Технология оценки экологического состояния Московского мегаполиса на основе анализа химического состава микрочастиц в системе «атмосфера–снег–дорожная пыль–почвы–поверхностные воды» (Мегаполис) (РНФ)НИР

Integrated technology for environment assessment of Moscow megacity based on chemical analysis of microparticle composition in the "atmosphere - snow - road dust - soil - surface water" system (Megacity)

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 24 апреля 2019 г.-31 декабря 2019 г. Технология оценки экологического состояния Московского мегаполиса на основе анализа химического состава микрочастиц в системе «атмосфера–снег–дорожная пыль–почвы–поверхностные воды» (Мегаполис)
Результаты этапа: 1.1. Количественные данные об объемах и структуре эмиссий автотранспорта с анализом факторов, влияющих на эмиссии. Проведено сравнение эмиссии автотранспорта Москвы с другими европейскими столицами (Лондон, Париж, Берлин и Мадрид). Объем выбросов загрязняющих веществ от передвижных источников имеет тенденцию к сокращению в большинстве европейских столиц. Но в Москве выявлено увеличение эмиссии в 2008 г. на 40 % по сравнению с 1998 г., обусловленное ростом благосостояния населения, его низкой обеспеченностью личным транспортом, а также значительным количеством подержанных иномарок в структуре автомобильного парка. В настоящий момент динамика выбросов от передвижных источников в Москве ближе к показателям стран ОЭСР, чем общероссийская. Максимальное отклонение Москвы от стран ОЭСР и общероссийских показателей по динамике выбросов от автотранспорта наблюдалось в период 1998-2008 гг., в настоящее время тенденции сближаются. Проведен анализ изменения автомобилизации населения г. Москвы в 1990-2017 гг. на фоне других городов России и мира, проведен анализ структуры автомобильного парка. Москва стала одним из лидеров роста автомобилизации в постсоветский период (на втором месте после Приморья и Сахалина). Максимальный годовой прирост числа автомашин (19,1%) наблюдался в начале 90-х годов. За период 2011-2013 гг. темпы увеличения автопарка города снизились до 2-5% в среднем за год, что свидетельствует о насыщении рынка, а после 2014 г. – о падении реальных доходов населения, когда личный автопарк сократился на 8%, а автопарк организаций на 6%. Разработана методика оценки территориальной структуры эмиссии от автотранспорта, включающая ряд последовательных этапов: моделирование интенсивности транспортных потоков, их структуры, расчет поля рассеяния выброса и определение ареала загрязнения, расчет объема и плотности выбросов в ареале (тонн/км2 в год). Всего в городе было выделено более 93 тыс. ареалов. Регрессионный анализ позволил выделить основные факторы трансформации территориальной структуры выбросов от автотранспорта. Динамика загрязнения атмосферы стала результатом совместного воздействия трансформационных и унаследованных факторов. На сегодняшний день в Москве концентрируется 10% автопарка России, свыше 4 млн. автомобилей. По данным ФНС, количество зарегистрированных личных автомобилей на 1000 жителей по районам Москвы различается в 4 раза с максимумом 500-900 автомобилей/1000 жителей в районах севера и северо-запада столицы. Однако, межрайонные различия по общему числу зарегистрированных автомобилей значительно выше, они превышают 25 раз. Изменения в структуре автопарка имеют разнонаправленный характер: с одной стороны, они привели к улучшению качества топлива, вызванного ростом эколого-ориентированного спроса, с другой – доля автомобилей с двигателем 150-250 л.с. в 3 раза выше, чем в среднем по стране. Влияние плотности улично-дорожной сети (УДС) – один из самых противоречивых факторов: с одной стороны, строительство дорог создает новые ареалы загрязнения, а с другой – объем выбросов от автотранспорта снижается при движении автомобилей без заторов, в которых пробеговый выброс возрастает на 30%. К 2017 г. увеличение плотности УДС происходит именно в тех районах, где плотность была несколько ниже среднего по городу уровня. Таким образом, более равномерное распределение плотности УДС по территории города также стало фактором снижения объемов выбросов и усиления равномерности их распространения в пределах города. Новое строительство при нынешней планировочной структуре и пропускной способности дорог дополнительно увеличивает нагрузку на МКАД и основные радиальные магистрали. За период 2011-2017 гг. в Москве в границах 2012 г. основное новое строительство располагалось в тех районах города, где плотность населения и застройки была относительно невысокой. Однако локализация крупных комплексов стимулирует к использованию радиальных автомагистралей города. Для большей части шоссе характерно увеличение средней плотности выбросов на отрезке от ТТК до МКАД по сравнению с участком Садовое кольцо – ТТК. Плотность населения городов отражает тип преобладающего жилого фонда, а также влияет на формы организации системы городского транспорта. Развитие общественного транспорта в Москве, в совокупности с рядом мер экономического и запретительного характера позволило в последние годы значительно разгрузить центр города. Этому способствовало и создание новых линий подземного транспорта. В результате в районах центра объем выбросов от автотранспорта снизился на 10-20%. Градостроительные стратегии Правительства Москвы были оценены на примере реконструкции дорожной сети в Юго-Восточном административном округе (ЮВАО). Расширение магистралей ближе к центральной части Москвы на участке до ТТК привело к увеличению средней скорости движения автотранспорта и снижению продолжительности заторов. Однако преобразования транспортной инфраструктуры района не дали полного решения проблемы пропускной способности дорог ЮВАО. Обобщение вышеизложенного позволило выявить ряд тенденций в динамике плотности выбросов в атмосферу от автотранспорта за последние 7 лет. На всей территории Москвы наблюдается снижение плотности эмиссии вредных веществ, на 70% территории плотность выбросов не превышает 500 т/км2*год. Практически все ареалы повышенной плотности загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу, располагаются только в пределах воздействия автотранспортных магистралей. За последние 7 лет наблюдается образование новых ареалов вдоль новых трасс и развязок, заполнение дворов и их использование в качестве дневных парковок. Антропогенное воздействие все больше переходит из районов, где сосредоточены места работы населения, в места его проживания. 1.2. Особенности химического состава эмиссий автотранспорта. В состав выхлопных газов, как правило, входят макроэлементы (CO2, H2O, O2, N2, H2), продукты неполного сгорания и неконтролируемые выбросы (SO2 , SO42- , альдегиды, NH3 и взвешенные частицы, а также амины, нитрозамины, гидроген цианид, фенолы, H2S, карбонил сульфиды, серосодержащие органические вещества, галогены, металлические частицы (включая редкоземельные металлы). Однако одними из наиболее опасных для здоровья человека веществ, входящих в состав выбросов, являются полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и тяжёлые металлы (ТМ). Для дизельных двигателей характерна пониженная концентрация газообразных примесей, но значительно большее содержание взвешенных частиц в выбросах по сравнению с бензиновыми. Преимущество дизельных двигателей в том, что они имеют больший энергетический выход и потребляют меньше топлива и выбрасывают меньше загрязнителей всех классов, чем бензиновые. Вещественный состав частиц дизельных выхлопов: 71% элементарный углерод, 24% органические вещества (адсорбированные), 3% сульфаты, 2% другие компоненты (оксиды металлов). Из металлов в дизельных выбросах могут присутствовать Fe, Ca, Zn, Pb, Pt и др. Органические загрязнители воздуха делятся на две фазы: связанные со взвешенными частицами и содержащиеся в газовой фазе. ПАУ в газовой фазе более токсичны, чем связанные с частицами, так как легче переходят в кровь. В выбросах дизельных двигателей доля ПАУ, адсорбированных на взвешенных частицах, составляет 40%, нафталин и аценофтен преобладают в газовой фазе (99 и 73%). Высокомолекулярные ПАУ преобладают во взвешенных частицах. Количество ПАУ в выбросах зависит от типа двигателя и особенностей систем очистки. У дизельных двигателей преобладают 2-3-кольчатые ПАУ, у бензиновых двигателей – нафталин, флуорен, бенз(е)пирен, аценофтилен, пирен, аценофтен. В среднем 80% во всех выбросах занимают легкие ПАУ, из которых 60% приходится на нафталин. Одной из самых опасных для здоровья человека фракций являются частицы PM2,5. Выбросы PM2,5 в выхлопах бензиновых двигателей составляют 361-1020 мкг/л топлива [Lin и др., 2019a]. Во взвешенных частицах преобладают легкие ПАУ. Структура ПАУ, связанных с частицами PM2,5, следующая: 2-3-кольчатые ПАУ – 67%, 4-кольчатые – 19%, и тяжелые ПАУ – 15%. Тяжелых ПАУ больше в бензиновых выхлопах, чем в дизельных. После попадания в атмосферу ПАУ подвергаются фотоокислительным процессам с OH, NOx, O3 с образованием более токсичных окси- и нитро-ПАУ. Во взвешенных частицах дизельных выхлопов самыми реактивноспособными с NO2 являются