями, в отдельных случаях, обусловленных случайными локальными загрязнениями.

Такие отклонения были определены для ЮФО. При этом в ЮФО проявилась тенденция к постепенному снижению величины влажных выпадений.

Максимальный уровень поступления суммарных за год выпадений свыше 15,0 т/км2 •год, по-прежнему, характерен для ЦФО и ПФО, третью часть от всех поступлений составляют гидрокарбонаты. Годовое поступление компонентов с атмосферными осадками (Р) в 2020 г. изменялось от 5,2 т/км2 •год в СКФО и ЮФО до 16,1 т/км2 •год в ПФО. В четырех федеральных округах СЗФО, СКФО, УФО и ДФО интенсивность суммарных выпадений не превышала 10,0 т/км2 •год и за период с 2016 по 2020 гг. существенных отклонений относительно среднего значения для каждого из округов не отмечено. Самое низкое значения суммарных выпадений - 6,6 т/км2 •год, в 2020 г. характерно для СКФО.

Интенсивность выпадения серы сульфатной в период с 2016 по 2020 гг. находилась в интервале от 0,3 т/км2 •год в СКФО до 1,3 т/км2 •год в ПФО. Вклад серы сульфатной в общую массу влажных выпадений составляет от 4 % (ЦФО) до 9 % (СФО). Следует отметить, что в 2020 г. отмечается снижение выпадений серы во всех округах. При этом в СФО проявилась тенденция к снижению. За 5-ти летний период интенсивность выпадения серы в СФО снизилась с 1,2 до 0,8 т/км2 •год. В ПФО, ЮФО, ЦФО, и СЗФО - величина влажных выпадений серы в большей или меньшей степени находится в прямой зависимости от общей суммы осадков.

Интенсивность выпадения суммарного азота в период с 2016 по 2020 гг. варьировала от 0,3 (СЗФО) до 0,9 т/км2 •год (ПФО и СКФО). В ЦФО, ЮФО и УФО проявилось направленное снижение интенсивности выпадения азота суммарного. Вклад азота суммарного в общую массу влажных выпадений составляет от 4 % (ЦФО, ПФО и СФО) до 9 % (СКФО). При этом соотношение азота нитратного к аммонийному соответствует 1:1. Необходимо отметить, что изменение интенсивности влажных выпадений происходит в виде плавных изменений среднегодовых уровней выпадений азота суммарного в большинстве округов за исключением ПФО и СКФО. В ПФО с 2016 по 2018 гг. влажные выпадения суммарного азота снизились до 0,5, а с 2019 г. постепенно увеличилась до 0,9 т/км2 •год. Резкие изменения влажных выпадений азота суммарного в СКФО, скорее всего, связаны со случайным локальным воздействием.



3. ИОННЫЙ СОСТАВ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ НА РОССИЙСКИХ СТАНЦИЯХ ГЛОБАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ АТМОСФЕРЫ (ГСА) ВМО

Согласно Приказу Росгидромета от 18.02.2014 г. №59 на территории РФ действует 10 станций фонового мониторинга, входящих в качестве региональных в состав сети Глобальной службы атмосферы (ГСА) ВМО. На Европейской территории РФ (ЕТР) расположены станции Усть-Вымь, Приокско-Террасный биосферный заповедник (БЗ), Воронежский БЗ, Шаджатмаз и Кавказский БЗ. На Азиатской территории (АТР) - Туруханск, Хужир, Памятная, Тикси и Терней (Сихотэ-Алинский БЗ). Дополнительно были рассмотрены данные по химическому составу осадков (ХСО) станции Приморская, выполняющей суточный отбор проб осадков по программе Сети мониторинга кислотных выпадений в Восточной Азии (EANET).

В соответствии с рекомендациями ГСА ВМО на большинстве станций отбирают недельные пробы осадков. Ввиду малого количества выпадающих недельных проб осадков рекомендациями ВМО допускается ежемесячный отбор, который осуществляется на станциях Хужир и Тикси. Во всех отобранных пробах анализируется содержание основных ионов - гидрокарбонатов (НСО3- ), хлоридов (Cl-), сульфатов (SO42-), нитратов (NO3-), ионов аммония (NH4+), калия (K+), натрия (Na+), магния (Mg2+), кальция (Ca2+), а также определяются показатели удельной электропроводности (проводимости) k и величины рН в соответствии с рекомендациями ГСА ВМО. Сумма основных ионов характеризует минерализацию осадков (М).

Основные характеристики химического состава осадков фоновых станций в 2020 г., а также за период 2016-2020 гг. представлены в табл. 5 и 6.

Таблица 5. Средневзвешенные концентрации ионов и величины рН и удельной электропроводности (k) в осадках на станциях фонового мониторинга, 2020 г.[6]

Станция	SO4	СI-	NО-3	НСО3-	NН4	Na+	К+	Са2+	Mg2+	М	рН	k, мкСм/ см
	мг/л
Европейская территория России
Усть-Вымь	0,92	0,46	0,68	1,77	0,48	0,47	0,21	0,42	0,06	5,5	5,9	15
Приокско-Террасный БЗ	0,87	0,41	0,79	0,23	0,17	0,15	0,13	0,37	0,07	3,2	5,5	10
Воронежский БЗ	2,44	0,85	1,72	1,47	0,45	0,58	0,49	0,86	0,14	9,0	5,7	22
Кавказский БЗ	1,24	0,38	0,84	0,89	0,23	0,17	0,11	0,62	0,07	4,6	5,7	14
Шаджатмаз	1,70	0,45	1,62	2,79	0,52	0,24	0,28	1,28	0,15	9,0	6,2	16
Азиатская территория России
Памятная	1,93	1,05	1,11	1,59	0,34	0,71	0,53	0,70	0,16	8,2	6,0	22
Туруханск	1,68	0,63	0,54	3,75	0,17	0,67	0,25	0,56	0,55	8,8	Ь,3	15
Хужир	1,29	0,37	0,38	1,28	0,16	0,21	0,19	0,32	0,27	4,5	6,1	16
Терней	2,79	1,48	1,82	0,60	0,68	0,65	0,41	0,87	0,25	9,6	5,6	19
Тикси	2,79	3,98	0,23	1,56	0,42	2,03	0,44	0,40	0,28	11,8	5,9	28
Приморская (ЕАNЕТ)	3,03	1,17	1,19	0,96	0,46	0,86	0,39	0,83	0,24	9,1	5,9	18

В 2020 году, как и в прошлые годы, средневзвешенные значения минерализации осадков на фоновых станциях в основном были ниже регионального фона (15 мг/л). На Азиатской территории России характерны более минерализованные осадки. На Европейской территории России низкоминерализованные осадки выпадают преимущественно в Приокско-Террасном биосферном заповеднике, где минерализация недельных проб осадков редко превышает 10 мг/л.

Для станций фонового мониторинга характерна определенная идентичность качественного состава ХСО. В ионном балансе атмосферных осадков большинства станций преобладающими примесями являлись: из анионов - гидрокарбонат или сульфат, из катионов - кальций или натрий. Для Приокско-Террасного БЗ характерно преобладание сульфатов и нитратов в осадках. В морском климате (Тикси) соотношение примесей в ионном балансе осадков изменяется вследствие иногда значительного преобладания морской составляющей. Высокое содержание хлоридов и натрия в осадках способствуют повышению минерализации осадков, которая в ноябре 2020 г. достигла порядка 100 мг/л.

Пространственные изменения содержания компонентов в химическом составе осадков фоновых станций значительны. Наибольшие содержания гидрокарбонатов в осадках ЕТР характерны для станции Усть-Вымь, располагающейся в сельской местности, для горных районов - Шаджатмаз и Кавказский БЗ, а также для Воронежского БЗ. Как правило, высокие концентрации гидрокарбонатов наблюдались в осадках этих станций в весенне-летние месяцы.

На АТР высокое содержание гидрокарбонатов в атмосферных осадках характерно обычно для Туруханска, Памятной, Тикси и Хужира, что, возможно, является следствием, как географических особенностей расположения станции, так и связано с антропогенным воздействием. Так, к примеру, в Туруханске увеличение в 2020 г. в химическом составе осадков гидрокарбонатов (на 43 %) и магния (на 36 %), возможно, является следствием низкого сорта угля, применяемого для отопления гидрокарбонатов (на 43 %) и магния (на 36 %), возможно, является следствием низкого сорта угля, применяемого для отопления.

В 2020 г. значительное снижение содержания гидрокарбонатов в осадках было характерно для Хужира, где их средневзвешенная концентрация снизилась практически в 2 раза по сравнению с 2016-2020 гг. Это, скорее всего, связано с уменьшением оголенных участков почвы вследствие сокращения числа лесных пожаров.