пирен и бенз(а)пирен. Источниками ТМ, связанных с автотранспортом, являются горение топлива, износ тормозных колодок и коррозия металлических частей. Из-за коррозии двигателя и выхлопной системы в выбросах присутствует Fe, Zn, Cd, Cu и Ba. Окисление смазочных масел ведёт к последующей коррозии ТМ с высвобождением Zn, Cu, Cd, Ni, Cu и Mo. Pb широко использовался как антидетонирующая добавка к бензину до 2000 гг., в настоящее время в качестве добавки используется Mg. С введением каталитических нейтрализаторов в окружающей среде стали накапливаться металлы группы Pt (Pd, Rh, Ru, Ir, Os). Все металлы связаны со взвешенными частицами. На крупных трассах размеры частиц обычно <0,1 мкм, при движении внутри города средний размер частиц увеличивается до 5 мкм. Дизельные выхлопы содержат 2 типа частиц: углеродистые (сажа) и металлические частицы. Металлические частицы состоят из Fe с примесью Mn, Cr и следовыми количествами Sb, а углеродистые частицы обогащены Al, B, Ba, Cr, Cu, Fe, Na, Ni и Zn. Исследования 20 моделей дизельных автобусов выявило преобладание в выхлопах крупных частиц (PM50), что связано с большими объёмами двигателей. В элементном составе всех частиц преобладал Zn, высокие концентрации были характерны также для Al, Cd, Cu, Fe, Mg, Ni, Pb. Почти треть источников PM2,5 в придорожной зоне обусловлено тяжёлыми автомобилями, что можно объяснить использованием на грузовиках и автобусах органических колодок с примесью Cu и Ba, и большей интенсивностью пыления от тяжёлого транспорта. Таким образом, выхлопы автомобилей являются важным источником ПАУ и ТМ в атмосферном воздухе. Дизельные двигатели в целом выбрасывают меньше газообразных загрязнителей, чем бензиновые, но больше взвешенных частиц и ассоциированных с ними металлов и тяжёлых ПАУ. Основными металлами в выбросах автомобилей являются Fe, Ca, Zn, Ba, Cu, Mg, при истирании тормозных колодок поступают Fe, Ba, Cu, при истирании шин – Zn и Sb, с эрозией дорожного полотна – Pb, Cr, Al, Cd. В выхлопах преобладают легкие ПАУ, в особенности нафталин. При работе дизельных двигателей образуется меньше ПАУ, чем у бензиновых, которые имеют большую долю тяжёлых ПАУ. Вклад автомобилей в выбросы ПАУ в составе частиц РМ10 и РМ2,5 оценивается в 61,7% и 62,2% соответственно, тогда как вклад ПАУ, образующихся при износе дорожного покрытия, тормозных колодок и шин, оценен в 22,1% и 19,3%. 2. Уровень загрязнения дорожной пыли Москвы большинством ТММ определяется ее гранулометрическим составом и содержанием оксидов Fe и Mn, то есть наличием сорбционно-седиментационного и хемосорбционного геохимических барьеров соответственно. С увеличением доли физ. глины в дорожной пыли возрастает концентрация Sb, Cd, Cu, Ba и уменьшается у Cu, Pb, Bi, As. Положительная связь между глинистой фракцией и содержанием поллютантов указывает на их поступление от техногенных источников или при выдувании тонких частиц РМ10 из придорожных почв, а отрицательная – на поставку элементов с частицами песка. Хемосорбционный барьер обуславливает накопление в дорожной пыли Sb, Cd, Mo, Zn, Sn, Cu, W, Bi, Ba. Аккумуляция Pb, Cd, Zn, Sn, W, Ba связана с наличием органоминерального барьера. Накопление ТММ в дорожной пыли сильно зависит от интенсивности антропогенного воздействия (АВ), что выявлено по связи концентраций ТММ с типом дороги (Pb максимально накапливается в пыли на крупных и малых дорогах, Sb – МКАД и крупных дорогах, Cu – крупных дорогах, Zn – МКАД и ТТК, Mo и As – крупных, средних и малых дорогах, Sn и Bi – ТТК и крупных дорогах, Ba – главных шоссе и крупных дорогах) и с интегральным индексом АВ (для Pb, Cd, Ba, As). Косвенно зависимость концентраций Sb, Mo и Bi от уровня АВ выявлена по связи с удельной электропроводностью, являющейся интегральным показателем присутствия в пыли большого количества водорастворимых соединений техногенного происхождения. Геометрия городских каньонов – важный фактор распределения в дорожной пыли Москвы всех ТММ, кроме W. Это связано с активным продуванием дорог в направлении движения транспорта. Воздушные потоки перемещаются вдоль зданий, выступающих в роли механических барьеров, препятствующих движению воздуха в перпендикулярном к автомобильному транспортному потоку направлению. В результате частицы пыли интенсивно выдуваются за пределы каньонов в местах их прерывания, например, на перекрестках. Этот эффект выявлен у Pb при росте средней ширины каньона более 85,5 м и для Sb, Cd, Zn, Bi и As при увеличении средней высоты зданий, образующих борта каньона, больше 13,5-24,5 м. Однако каньонный эффект резко ослабевает при увеличении отношения высоты каньона к ширине. В высоких и узких каньонах перемещение воздушных потоков затруднено, что приводит к накоплению ТММ в частицах дорожной пыли. Барьерный эффект зданий проявляется для Cd, Mo, Zn, Bi, Cu и Sn при отношении высоты к ширине более 0,19-0,42. Чем больше прерывистых участков, для которых нельзя определить геометрические параметры (перекрестки, участки лесопарков с одной стороны дороги, пространства между отдельно стоящими зданиями и т.д.), тем интенсивнее частицы могут выноситься за пределы каньона. Чем меньше прерывистых участков, тем больше выражен барьерный эффект. Последняя ситуация характерна для Sb и Cd (при доле участков с известными параметрами более 0,93-0,94). Для As установлена обратная ситуация – рост прерывистости каньона приводит к увеличению концентраций As в дорожной пыли, так как основные источники этого металлоида – выбросы промышленных объектов и выдувание загрязненных As частиц городских почв. По этой же причине выявлена отрицательная связь между концентрациями As в дорожной пыли и средней длиной каньона – с ростом его протяженности более 2441 м увеличивается количество прерывистых участков, что способствует привносу элемента с прилегающих территорий. Для Mo характерна иная ситуация – при средней длине каньона > 1836 м увеличивается число участков, на которых изменяется характер движения транспорта (наличие светофоров, поворотов, повышенный риск образования заторов из-за большого числа транспорта на длинных участках дорог и т.д.), что приводит к росту выбросов Mo, поступающего при истирании металлических частей автомобилей. На распределение ТММ в дорожной пыли Москвы также оказывает влияние ориентация каньона в пространстве. При ориентации каньонов на 37, 38, 49 и 89 градусов по часовой стрелке относительно направления на север концентрации Mo, Pb, Bi и Sb снижаются, поскольку в Москве летом преобладают ветры западного и северо-западного направлений. При таком сочетании положения каньона и направления преобладающих ветров здания, являющиеся бортами каньона, выступают в качестве барьеров для проникновения внутрь каньона загрязненного воздуха с прилегающих территорий. 3. Оценка уровней опасности неканцерогенных ТММ для здоровья населения. Расчет среднесуточного хронического поступления микрочастиц на фоновых участках в организмы взрослого и ребенка показал, что индексы ADDingest и ADDingest уменьшаются в ряду Zn > V > Cr > Cu > Pb > Ni > Co > As > Sn > W > Mo > Sb > Bi > Cd. Значение этих индексов сильно варьирует в зависимости от элемента – от 1,7 * 10-8 до 1,2*10-4 мг кг-1∙сут. Совершенно иная картина наблюдается в городских ландшафтах. Из-за поступления ТММ с продуктами эксплуатации автотранспорта и промышленности значения ADD в различных административных округах Москвы по сравнению с фоновыми значениями возрастают в 1,3-6,3 раза. В ЦАО установлены наивысшие средние значения этих показателей для Cr, Cd, Co, Zn и Sn; в ЮАО – для As, Cu и Sb; в ЮЗАО – W и Mo; в СВАО – V и Bi; ЗАО – Pb. Также наблюдается дифференциация в зависимости от интенсивности движения: наивысшие средние значения для Cr, Co, Ni, V, Zn, Sn, W выявлены в микрочастицах, отобранных на ТТК; As, Pb, Cu, Mo – крупных улицах; Sb – МКАД; Bi – радиальные шоссе. Проглатывание частиц загрязнённой почвы при потреблении пищи, во время детских игр, прогулок и т.д. является основным путем поступления неканцерогенных элементов как у взрослого человека, так и у ребенка. Анализ значений HQ показал, что в организм взрослого человека пероральным путем поступает 60-64% всех исследуемых ТММ, а в организм ребенка – 95,6-96,2%. Аналогичные результаты были получены и другими авторами [Fryer и др., 2006; Li и др., 2014; Qu и др., 2012; Timofeev, Kosheleva, Kasimov, 2019]. Оценка риска для здоровья населения по суммарному индексу HI, учитывающая оба пути поступления загрязненных почвенных частиц, показала, что наибольшее воздействие для взрослого населения, вне зависимости от округа, оказывают Cr, V, Co, Pb, Sb и W (приложение, рис. 2), на долю которых суммарно приходится 94-97%, а для детского – Sb, Co, Pb, Zn, Ni и Mo. По интегральному показателю административные округа г. Москвы можно расположить в порядке убывания HI: ЗАО > ЦАО > СВАО > ЮЗАО > ЮАО > ВАО > СЗАО > ЮВАО > САО. Повышенные содержания Cr, Pb, Sb, W, Zn, Ni и Mo также отмечаются в поверхностных горизонтах почв г. Москвы [Касимов и др., 2016], что указывает на антропогенные источники данных элементов. Для Co и V отмечаются низкие контрольные дозы Rfdo, что особенно проявляется при анализе детского населения. Подобное отмечалось и ранее [Li и др., 2014; Timofeev, Kosheleva, Kasimov, 2019]. Вне зависимости от административного округа средние значения HI для взрослого человека не превышают 0.16, что свидетельствует о низком уровне опасности для здоровья. Дети имеют более высокую восприимчивость к воздействию загрязнителей на единицу массы тела вследствие их физиологических и поведенческих особенностей [Gabarrón, Faz, Acosta, 2017; Man и др., 2010; Qu и др., 2012]. Наивысший уровень опасности для детей выявлен в ЗАО (HI = 1,25). Оценка уровней опасности канцерогенных ТММ для здоровья населения. Анализ риска развития злокачественных опухолей под влиянием канцерогенных элементов показал, что показатель ILCR на всей исследуемой территории убывает в ряду Cr > Cd > As > Pb. Относительно фона в результате антропогенного воздействия резко возрастает (в 1,4 – 7,3 раза) риск развития злокачественных опухолей от Cr и Pb. Наивысшие средние значения показателя имеет Cr в ЦАО – 3.4*10-5, что соответствует среднему уровню риска. Максимум 2,1*10-4 зафиксирован вблизи Семёновской наб., между ул.Новая Дорога и Гольяновская ул. Практически все значения канцерогенного риска при поступлении пероральным путем для Pb и через контакт с кожей для As и Pb лежат ниже 10-6, что соответствует очень низкому уровню. Исключением являются участки дорог в ЮАО по показателю ILCRdermal. Анализ суммарного риска развития рака под влиянием четырех канцерогенных элементов показал, что среди двух рассматриваемых путей поступления ТММ наибольшее влияние оказывает контакт с кожей, на долю которого приходится от 30 до 62% TR. На территории г. Москвы среднее значение TR составляет 1.02*10-4, что соответствует высокому уровню риска, достигая максимальных значений в ЦАО. Основной вклад вносят Cr и Cd, на долю которых суммарно приходится от 38-98 % TR. Эти элементы вызывают рак легких, кожи, почек, печени, нарушения в строении ДНК и множество других заболеваний [Kim, Kim, Seo, 2015; Zhang и др., 2012; Żukowska, Biziuk, 2008].Третьим по значимости является As, доля которого в локальных аномалиях составляет 60% от TR. 4. Изучено влияние литогеохимических особенностей почвообразующих пород на гранулометрическое фракционирование Fe, Ti, Zr, Mn, Cu, Ni, Co, Cr, Pb, Zn в гумусовых горизонтах фоновых почв Смоленско-Московской возвышенности: -литологически неоднородном овраге (покровные суглинки водосборной территории на склонах и в днище сменяются супесчаными отложениями флювиогляциального генезиса), -литологически монолитной балке, сложенной суглинистыми отложениями. Содержание металлов определено в гранулометрических фракциях 1–0,25 мм, 0,25–0,05, 0,05–0,01, 0,01–0,001, 0,001 мм. Эрозионные формы расположены в средней части бассейна р. Протвы. Установлено, что относительно других фракций во фракции 1–0,25 мм почв оврага концентрируется Fe, а балки – Cu, Co, Mn. К этой фракции приурочено минимальное содержание Ti и Zr в обеих эрозионных формах. Во фракции 0,25–0,05 мм почв оврага самое низкое содержание Cu, Zn, Cr. Во фракции 0,05–0,01 мм почв обеих эрозионных форм максимальное содержание Zr, в балке наблюдаются минимальные концентрации Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, а в овраге – Fe, Mn, Co, Ni. Фракция 0,01–0,001 мм почв оврага и балки содержит максимальное количество Ti, а в овраге – еще Cu и Pb. В илистой фракции обеих эрозионных форм максимально содержание Zn, Ni, Cr, Mn, к которым в овраге добавляется Co, а в балке – Pb, Fe, Cu; концентрация Cu не отличается от таковой в крупном песке. Вариабельность содержания металлов уменьшается в ряду песок→пыль→ил. В овраге коэффициент вариации содержания (Сv) большинства элементов во фракции 1−0,25 мм более 50%. В балке минимальные значения Сv отмечены для содержания Ti и Zr ~ 40%, а максимальные − для Cu и Ni >75%. Вариабельность Co, Fe, Mn − 50%. Во фракции 0,25–0,05 мм почв оврага по сравнению с крупным и средним песком значения Сv для содержания Ti, Mn, Cr, Zr, Pb уменьшается, но увеличиваются для Cu − 89%, Ni, Zn, Fe >60%. В балке по сравнению с оврагом Сv больше для содержания Pb и Cr. Для содержания Mn, Co, Ni, Cu, Fe эта величина ниже в 2 раза и почти не изменяется для Zn, Ti, Zr. Во фракции 0,05–0,01 мм почв оврага Сv содержания всех металлов, кроме Fe и Mn, уменьшается по сравнению с песчаными фракциями и составляет 20-40%. Во фракции 0,01–0,001 мм почв оврага и балки Сv содержания металлов слабо отличается от такового в крупной пыли. В балке по сравнению с оврагом Сv меньше для содержания всех элементов в 1,5-2 раза. В илистой фракции оврага значение Сv минимально для содержания большинства элементов: 15-29%. В балке по сравнению с оврагом более низка вариабельность Zr, Pb, Mn, Ti, Zn (в 1,5-2 раза). Вариабельность металлов в тонких фракциях почв балки меньше, чем в овраге, что, очевидно, свидетельствует об их более интенсивном педогенном преобразовании. В юго-восточной части Смоленско-Московской возвышенности охарактеризовано содержание и радиальное распределение металлов в гранулометрических фракциях генетических горизонтов типичных почв. Выявлено поверхностно-аккумулятивное распределение Mn, Co и Pb в почвенной массе и во всех фракциях, кроме крупной и средней пыли. Радиальное распределение Zr в составе всех песчаных фракций поверхностно-аккумулятивное, в мелко-пылеватой и илистой фракциях – равномерное, в крупно- и среднепылеватых зависит от почвенного профиля. Радиальное распределение Fe, Ti, Cr, Ni, Cu отличается низкой контрастностью во всех фракциях. Поверхностно-аккумулятивное распределение более характерно для металлов в песчаных, мелкопылеватой и в илистой фракциях, что, вероятно, обусловлено биосорбционными процессами. Равномерное распределение или накопление металлов в нижней части профиля почв более типично в составе крупно- и средне-пылеватой фракций. Максимальное сходство поведения большинства металлов обнаружено в почвенной массе и в илистой фракции, а минимальное – в почвенной массе и крупной пыли, что подтверждает предположение об аллохтонном генезисе последней и ее слабом преобразовании педогенными процессами. Проанализировано латеральное распределение металлов в гранулометрических фракциях гумусовых горизонтов почв типичных для ландшафтов Смоленско-Московской возвышенности гетеролитных катен: водораздельно-долинной и водораздельно-овражной. Равномерное распределение в почвах водораздельно-овражной катены выявлено для Fe, Pb, Zn, Cu − в почвенной массе, Cu − во фракции 1–0,25 мм, Fe и Co − во фракции 0,05–0,01 мм. Равномерное распределение в гумусовых горизонтах почв водораздельно-долинной катены характерно для Fe, Pb, Ni в почвенной массе; Pb – во всех гранулометрических фракциях; Ti – в илистой фракции; Zr – во фракции крупной пыли. Уменьшение содержания металлов в почве нижней части водораздельно-овражной катены характерно для Mn, Co, Zn, Ti, Zr во фракции крупного песка; в водораздельно-долинной катене – Co, Mn, Zn, Pb в крупном песке и Zn, Zr, Pb – в илистой фракции, Mn, Zn, Pb – в песчаных фракциях. 5. Начата разработка современной технологии оценки экологического состояния Московского мегаполиса на основе измерений аэрозольной нагрузки атмосферы и осадков. Основным результатом первого года проекта явилось создание инструментальной базы на основе современной методологии анализа качества воздуха и мировых стандартов глобальной сети наблюдений станций GAW. Аэрозольный комплекс установлен на Метеорологической Обсерватории (МО) МГУ, где непрерывно работал в летние (июнь и июль) и осенние (сентябрь, октябрь, ноябрь) месяцы 2019 года. В ходе двух измерительных кампаний были применены разработанные методики непрерывного отбора микрочастиц РМ10 из атмосферы, впервые получен набор проб, характеризующий суточную изменчивость состава аэрозолей городского фона Московского мегаполиса. Наиболее значимым инструментально-методическим результатом явилась разработка технологии мониторинга черного углерода (Black carbon – BC) в длительных и краткосрочных кампаниях вблизи источников эмиссий. На ее основе проведен анализ данных измерений ВС весной 2017 и 2018 гг., по результатам проведенного анализа опубликована статья в журнале «Geography. Environment. Sustainability”. Многообразие источников техногенных и пирогенных эмиссий в городской среде привело к необходимости развития методологии идентификации влияния источников эмиссий на состав аэрозолей путем определения состава маркеров, которые позволяют разделять источники эмиссий сжигания, пылевой фракции, дальнего переноса по разнице химического состава и микроструктуры микрочастиц. С этой целью на отобранных пробах протестированы и апробированные новые методы всестороннего анализа состава аэрозолей, а именно, определения ионной фракции, полиароматических соединений и элементов. Особое внимание уделено характеристике продуктов эмиссии одного из самых значимых и наименее изученных источников сжигания природного газа. Для определения состава его эмиссии в лабораторных условиях разработан метод Фурье-ИК спектроскопического анализа, по результатам исследований опубликована статья в Aerosol and Air Quality Research. 