Так, по данным Рослесхоза, на территории Иркутской области площадь, пройденная огнем в 2020 г., по сравнению с прошлым годом уменьшилась на 83 %, что является самым низким показателем горимости лесов за последние шесть лет. Кроме снижения концентрации гидрокарбонатов, осадки Хужира в 2020 г. характеризовались уменьшением содержания нитратов и аммония - на 16 и 28 % соответственно, что может быть также следствием снижения площади лесных пожаров. При этом концентрация сульфатов увеличилась примерно на 13 %, что возможно является следствием локальных влияний.

Лесные пожары Приморского края отчетливо проявились в осадках Тернея. В 2020 г. по сравнению с периодом 2016-2020 гг. в химическом составе произошло увеличение содержания сульфатов, гидрокарбонатов и аммония на 33 %, 44 % и 64 % соответственно. В результате горения растительной биомассы в осадках также увеличилось содержание калия и кальция - на 76 % и 31 % соответственно.

Таблица 6. Средневзвешенные концентрации ионов и величины рН и удельной электропроводности (k) осадков станций фонового мониторинга, 2016-2020 гг.[8]

Станция	SO4	СI-	NО-3	НСО3-	NН4	Na+	К+	Са2+	Mg2+	М	рН	k, мкСм/ см
	мг/л
Европейская территория России
Усть-Вымь	1,07	0,44	0,85	2,44	0,48	0,40	0,19	0,66	0,08	6,6	5,9	14
Приокско-Террасный БЗ	0,94	0,45	1,03	0,30	0,27	0,16	0,14	0,36	0,07	3,7	5,4	11
Воронежский БЗ	2,04	0,89	1,73	1,01	0,40	0,56	0,44	0,67	0,12	7,9	5,5	20
Кавказский БЗ	1,30	0,49	0,84	1,68	0,25	0,24	0,13	0,85	0,10	5,9	5,8	15
Шаджатмаз	1,55	0,51	1,70	3,95	0,73	0,24	0,28	1,37	0,19	10,5	6,2	18
Азиатская территория России
Памятная	2,04	1,21	1,30	1,83	0,44	0,78	0,49	0,73	0,21	9,1	5,8	23
Туруханск	1,63	0,67	0,56	2,63	0,19	0,53	0,29	0,57	0,40	7,5	6,1	16
Хужир	1,14	0,38	0,45	2,37	0,22	0,21	0,20	0,42	0,38	5,8	6,1	15
Терней	2,10	1,33	1,71	0,42	0,41	0,77	0,23	0,67	0,22	7,9	5,5	17
Тикси	2,39	4,14	0,45	2,72	0,35	1,96	0,56	0,61	0,34	13,5	5,91	27
Приморская (ЕАNЕТ)	3,19	1,28	1,70	1,13	0,78	0,74	0,53	0,83	0,27	10,5	6,0	25

В целом в 2020 г. средневзвешенная сумма ионов снизилась в осадках большинства фоновых станций: на 20 % в Кавказском БЗ и в Хужире, в среднем на 15 % - в Усть-Выми, Приокско-Террасном БЗ и в Шаджатмазе и на 10 % - в Памятной и Приморской. Снижение минерализации произошло в основном из-за изменения содержания гидрокарбонатов, концентрации которых в осадках фоновых станций ЕТР, за исключением Воронежского БЗ, снизились в среднем на 30 % по сравнению с периодом 2016-2020 гг.

Для осадков Усть-Выми и Приокско-Террасного БЗ также свойственно снижение нитратов - на 20 и 24 % соответственно, а для остальных станций ЕТР изменение содержания нитратов в осадках в 2020 г. не превышало 5 %. В целом для всех фоновых станций АТР, за исключением Тикси и Тернея, специфично снижение аммония в осадках, на 10-40 %.

Увеличение минерализации было присуще для осадков Воронежского БЗ - на 14 %; для осадков Туруханска и Тернея - в среднем на 20 %, что связано в основном с повышением концентрации гидрокарбонатов и сульфатов, а также возрастанием содержания аммония. Увеличение содержания аммония на ЕТР в осадках Воронежского БЗ достигло 13 %, на АТР в осадках Тернея - в 2 раза.