6. В сериях непрерывных измерений массовой концентрации ВС получена значительная ежедневная изменчивость, в среднем 1,42±0,03 и 1,38±0,03 мкг/м3 в июне и июле, и 1,55±0,02 и 1,05±0,02 мкг/м3 в сентябре и октябре 2019 г. В летние месяцы суточный ход ВС характеризуется стабильно высоким уровнем ночью из-за интенсивного движения грузового транспорта в ночное время и минимумом в дневные часы. Осенью, в отличие от лета, в утренние часы зарегистрирован максимум, именно на это время начала работы предприятий приходится пиковая активность ТЭЦ. Полученные сезонные различия ВС подтвердились подобным трендом в апреле 2017 и 2017 г. С окончанием отопительного сезона исчезает потребность в выработке тепла, что приводит к снижению интенсивности работы теплоэлектростанций. В итоге, сглаживается общая амплитуда суточного хода и исчезает утренний максимум ВС в летние месяцы. По розе загрязнений северо-западное и юго-западное направления определены как преимущественные для выноса наиболее высоких концентраций ВС. Значительное влияние юго-западного направления объясняется наличием на этом направлении обширной Очаковской промзоны, а также транспортных пересадочных узлов (Тропарево, Теплый стан). Зарегистрированы эпизоды максимального загрязнения, которое в дни наиболее высокой доли ВС в полной концентрации РМ10 достигает 25%. В районе Метеообсерватории проведено опробование верхнего горизонта почв по сетке с шагом 500-600 м, а также дорожной пыли. В полученных пробах определены основные физико-химические свойства (рН, Сорг, гранулометрический состав) и валовое содержание ТММ. 7. Обоснован научно-методический подход для развития технологии многоволновых аэталометрических измерений концентрации черного углерода и программного обеспечения измерений концентрации черного углерода при длительном мониторинге и в краткосрочных кампаниях вблизи источников эмиссий. Основное содержание работы – развитие методологии аэталометрических измерений черного углерода для проведения мониторинга в реальном времени. Измерения поглощения осажденных при прокачке воздуха на фильтре микрочастиц проводятся на трех длинах волн в синей, зеленой и красной области спектра. Для проведения измерений используются сменные фильтры из кварцевого волокна. Разработаны принципиальные схемы основных блоков аппаратуры и структурная схема прибора в целом. Разработан блок управления электродвигателем вакуумного насоса, который включает возможность включения и выключения вакуумного насоса с периодичностью, устанавливаемой оператором. Разработаны алгоритмы коррекции результатов измерений для устранения температурных дрейфов, а также программное обеспечение, реализующее эти алгоритмы. Разработан микропроцессорный блок и блок отображения информации, обеспечивающие функционирование аппаратуры с учетом возможности отображения данных измерений и режимов работы. Разработан блок рабочей программы для обеспечения возможности установки оператором уточненного калибровочного коэффициента и периодов включения и выключения вакуумного насоса. Разработан алгоритм обработки данных и программного обеспечения, реализующего разработанную технологию. 8. Значения δ18О в атмосферных осадках Москвы в 2015 г. изменялись от –25.63‰ в декабре до –1.21‰ в мае, в 2016 г. изменялись от –28.943‰ в январе до +1.8‰ в апреле, обнаруживая закономерный сезонный ход с максимумом в апреле-июле и минимумом в декабре-январе. Средневзвешенные по количеству осадков среднемесячные значения δ18О коррелируют со среднемесячными значениями температуры воздуха, коэффициент корреляции составил 0.95. Для всех событий выпадения осадков в 2015-16 гг. коэффициент связи значений δ18О-t° составил 0.49‰/°С, а для среднемесячных средневзвешенных величин 0.5‰/°С с выраженным возрастанием коэффициента достоверности линейной аппроксимации при переходе к среднемесячным значениям. Выраженное нарушение связи δ18О–t° было отмечено для февраля, мая и ноября 2015-16 гг. В мае это связано с испарением в подоблачном слое и происхождением воздушных масс. Процессы испарения приводили к потере влаги от 5 до 25%, что, в свою очередь, утяжеляло изотопный состав осадков от 1 до 6‰. Однако, не для всех дней испарение играло значительную роль. В феврале и ноябре изменение связи δ18О/t° связано с частой сменой основных воздушных масс и пестрой картиной происхождения влаги в этот период года. Общая минерализация индивидуальных осадков в 2015 г. варьировала от 3.5 мг/л до 268.5 мг/л, максимальные значения отмечались в осадках марта и апреля (когда выпадали отдельные дожди с минерализацией до 145–175 мг/л), 70% случаев выпадения осадков в 2015 г. на МО МГУ характеризовались общей минерализацией менее 30 мг/л. Это соответствует средним многолетним величинам минерализации осадков для периода с 1982 по 2015 гг. Годовые значения всех ионов и минерализации в 2016 г. ниже, чем в 2015, поскольку в 2015 г. осадков было гораздо меньше, чем в 2016 г. (735 и 939,5 мм соответственно), т.е. в 2016 г. атмосфера очищалась более регулярно, и высокие концентрации ионов в пробах встречались гораздо реже. Особенно «чистыми» оказались холодные месяцы 2016 г.: средняя минерализация, а также содержание ионов сульфатов, гидрокарбонатов, кальция и магния оказались самыми низкими для холодных месяцев за все годы наблюдений. Это объясняется превышением количества осадков в эти месяцы по сравнению с многолетними наблюдениями почти на 100 мм. Значения δ18О в осадках варьировали в гораздо более широком диапазоне, чем в воде рек Москвы: от –1,22, –4 ‰ в июне до –14, –16‰ в ноябре, отмечен явный тренд снижения значений δ18О от начала лета к началу ноября. Сопоставление данных по осадкам (осредненным за каждые 4 дня) и рекам г.Москвы показывает наличие слабого тренда, сопоставимого с осадками только для р.Яузы, для остальных притоков р.Москва и ее притоков рек Сетунь и Раменка, тренд почти не выражен. Это позволяет предположить, что реки Сетунь, Раменка и Москва в летне-осенний период 2019 г. получали интенсивное питание за счет грунтовых вод, средний изотопный состав которых в московском регионе составляет –10, –12 ‰. Более высокие значения δ18О (в среднем на 1 ‰ выше, чем в остальных реках), отмеченные для р.Яуза, объясняются большой площадью болот на водосборе в верхнем течении, вода которых характеризуется более высокими значениями изотопного состава, чем грунтовые воды. Значения δ18О в осадках в виде снега середины ноября 2018 по конец февраля 2019 г., отобранных в Метеообсерватории МГУ, варьировали от –9,99 до –23,59‰, в среднем 17,72‰), наиболее отрицательные значения были зафиксированы в декабре, наибольшие значения были характерны для ноября и февраля. Значения δ18О в снеге, отобранном в феврале-марте 2019 года на западе и юго-западе Москвы варьировали от –14,1 до –22,2‰. При этом значения снежном шурфе снизу вверх вначале уменьшаются, а затем увеличиваются. В 11 профилях, заложенных на территории МО МГУ 26 февраля 2019 года, выделено 4 слоя снега в нижних слоях снежной толщи, которые соответствуют снегу, выпавшему в ноябре, среднее значение составило –18,8‰, в вышележащем слое –19,4‰, что является наиболее отрицательным значением для всей толщи и соответствует декабрьскому снегу, в двух верхних слоях средние значения составили –14.7‰ и –15,3‰, такая динамика соответствует и динамике в изменении изотопного состава осадков в январе и феврале. Отбор снега на западе Москвы (ул. Столетова) проводился трижды: 3 марта, 7 марта и 23 марта 2019 г. Третьего марта зафиксированы вариации δ18О в снежной толще от –13,3 до –17,2 ‰ (среднее значение –15,6‰). Седьмого марта зафиксированы вариации δ18О в снежной толще от –11,8 до –19,0 ‰ (среднее значение -16,3‰). Двадцать третьего марта зафиксированы вариации δ18О в снежной толще от –14,2 до –17,1 ‰ (среднее значение –15,8‰). Отмечены более положительные значения в верхнем слое снега 7 марта (за счет снега, выпавшего между 3 и 7 марта). Отмечена близкая динамика значений изотопного состава снега от нижних слоев к верхним, она совпадает с динамикой, выявленной в осадках. 9. Апробация метода отбора микрочастиц в бассейне р.Москвы при помощи зонд-ловушки для взвешенных наносов показала, что данный способ позволяет отбирать пробы с различных горизонтах с объемом навески, достаточным для дальнейшего фракционирования и выделения нескольких фракций микрочастиц. В результате обобщения опубликованной и фондовой информации получено представление об основных факторах, обусловливающих формирование водного и химического стока р.Москвы. Среди исследований, посвященных химическому составу вод реки Москвы и ее геохимическому режиму, основная часть работ посвящена либо верхней части бассейна (до г. Москвы), либо замыкающему створу реки. Это ограничивает возможности выделения конкретных источников загрязнения и не позволяет с необходимой детальностью оценить изменение состава вод по длине реки. Основным источником загрязнения р. Москвы выступает Московская городская агломерация: ниже г. Москвы речной сток более чем наполовину состоит из городских сточных вод. Застройка водосборной территории р. Москвы в пределах Московской области непрерывно продолжается в течение последних десятилетий, неконтролируемое строительство может вестись даже в зонах санитарной охраны, что приводит к дополнительной нагрузке на водотоки. На химический состав воды влияет также регулирование стока, причем трансформированный пятью основными водохранилищами (Истринское, Можайское, Верхне-Рузское, Рузское и Озернинское) речной сток составляет 51% от всего притока к г. Москве. В результате все эти процессы оказывают ключевое влияние на формирование потоков микрочастиц в речном бассейне. По результатам гидролого-геохимических исследований в продольном изменении химического состава в р. Москве четко прослеживается влияние регулирования стока и сброса городских сточных вод, в первую очередь, сказывающееся на содержании биогенных элементов. Ниже г. Москвы содержание азота и фосфора в воде р. Москвы возрастает в 5-10 раз в результате недостаточной очистки городских сточных вод, превышение рыбохозяйственных ПДК по фосфатам, нитритам и аммонию достигает 5-20 раз. Повышенные концентрации биогенных элементов наблюдаются и в притоках р. Москвы, чьи водосборы охватывают территорию ниже по течению от г. Москвы (по сравнению с притоками, расположенными выше города). При этом сточные воды способствуют снижению содержания взвешенных веществ в реке. По результатам изучения сезонной изменчивости установлено, что в период пониженной водности р.Москва обладает минимальной самоочищающей способностью, ввиду чего содержание загрязняющих веществ в ней значительно повышается. Обобщение фондовых материалов и исследований 2019 года, выполненное в рамках выполнения проекта, позволило создать базу данных о современном гидрологическом и геохимическом режиме р.Москвы, включающую сведения о концентрациях нескольких десятков компонентов состояния водной среды, которые будут использованы для оценки формирования и трансформации потока микрочастиц по длине р.Москвы под воздействием сосредоточенных и диффузных источников загрязнения. 10. На основе литературного обзора показано, что закономерности сорбции на поверхности мелких глинистых частиц (<10 мкм, PM10) и коллоидов (<0.1 мкм, PM0.1) определяются распределением крупности частиц. В состав PM0.1 входят оксигидроокиси металлов (в основном, Fe, Аl и Мn), тонкие глины, кремнистые фазы, а также органические коллоиды – гуминовые и фульвокислоты, возникающие при неполном распаде почвенной органики. В этот класс микрочастиц попадают также бактерии, вирусы, ядохимикаты, радионуклиды и искусственные техногенные частицы – продукты различных производственных циклов быстро развивающейся области нанотехнологий. Природные и антропогенные частицы PM0.1 (100 нм) получили название наночастицы (Nanosized particle, NSP) [Muhlfeld и др., 2008; Oberdörster, Oberdörster, Oberdörster, 2005]. Они обычно подразделяются на искусственные наночастицы (“Engineered nanoparticle, NP) которые включают в себя только сферические NSP, полученные в лабораторных производственных условиях; прочие искусственные наноструктуры обычно именуются в соответствие с их формой, например нанопластины, нанопроволоки и др. (Oberdörster et al. 2005). Такое подразделение прямо связано с токсичностью и биодоступностью NSP [George и др., 2012]. Их появление в природной среде и поступление в водные объекты связано с применением ряда материалов в разных коммерческих областях – антибактериальные покрытия, косметические товары, электроника, высокотехнологические материалы, пищевые технологии, фармацевтика и медицина, системы очистки и фильтрации, сельское хозяйство и энергетика. Ультратонкими частицами (“Ultrafine particle” (UFP)) называют природные (встречающиеся в естественных условиях) и искусственные NSP, полученные в результате побочных реакций не в промышленном, а контролируемом процессе. Основные источники их поступления в природную среду – сжигание топлива в транспортных и других системах, жидкого, твердого и биотоплива; дровяные печи; любые другие типы систем сгорания. В зависимости от источника, NSP подразделяются по крупности (приложение, рис. 3), что находит отражение в спектре их размерности в природных средах.
2 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Технология оценки экологического состояния Московского мегаполиса на основе анализа химического состава микрочастиц в системе «атмосфера–снег–дорожная пыль–почвы–поверхностные воды» (Мегаполис). Этап 2
Результаты этапа: 1. Результаты определения физико-химических показателей и массовых концентраций основных групп поллютантов в микрочастицах РМ10, выделенных из проб аэрозолей, снега, воды, дорожной пыли и почв на фоновой территории и в пределах импактных зон г.Москвы сведены в единую базу данных. Основной блок базы данных «Исследования компонентов природной и городской среды в условиях мегаполиса и на фоновых территориях» включает 40 таблиц, сгруппированных по компонентам «Атмосфера», «Поверхностные воды», «Почвы», «Дорожная пыль». Общее число определений различных показателей, включенных в базу данных, на настоящий момент составляет 97148 определений, из них для подраздела «Атмосфера» 13 479 определений, подраздела «Поверхностные воды» - 6619, «Почвы» - 51798, «Дорожная пыль» - 25252 определений (Приложение 2, табл. 6). Кроме того, в БД включены метаданные точек отбора (координаты, даты отбора, описания и т.п.), позволяющие выполнять пространственное отображение объектов исследования в геоинформационных системах. Предусмотрена возможность формирования пользовательских запросов к БД в соответствии с задачами анализа. В таблицах БД определены ключевые поля, обеспечивающие возможность связывания таблиц для их совместного анализа. 2. Основным методическим результатом в отчетном году явилась разработанная и апробированная технология проведения измерений аэрозольного состава атмосферы в реальном времени и отбора проб микрочастиц в мировых стандартах высококачественного анализа окружающей среды. Годовой цикл измерений концентраций черного углерода в 2019 г. показал значительную варьируемость от 0.1 до 10 мкг/м3, весной в среднем 2.4 ± 1.9, летом 2.0±1.6, осенью 1.7±1.1 и зимой 1.3±0.7 мкг /м3. Степень загрязнения атмосферы города, определенная по отношению ВС к полной концентрации PM10 варьировала от 4 до 10% и достигала 40% во время майских праздников. Анализ суточного хода концентраций ВС выявил закономерный ход со стабильно высоким ВС в ночное время, с плохо выраженным утренним пиком и минимумом в дневное время. Массовые концентрации ВС оказываются более высокими в ночное время из-за интенсивного движения грузового дизельного транспорта. По окончании в мае отопительного сезона в г. Москве уменьшаются выбросы ВС в утренние часы. При анализе роз загрязнений черного углерода юго-западное и юго-восточное направления были определены как направления преимущественного выноса загрязнений. Отрицательная корреляция между концентрациями ВС и скоростями ветра подтвердила накопление загрязнений в основном в дни стабильной безветренной погоды. Показана зависимость между периодами высокой степени загрязнения атмосферы и числом сельскохозяйственных пожаров, зарегистрированных весной в Московском регионе и на юге России. В составе аэрозолей РМ10 в весенний сезон 2017 г. определены основные классы органических соединений – алканы, ПАУ и окисленные ПАУ, хопаны, ангидриды сахаров, полиолы и вторичные сахариды, а также водорастворимые ионы (катионы K+, Ca2+, Mg2+, NH4+ и анионы Cl-, NO2-, NO3-, SO42-), определяющие неорганический состав аэрозолей. Объединение аналитического и статистического подхода для анализа состава аэрозолей показало наибольшую варьируемость основных компонентов и оценку высокой аналитической значимости определённых химических соединений. Методами статистического анализа впервые идентифицированы основные факторы, определяющие химический состав атмосферы и его изменение под воздействием источников эмиссий в городе и вследствие весенних пожаров вокруг Москвы. Особое внимание уделено анализу данных измерений экотоксичных полиароматичных компонентов, признанных чрезвычайно опасными. За время наблюдений по составу ПАУ в воздухе выделены два периода: осенний и зимний. В зимний период снижается вклад в аэрозоль частиц педогенного происхождения (пылевой фракции почв). Зимой уменьшается доля 5-6-кольчатых гомологов, которые доминируют в более теплое время, и увеличивается на 10% доля 4-кольчатых ПАУ (Приложение 2, рис. 3). За осенне-зимний период исследований наблюдались широкие колебания в суммарном содержании одиннадцати ПАУ – от 0,5 до 10,3 нг/м3. Величины гомологических индексов, рассчитанные для 4- и 3-ядерных изомеров ПАУ, указывают на преимущественно пирогенное происхождение ПАУ; отношение флуорантен/пирен в течение периода наблюдений было в диапазоне 0,8-1,4. Отношение фенантрен/антрацен не превышало 12, что указывает на пирогенный источник, при этом более половины всех проб по величине индекса фенантрен/антрацен попадали в диапазон значений 2-8, характерных для эмиссий транспортных двигателей. В зимний период более заметно влияние на состав аэральных частиц выхлопов автотранспорта: для большей части проб, отобранных зимой, индекс бенз(а)пирен/бенз(ghi)перилен составил 0,6 и выше. Минимальный вклад автотранспорта, как доминирующего диффузного источника в загрязнение атмосферы города ПАУ, заметен в новогодние праздники. 