Среднегодовые значения рН осадков фоновых станций на всей территории страны были близки или выше равновесного значения (5,6). В 2020 г. по сравнению с 2019 г. практически на всей ЕТР кислотность осадков фоновых станций, выраженная среднегодовым значением рН, или снизилась в пределах 0,2-0,3 ед.рН, или осталась практически неизменной. При этом на большей части АТР кислотность осадков увеличилась: на 0,1 ед.рН в Туруханске, на 0,3 ед.рН в Тернее и Приморской. Наибольшее увеличение кислотности осадков было характерно для осадков Хужира - на 0,5 ед. рН, что связано со снижением содержания гидрокарбонатов и увеличением концентрации сульфатов.

Как и в 2019 г., в 2020 г. максимальная кислотность осадков (рНмин) на ЕТР наблюдалась в недельных пробах осадков Воронежского - 4,3, и Приокско-Террасного БЗ - 4,4, что обусловлено в основном локальными влияниями. Значения рН ниже 5,0 наблюдались также и в осадках других станций ЕТР, а диапазон изменения рН недельных проб осадков в 2020 г. составил 4,3-7,4 ед.рН. В целом в 2020 г., как и в предыдущий период, повторяемость кислых осадков (рН<5,0) выше на ЕТР.

Диапазон изменения кислотности недельных и месячных проб осадков на АТР составил 4,5-7,2 ед.рН. Минимальные значения рН наблюдались в осадках Тернея и Памятной. В осадках Приморской по данным суточных измерений минимальное значение рН составило 4,95, максимальное - 6,91.

Годовые потоки загрязняющих веществ с атмосферными осадками рассчитываются на основе данных по химическому составу и их количеству. Географическое распределение поступления веществ на единицу площади может отличаться от распределения концентраций этих веществ, так как зависит от общей суммы осадков.

Величина суммарных влажных выпадений (Р) загрязняющих компонентов на большинстве фоновых станций в значительной степени определяется суммой осадков. Влажные выпадения веществ всегда более высокие на станциях с большим количеством осадков. Так, на ЕТР максимальные суммарные выпадения характерны обычно для Кавказского БЗ, в 2020 г. они составили 6,3 т/км2 •год, а на АТР - для Тернея (8,4 т/км2 •год) и Приморской (7,4 т/км2 •год).

В 2020 г., как и ранее, основной вклад в массу влажных выпадений вносили гидрокарбонаты и сульфаты, на долю которых в среднем приходилось от 30 до 50 % на ЕТР и от 35 до 60 % на АТР.

Высокие потоки суммы ионов обычно характерны для станций, расположенных в сельскохозяйственных районах, как правило за счет высокого содержания гидрокарбонатов в осадках. Например, на Европейской территории России (ЕТР), суммарные влажные выпадения на станции Усть-Вымь в 2020 году составили 3.6 тонн/км2 •год, из которых треть принадлежит гидрокарбонатам. Вклад гидрокарбонатов в общую массу влажных выпадений на станции Шаджатмаз также составил около 30%, а на остальной территории ЕТР не превышал 20%

Максимальные значения выпадений гидрокарбонатов с осадками на АТР характерны для ст. Туруханск - в 2020 г. 2,84 т/км2 •год или около 40 % от всех выпадений. Минимальные выпадения гидрокарбонатов с осадками наблюдались в Тернее и Приморской, не превышая 10 % от суммарных выпадений. воздух загрязнение атмосферный осадки

В 2020 г., как и в 2019 г., вклад азотосодержащих соединений в общую массу выпадений был максимальным в осадках Приокско-Террасного БЗ и составил 30 %. Для большинства осадков, как на ЕТР, так и на АТР вклад азотосодержащих соединений составил порядка 25 %, а минимальный вклад, не более 10 %, характерен для осадков Тикси и Туруханска.

Практически на всей ЕТР, кроме Приокско-Террасного БЗ, суммарные выпадения веществ на фоновых станциях снизились, по сравнению с предыдущим годом.

Незначительное увеличение количества выпавших осадков в Приокско-Террасном БЗ повлекло за собой увеличение суммарных выпадений - с 2,10 до 2,17 т/км2 •год.

В целом, за последние 5 лет наблюдается тенденция снижения суммарных выпадений в Кавказском БЗ из-за снижения концентрации гидрокарбонатов в осадках. На остальных станциях ЕТР, несмотря на изменение минерализации осадков, суммарные выпадения веществ колеблются около одного уровня и, как правило, не превышают 4 т/км2 •год в Приокско-Террасном БЗ, 5 т/км2 •год - в Усть-Выми и Воронежском БЗ и 8 т/км2 •год - в Шаджатмазе.