3. На основе данных о химическом составе набора проб поверхностных (0-10 см) горизон-тов почв, дорожной пыли и снежного покрова в ЮВАО, отобранных в одних и тех же точках в разные сезоны, определена геохимическая специализация этих компонентов и оценена сезонная изменчивость загрязнения окружающей среды в юго-восточной части Москвы. РМ10 дорожной пыли и поверхностных горизонтов почв, а также микрочастицы снежного покрова в ЮВАО наиболее сильно (EF>10) обогащены Sb, Zn, W, Cd, Sn, Bi; повышенные уровни EF установлены для Cu, Pb, Mo, Ca. При этом автотранспорт наиболее активно поставляет в окружающую среду Sb, Zn и W, потому что именно эти ТММ интенсивнее всего накапливаются в дорожной пыли, тогда как в РМ10 почв и микрочастицах снега сильнее всего аккумулируется Cd, источником которого, кроме автотранспорта являются выбросы промышленных объектов и внесение удобрений (для почв) или выдувание почвенных частиц (для снежного покрова). Этот перечень накапливающихся элементов аналогичен списку приоритетных ТММ, аккумулирующихся в дорожной пыли, почвах, донных отложениях водоемов, снежном покрове и атмосферных выпадениях в других частях Москвы (Касимов и др., 2012, 2016; Kosheleva et al., 2015, 2018; Винокуров и др., 2017; Власов и др., 2019; Vergel et al., 2019; Kasimov et al., 2020; Vlasov et al., 2020a,b,c). Суммарное обогащение РМ10 дорожной пыли максимально на МКАД (ZEF 283) и соответствует чрезвычайно опасному уровню, снижаясь вместе со снижением транспортной нагрузки до очень опасного уровня на Третьем транспортном кольце (ТТК, 255), крупных (254), средних (226) и малых (224) дорогах. Интенсивность суммарного обогащения микрочастиц снега на МКАД, ТТК и крупных дорогах больше, чем РМ10 почв, в то время как на средних и малых дорогах, наоборот, микрочастицы РМ10 почв более обогащены ТММ по сравнению с микрочастицами снега. Вероятно, это связано с тем, что рядом с МКАД и крупными дорогами часто проводят замену материала верхних горизонтов почв при разбивке газонов и подсыпку относительно чистого торфо-компостного материала. Рядом же с малыми и средними дорогами почвенный покров успел накопить значительные массы поллютантов за счет многолетней аккумуляции выпадающих из атмосферы в летний сезон (дорожная пыль) и зимний сезон (снег) частиц РМ10. 4. Проведено детальное исследование распределения широкого спектра химических элементов (Li, B, Na, Mg, Al, P, S, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Rb, Sr, Zr, Nb, Mo, Ag, Cd, Sn, Sb, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Hg, Tl, Pb, Bi, Th, U) в частицах аэрозолей РМ10 в летний период (июнь-июль). Показано, что очень высокий усредненный за изученный период коэффициент обогащения EF > 1000 характерен для Sb, что согласуется с результатами предыдущих исследований химического состава различных компонентов окружающей среды Москвы, показывающими поступление Sb в эмиссиях автотранспорта. Высокие уровни EF 100–1000 в РМ10 выявлены для Cd, S, Sn, Mo, Bi, Ag, Pb, Cu, B и Hg, также поступающих преимущественно от техногенных источников. Меньшие уровни EF типичны для Zn, W, As, Cr, P, Ni, поступающих из природно-антропогенных источников. Для остальных элементов значительный вклад вносят природные источники и, в первую очередь, выдувание почвенных частиц. 5. Впервые для городской среды московского мегаполиса проведен факторный анализ путем использования метода главных компонент (МГК). Совместный ФТИР-МГК анализ позволяет различать ежедневные изменения в диапазоне основных факторов, влияющих на состав аэрозоля. МГК данных ФТИР-анализа выделяет наиболее значимые переменные в нагрузках МГК, показывая функциональные факторы эмиссий транспортных систем, дальнего переноса, сжигания биомассы, биогенного воздействия и пылевой фракции. Получены шесть главных факторов, ответственных в сумме за 78,7% общей дисперсии концентраций химических элементов. Первый фактор (51,5%) связан с выдуванием частиц пород, почв и дорожной пыли, а также с воздушной миграцией строительной пыли, которые обусловливают поступление элементов преимущественно природного происхождения с низкими EF (Th, U, Rb, K, Si, Al, Mg, Ca, Sr, Li, Mn, Co, Ba, менее значительно – Fe, Zn, Nb, Zr, Cs, Ti, Hf, Tl, Na и черного углерода). Второй фактор (8,0%) связан с дальней миграцией аэрозолей и выдуванием тонкой фракции дорожной пыли, что обусловливает обогащение S, As, Ag, Ta и Tl. Третий фактор (6,1%) связан с воздействием выбросов транспорта (ВС, Pb, Sb, Cu, Sn, B, Cd, Bi, Zn, Ba, Zr), четвертый (5,2%) является причиной повышения концентраций Cr и Ni, пятый (4,1%) связан с абразией асфальтового покрытия и влиянием сжигания биомасс, вызывающих рост концентраций черного углерода, Zn, S, Tl и Р, а шестой (3,8%) – с выбросами промышленных источников, обогащенными Mo, W, Hf и Ti. На основе комбинированного анализа ФТИР-МГК можно предположить, что эмиссии транспортных систем, дальний перенос и сжигание биомассы являются доминирующими источниками микрочастиц в весенний период в мегаполисе. 6. Проанализированы уровни содержания бенз(а)пирена (БаП) и ТММ в дорожной пыли различных административных округов города. Среднее содержание БаП в дорожной пыли Москвы составляет 0,25 мг/кг, минимальное (0,016 мг/кг) зафиксировано в ЮВАО, максимальное (1,02) – в Центральном. Все округа, кроме ЮВАО по содержанию БаП не имеют между собой значимых различий. ЮВАО имеет наименьшее среднее содержание БаП в пыли, несмотря на то, что здесь расположен нефтеперерабатывающий завод. Это связано с преобладанием легких ПАУ в составе нефти, а также с малой сорбционной способностью дорожной пыли в юго-восточной части Москвы. 54% проб отличаются 10-кратным превышением ПДК по БаП, 81% – 5-кратным, 96% – 2-кратным. В дорожной пыли ЮВАО доминируют гомологи нафталина, дифенил и фенантрен, на которые в сумме приходится более 80% всех ПАУ. Максимумы их содержания зафиксированы на средних дорогах. Из тяжелых ПАУ наиболее высокие концентрации имеют бенз(ghi)перилен и хризен. Пересчитанные на БаП данные показали превышение российского норматива по бенз(а)антрацену в 21 раз и бенз(ghi)перилену в 1,2 раза, что говорит о чрезвычайно опасной экологической ситуации в ЮВАО. Следовательно, контроль только одного ПАУ – БаП – приводит к существенному занижению экологической опасности этой группы органических поллютантов. Оценка уровней опасности БаП для здоровья населения показала, что значения индексов среднесуточного хронического поступления микрочастиц различными путями в организм взрослого и ребенка сильно варьируют – от 2,8 * 10-9 до 1,2*10-3 мг кг-1∙сут. Значения среднесуточного хронического потребления загрязненной почвы ADD в различных округах Москвы по сравнению с эталонными значениями возрастают в 1,1-45 раз. Показатель ADD уменьшается в ряду САО > СВАО > ВАО > ЦАО > ЮАО > ЗАО > ЮЗАО > СЗАО > ЮВАО. Наблюдается сильная дифференциация ADD в зависимости от интенсивности движения (Приложение 2, табл. 7). Наивысшие средние значения среди проб пыли, отобранных на МКАДе и радиальных шоссе, выявлены в ВАО, на ТТК – в ЮВАО, на крупных улицах – в СВАО, на средних – в ЮАО, на мелких – в САО, а во дворах в ЦАО. Проглатывание частиц пыли при потреблении пищи, во время детских игр, прогулок и т.д. является основным путем поступления БаП как у взрослого человека, так и у ребенка. Как показал анализ суммарного индекса HI, у взрослого пероральным путем поступает 90.6% БаП, у ребенка – 93.3%, а через контакт с кожей 9.3% и 6.7%, соответственно. Данный индекс сильно различается для различных округов Москвы: наивысшие средние значения для взрослых и детей установлены в САО, а наименьшие – в ЮВАО (Приложение 2, рис. 4). Во всех округах средние значения HI свидетельствуют о низком уровне опасности для здоровья. Дети имеют более высокую восприимчивость к воздействию загрязнителей на единицу массы вследствие их физиологических и поведенческих особенностей (Gabarrón, Faz, Acosta, 2017; Man и др., 2010; Qu и др., 2012). Средние значения HI для детского населения находятся в диапазоне среднего уровня опасности. Анализ риска развития злокачественных опухолей под влиянием БаП показал, что относительно эталонного значения показатель TR, учитывающий все пути поступления микрочастиц в организм человека, возрастает в среднем от 4.2 до 32 раз. Вне зависимости от интенсивности движения и округа суммарный риск для всех отобранных проб низкий. Отмечена дифференциация TR в зависимости от интенсивности движения (Приложение 2, табл. 8). Значения ILCR по доле в суммарном показателе убывают в ряду: проглатывание > кожный покров > вдыхание. Подобные результаты опубликованы в (Gope и др., 2018; Jiang и др., 2014; Wang и др., 2011). Загрязнение дорожной пыли ТММ в Москве неравномерно. Наиболее контрастные аномалии формируют Pb (до 146 KK), Bi, Sb, Zn, W, Mo, Cu (до 20–32), Cd, Sn, As (до 9–12). Выделяется ЦАО с повышенными уровнями в дорожной пыли Zn и ЮАО – Cu. На западе столицы содержание Pb в дорожной пыли увеличивается под воздействием космического центра имени М.В. Хруничева, речного порта, депо и автобусного парка. Повышенные концентрации Zn в ЦАО обусловлены воздействием железнодорожного транспорта, а промзонами «Серп и Молот» и «Волгоградский проспект». Суммарное загрязнение дорожной пыли Москвы ТММ уменьшается в ряду: СВАО > ЮАО > ЗАО > ЦАО > ЮЗАО > ВАО > ЮВАО > СЗАО > САО. Средняя для Москвы величина Zc дорожной пыли составляет 17. При низком среднем уровне опасности во всех округах выделяются локальные аномалии со средним уровнем (Zc до 64) в центральной части города, а также в прилегающих к центру частях СВАО, ЮВАО и ЮЗАО. На юге обнаружены аномалии с высоким уровнем опасности, а на западе – с очень высоким уровнем. 7. Важным фактором распределения всех ТММ, кроме Mo и Bi в частицах РМ10 дорожной пыли Москвы является геометрия городских каньонов. Каньонный эффект, связанный с активным продуванием дорог в направлении движения транспорта, приводит к снижению концентраций ТММ в частицах РМ10 пыли и проявляется для Cd и Pb при росте ширины каньона более 81-168 м. С ростом ширины каньона связано увеличение в РМ10 концентраций Co, Ni, Cr, Zn, As, Sn, Sb и Ba, с ростом длины каньона – K, Sb и W, расстояния до ближайшего препятствия – K и Cu. С ростом пробега автотранспорта в РМ10 дорожной пыли увеличиваются концентрации K, Cu, Bi, а объема выбросов транспорта – Cr, Zn, Mo, Sb. Уровень загрязнения частиц РМ10 дорожной пыли усиливается также при формировании геохимических барьеров. Сравнительный анализ фракционной структуры ТММ в микрочастицах дорожной пыли восточной (промышленной) и западной (транспортной) частях Москвы показал, что в ЗАО в пределах малых и средних дорог основная масса всех элементов содержится в частицах РМ>50, роль которых постепенно снижается при увеличении транспортного потока. На малых дорогах на частицы РМ1-10 приходится не более 25-30% Pb и W, 15-20% Zn, Cd, Sb, Sn, Bi, Cu и менее 15% остальных ТММ; на средних дорогах доля РМ1-10 для всех ТММ увеличивается на 5-10%. В ВАО, в отличие от ЗАО, с ростом интенсивности движения транспорта доля, связанная с фракцией PM>50, у большинства ТММ увеличивается, а доля, связанная с РМ1-10 и РМ10-50, уменьшается, не изменяясь в РМ1. В обоих округах обогащение всех фракций дорожной пыли Cd, Sb, Zn, Sn, Cu, Pb, W, Bi и Mo (EF > 3) указывает на поступление этих ТММ с выбросами автотранспорта. Для ЗАО характерны высокие по сравнению с ВАО концентрации Pb, Cu, W, Zn и Cr в дорожной пыли крупных дорог и МКАД из-за их повышенной эмиссии от автомобилей при высокой скорости движения; для восточной части – повышенные уровни Sb, Mo и Bi из-за существенного вклада промышленных источников. В придорожном снеге ЗАО влияние техногенных источников твердых частиц приводит к значительному росту взвешенных форм ТММ. Они составляют > 90% у Sn, Ti, Bi, Al, W, и Fe, 80-90% – Pb, V, и Cr, 50-80% – Rb, Mo, Mn, As, Co, Cu, Ba, Sb, Mg, и Zn. В растворенной фазе преобладают K, Ni, Cd, Sr, Ca и Na. Рядом с МКАД отмечена наибольшая доля взвешенных форм всех ТММ. Средние дороги, как и МКАД, характеризуются значительной долей взвешенных форм Sn, Ti, Bi, Al, W, Fe, Pb, V, Cr и Mo и относительно небольшой – для Zn и Cd. 8. Объем выбросов в атмосферу от стационарных источников Москвы за период 2009-2018 гг. имеет слабую тенденцию к снижению, что в целом соответствует общему тренду городов-миллионников. В рейтинге городов России по объемам выбросов в атмосферу Москва опустилась из первой десятки на 44-46 место и на 7-е место среди городов-миллионников. В данной группе по последним данным статистике 4 города с объемом выбросов 115-185 тыс. тонн (Омск, Челябинск, Уфа, Красноярск), 3 города с объемом 60-85 тыс. тонн (Санкт-Петербург, Новосибирск и Москва), 5 городов с небольшим объемом выбросов 20-35 тыс. тонн (Пермь, Екатеринбург, Волгоград, Казань, Самара) и 3 города с минимальным объемом 8-16 тыс. тонн (Воронеж, Нижний Новгород и Ростов-на-Дону). При этом динамика выбросов в период 2008-2018 гг. не зависит от объема: значительный рост был характерен для Санкт-Петербурга, Екатеринбурга и Воронежа; существенный – для Челябинска, небольшой для Москвы, Омска и Перми, в остальных городах выбросы довольно существенно сократились. Внутри города 2008-2018 гг. устойчивым оказалось загрязнение крупных промзон вокруг крупнейших ТЭЦ и НПЗ. Наименее опасный с точки зрения воздействия промзон (ПЗ) – северо-западный сектор города. Западный сектор также отличается негативным воздействием на сопредельные территории в ПЗ Бережковская набережная, Очаково и Кунцево. Основным фактором выравнивания загрязнения как по территории (за исключением Капотни и районов размещения ТЭЦ), так и по видам загрязняющих веществ стало сокращение числа предприятий и упрощение структуры промышленности. Расчет индекса интенсивности использования территории (ЭИИ), основанного на изменении соотношения площадей, занятых предприятиями с разным уровнем воздействия за период 2008-2018 гг. показал, что доля промышленности в структуре функционального зонирования ПЗ г. Москвы сократилась с 45 до 13%, в том числе снизилась доля транспортной функции (депо, автобазы и пр.) с 18% и 9% в 2008 г. до 2% и 4% в 2018 г. соответственно. Наиболее частым направлением реновации к 2018 г. становится торговля (18% территории ПЗ Москвы), продажа и обслуживание автомобилей (7%), наука и образование (6%), офисно-деловая функция (12%). Несмотря на произошедшие изменения, ПЗ Москвы по-прежнему имеют промышленную и складскую застройку. Максимальный уровень ЭИИ имеют крупные ПЗ вдоль МЦК с севера и востока, повышенный – в периферийных ПЗ севера и юга столицы. Средний ЭИИ наблюдается при замещении ПЗ офисно-деловой застройкой. Уровень ЭИИ уменьшается от центральной части города к периферии. Наличие тепловой станции является ключевым фактором сохранения промышленного влияния. Каширская ГРЭС является примером сокращения выбросов и площади ареала при изменении топливного баланса, технического перевооружения, снижения объема электроэнергии, вырабатываемый станцией. Все это привело к существенному сокращению выбросов: от 40 тыс. тонн в начале 2000-х до 7 тыс. тонн в 2018 г. Наибольший вклад в загрязнение вносят выбросы взвешенных частиц и диоксида серы. Среднегодовые концентрации, формирующиеся в результате рассеяния выбросов Очаковской ТЭЦ, также находятся в пределах допустимого уровня, с максимумом для оксидов азота. На удалении 2-2,5 км к северо-востоку от производственной площадки Очаковской ТЭЦ формируется зона с повышенной более чем в 7 раз концентраций веществ. При этом для более быстро оседающих взвешенных частиц максимум концентрации достигается ближе к источнику (2-2,5 км), а для хорошо рассеивающихся оксидов азота, диоксида серы и оксида углерода – на расстоянии 5,5-6,5 км. 9. В течение 2017-2018 гг. было зафиксировано 281 случаев выпадения осадков с количеством >1 мм. Наиболее изотопно тяжелые осадки, со значениями δ18О от –1.59 до –4.9‰ и δ2Н от –8 до –34‰ выпадали в июне и августе 2017 г. и мае и июле 2018 г., самые легкие со значениями δ18О= –30.2‰ и δ2Н= –228‰ в конце октября 2017 и δ18О= –23.1‰ и δ2Н= –181‰ в январе 2018 г, обнаруживая закономерный сезонный ход с максимумом летом и минимумом зимой (Приложение 2, рис. 5). Этот сезонный ход значений δ18О и δ2Н отражает температурная зависимость в виде линейного уравнения для средневзвешенных значений коэффициентом 0,38 ‰/°С для осадков 2017-2018 гг. Межгодовые вариации значений изотопного состава кислорода демонстрируют постоянство в январе, феврале, апреле и июне. В марте 2018, мае и октябре 2017 зафиксировано существенное отличие от среднемесячных средневзвешенных значений δ18О, достигающее 5‰, что обусловлено особенностями метеоусловий конкретного года наблюдений. Все полученные значения δ18О и δ2Н осадков Москвы в целом близки к линии метеорных вод и аппроксимируются уравнением δ2Н = 7,83 δ18О + 8,7 (R2 = 0,98), при этом точки индивидуальных событий на изотопной диаграмме имеют выраженное отклонение, обусловленное подоблачным испарением в условиях низкой относительной влажности и высоких температур. Необычно низкие значения дейтериевого эксцесса dexc в январе 2017 и в декабре 2018 г. объясняются условиями в источнике пара и возможно, в путях поступления воздушных масс к Москве. 144-часовые обратные траектории модели HYSPLIT на каждую дату выпадения осадков в Москве показывают, что осадки поступают с общим западным переносом воздушных масс. Отмечены и случаи привноса влаги из континентальных и южных районов. Основными источниками осадков Москвы являются районы северной Атлантики (26% случаев осадков), Атлантического океана в секторе от 45 до 40° с.