На АТР суммарные выпадения снизились на ст. Хужир практически на 30 %, что связано со снижением минерализации осадков (рис.9). Наибольшее увеличение суммарных выпадений было отмечено для Тернея - на 68 %, что связано как с увеличением минерализации осадков, в первую очередь - гидрокарбонатов, сульфатов и аммония, так и увеличением количества выпавших осадков.

Наибольший интерес представляют выпадения кислотных компонентов - серы сульфатной (S(SO42-)) и суммарного азота (?N = N(NO3)-+N(NH4+)), значения которых за 2020 г. представлены в табл.7.

В целом, за 2016-2020 гг. выпадения серы сульфатной не превышали 1,0 т/км2 •год на ЕТР и 1,3 т/км2 •год на АТР (рис.12, 13). Минимальные выпадения серы на ЕТР характерны для Приокско-Террасного БЗ и Усть-Выми и, как правило, не превышали 0,2 т/км2 •год. За последние 5 лет выпадения серы в Шаджатмазе не изменились и варьировались около 0,3 т/км2 •год, а в Кавказском БЗ выпадения серы продолжают снижаться - с 1,23 в 2016 г. до 0,57 т/км2 •год в 2020 г.

Таблица 7. Выпадение серы, азота и суммы ионов (Р) с осадками, 2020 г. [6]

Станция	q, мм	S(SO4)	N (NO3)	N (NH4)		Р	N(Н)/N(О)
		т/км2*год
Европейская территория России
Усть-Вымь	655,5	0,20	0,1	0,25	0,35	3,6	2,42	0,58
Приокско-Террасный БЗ	683,7	0,20	0,12	0,09	0,21	2,2	0,73	0,94
Воронежский БЗ	378,3	0,31	0,15	0,13	28	3,4	0,91	1,1
Кавказский БЗ	1393,2	0,57	26	25	0,52	6,3	0,96	1,11
Шаджатмаз	580,2	0,33	0,21	23	0,44	5,1	1,1	0,74
Азиатская территория России
Памятная	412,5	0,25	0,1	0,10	20	3,1	1,04	L26
Туруханск	762,1	0,42	0,09	0,10	0,19	6,7	1,12	2,18
Хужир	231,9	0,06	0,01	0,03	0,04	1,0	1,81	1,38
Приморская	881,3	0,82	22	0,29	0,51	7,4	1,34	1,6
Терней	941,7	0,81	36	0,14	0,5	8,4	0,40	1,61
Тикси	272,8	0,23	0,01	0,08	0,09	3,0	6,35	2,45

Несмотря на увеличение концентрации сульфатов в осадках Воронежского БЗ, выпадение серы сульфатной в 2019-2020 гг. находится на уровне 0,30 т/км2 •год, что связано с особенностями поступления осадков.

На АТР минимальные выпадения серы характерны для Хужира, что объясняется малым количеством выпадающих здесь осадков. Увеличение в осадках Хужира содержания сульфатов на 20 % повлекло за собой также увеличение выпадения серы сульфатной - с 0,06 до 0,10 т/км2 •год. Максимальное поступление серы характерно для ст. Приморская и за период 2016-2020 гг. варьировало от 0,6 до 1,3 т/км2 •год. Увеличение выпадений серы в 2020 г., по сравнению с 2019 г., характерно практически для всей АТР.

Поступление суммарного азота с осадками на ЕТР не превышало 1,0 т/км2 •год и на АТР - 1,2 т/км2 •год. Процесс закисления наземных экосистем будет проходить наиболее интенсивно в случае преобладания в осадках азота аммонийного над азотом нитратным.

Следует отметить снижение выпадений аммиачного азота с осадками в Шаджатмазе в 2020 г. по сравнению с предыдущим годом - с 0,43 до 0,23 т/км2 •год.

Для большинства фоновых станций АТР характерно преобладание поступления азота аммиачного над азотом нитратным. Диапазон изменения этих величин составил от 0,02 до 0,8 т/км2 •год для азота аммиачного и от 0,01 до 0,4 т/км2 •год для азота нитратного. Как правило, низкое поступление суммарного азота наблюдалось в районе ст. Хужир, максимальное - ст. Приморская, где за пе...