ш. (19% осадков), Средиземное море с внутриконтинентальными районами южной Европы (14%) и сектор, включающий акваторию Черного моря и районы к югу от Москвы (27% осадков) (Приложение 2, рис. 6). Большая удаленность друг от друга районов происхождения воздушных масс и контрастная смена источников для осадков, выпадающих в смежные даты в Москве, говорят о том, что низкие величины dexc связаны с высокой относительной влажностью в источнике пара. И, наоборот, в период с октября по апрель высокие значения dexc в осадках, скорее всего, связаны с низкой относительной влажностью в источнике пара. Изотопный состав осадков на МО МГУ демонстрирует большие вариации, чем вода рек, при этом наблюдается тенденция их совместного увеличения или уменьшения из-за зависимости изотопного состава осадков от температуры воздуха. Эти данные показывают, что средний изотопный состав рек Москвы за период с ноября 2019 г. по октябрь 2020 г. соответствовал среднему изотопному составу атмосферных осадков (Приложение 2, рис. 7). Установлено, что значения изотопного состава воды всех рек снижались в период с начала ноября по конец февраля – начало марта, в среднем на 1,2–1,5 ‰ за счет увеличения грунтового питания рек в зимнее время (см. Приложение 2, рис. 7, А). В период снеготаяния с начала марта по середину апреля в воде р.Яуза значения δ18О варьировали в узком диапазоне от –11,3 до –10,5 ‰, показывая смешанное питание талыми снеговыми и грунтовыми водами. Заметное повышение значений δ18О в воде рек Сетунь, Яуза и Москва отмечено в период с конца июня по начало сентября. В воде р.Раменка почти не выражено летнее увеличение значений δ18О. Скорее всего, в питании р.Раменка в этот период грунтовые воды принимают значительное участие, только обильные осадки 27.07.2020 г. (8,5 мм) со значением δ18О –6,1 ‰ привели в заметному повышению изотопного состава воды всех рек в этот день (см. Приложение 2, рис. 7, А, Б). Для воды в р.Яуза выделен отрицательный пик δ18О с понижением до –10,9 ‰ 24.05.2020 г., когда выпало 20,3 мм осадков с низкими δ18О. Еще один отрицательный пик со значением δ18О –16,4 ‰ отмечен для 30.11.2019 г., когда выпал мокрый снег. 10. Дана характеристика гидроклиматических особенностей формирования режима р. Москвы и её притоков в период проведения мониторинговых кампаний 2019 и 2020 гг. (Приложение 2, рис. 2). Самые экстремальные ливневые паводки прошли в 2020 г. на водосборе р. Москвы в начале июня и середине июля. Расходы притока воды с водосбора Можайского водохранилища достигали в начале июня 80 м3/с, а в середине июля превышали 150 м3/с (что соответствует половодьям многоводных лет). Сток р. Москвы в створе Перервинского г/у, возрастал при прохождении волн паводков в 5-6 раз, достигая 240-290 м3/с. На основе полученных данных о внутригодовой динамике стока с модельного урбанизированного водотока р. Сетунь разработана эмпирическая воднобалансовая модель стока. Совмещенные гидрографы стока позволили выявить увеличение неоднородности стока вниз по течению до устьевого створа. В среднем течении Сетуни в период с 29 мая по 8 июня 2020 г. зафиксировано 6 локальным максимумов стока, а в устьевом створе – 12. Скорость движения паводковой волны по р. Сетунь к нижнему створу достигала 6 км/час. Анализ механического состава взвесей водотоков мегаполиса показал, что они в целом 2 раза мельче средней крупности взвешенных наносов рек мира (Чалов, Ефимов, в печати). Средний диаметр взвешенных наносов р. Сетунь изменяется от 0.011 до 0.164 мм и составляет в среднем 0.044 мм при среднемировой крупности взвесей 0,087 мм. Это связано с ростом доли мелких частиц, которая во взвесях р. Сетунь составляет 2-9 %, PM10 – 25-72 %. Это является важнейшим фактором усиления роли взвесей в переносе ТММ, органических и биогенных веществ. Отработка технологии отбора микрочастиц с помощью зонда-ловушки показала невозможность универсализации длительности ее экспонирования. По результатам эксперимента, рекомендуемые сроки экспозиции составляют от 5 дней для р. Навершки и 5-7 дней для пунктов в нижнем течении р. Сетуни до 7-15 дней для пунктов в верхнем течении р. Сетунь и 15-30 дней для р. Сетуньки (минимальная длительность допустима для периодов повышенного стока, максимальная – для межени). Выявлены формы переноса загрязняющих веществ в водотоках, особенности продольной и внутригодовой динамики транспорта загрязнителей. Характерным проявлением антропогенного преобразования химического состава р.Сетунь являются совершенно не характерные для природных условий крайне высокие концентрации фосфора и общего азота в период летней межени, практически в 2 раза превышавшие аналогичные значения для половодья. При этом фосфор переносится в основном во взвешенной форме, а азот – в растворенной. Во взвеси преимущественно переносятся Sn, Al, Fe, Mo, Cr, As, Cu, Zn, Ni, V, Co и др. Среди элементов в растворенной форме стоит выделить Mn, Pb и Cd. При этом соотношение взвешенной и растворенной форм в р.Сетунь и ее притоках может значительно различаться. Р. Навершка выделяется содержанием Sn, Cr, As, Zn и Cu в растворенной форме, достигающим 50% от валового, что коррелирует с типом хозяйственного использования в бассейне данной реки, характеризующимся преимущественно индустриальной застройкой и сбросом промышленных сточных вод. Изучена роль быстрой (краткосрочной) изменчивости транспорта взвешенных частиц в условиях урбанизированного водосбора. По данным автоматизированной станции на р. Сетунь, фиксирующей оптическую мутность воды, выявлена высокая роль 20-минутных макротурбулентных изменений мутности в общей изменчивости переноса взвесей. Отмечена высокая скоррелированность (более 0,75) участков общей последовательности рядов мутности воды в пределах 100 минут. Существование изменений мутности воды в таком масштабе времени хорошо согласуется с когерентными структурами в речном потоке (Carling, Orr, 2000; Robert, 2003), которые связаны с неровностями руслового рельефа. 11. Определены уровни природной вариабельности физико-химических свойств горизонтов А и В текстурно-дифференцированных фоновых почв Московского региона (подзолистых и дерново-подзолистых южной части Валдайской возвышенности), а также их элементного состава, включая подвижные формы химических элементов (Приложение 2,табл. 9). В гумусовом горизонте А (дерново-)подзолистых почв автономного ландшафта установлена низкая вариабельность величины рН (коэффициент вариации Cv <20 %), гранулометрических фракций (0,25-0,05, 0,05-0,01, 0,01-0,005, 0,005-0,001 и <0,001 мм), а также валового содержания Cr, Cs, Li, Mg, Ni, V, W, большинства редкоземельных элементов. Средняя вариабельность (Сv=20-50%) свойственна содержанию гумуса и широкому спектру макро- (Ca, Fe, K, Na, Ti) и микроэлементов (As, B, Cd, Co, Cu, Mo, Pb, Rb, Sb, Sn, Sr, Ta, Th, U, Zn, Zr) и отдельным редкоземельным элементам (Gd, Hf, La, Lu, Nb, Tl), высокая вариабельность (Cv=50-300%) характерна для валовых Ag, Al, Ba, Ba, Bi. Для подвижных форм получены ряды, отличающиеся от валовых концентраций элементов существенно более высокой вариабельностью. В гумусовом горизонте вариабельность Cv <50% установлена для обменных соединений Bi, Ca, Cd, K, Mg, Ni, S Sn, Sr, Tl, комплексных соединений As, Bi, Fe, Ga, Mo, Nb, Os, P, Pb, V, специфически сорбированных соединений As, B, Fe, Ga, Ni, Pb, Si, V. Вариабельность Cv=50–100% характерна для обменных соединений Ba, Be, Cs, Cu, Ga, Mn, Na, P1, Pb, Rb, Si, Ti, U, Zn, Zr, комплексных соединений Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Eu, Gd, Hf, La, Lu, Mn, Pr, Sm, W, Zn, а также Dy, Er, Ho, S, Sb, Sc, Se, Sn, Tb, Te, Tm, Y, Yb, Zr, специфически сорбированных соединений Ba, Cd, Co, Cu, Eu, Gd, Ge, Hf, La, Li, Nb, Nd, Pr, S, Sm, Tm, W, Zn, Zr, а также Al, Be, Ce, Cr, Dy, Er, Ho, Mn, P, Sb, Sr, Tb, Th, Tl, U, Y, Yb. Высокая вариабельность (Cv=200-300%) в гумусовом горизонте установлена для обменных соединений Ag, As, B, Co, Dy, Er, Eu, Fe, Li, Nb, Se, Th, V, а также Br, Ce, Cr, Gd, Ge, Hf, Ho, La, Lu, Nd, Pr, Sb, Sc, Sm, Ta, Tb, Tm, Y, Yb, комплексных соединений Ag, B, Ba, Br, Ca, Cs, Ge, K, Si, Ta, Th, Tl, специфически сорбированных соединений Ag, Bi, Br, Ca, Cs, Lu, Mg, Mo, Na, Rb, Se, Sn, Ta, Te. C использованием критерия Манна-Уитни выявлена значимая сезонная вариабельность содержания гумуса и значений pH фоновых почв Московского региона, а также элементного состава As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Sr, Ti, U, Zn, Zr (Приложение 2,табл. 10), включая подвижные формы. В рамках второго года исследований планируется выделить ведущие факторы, определяющие сезонную изменчивость контролируемых показателей. Сравнение результатов гранулометрического фракционирования Fe, Mn, Ti, Zr, Ni, Co, Cr, Zn, Pb в фоновых почвах юго-восточной части Смоленско-Московской возвышенности по данным двух аналитических методов показало, что в почвенной массе содержание большинства элементов, полученное количественным спектральным КС-методом, выше, чем методом ICP-MS (Приложение 2, табл. 11). По величине этого превышения (в число раз) элементы образуют следующий ряд: Zr3,5> Pb1,9> Cu,Cr1,6> Ti1,5> Zn,Co1,3> Ni1,2. По данным ICP-MS метода содержание Mn и Fe на 10-30% больше, чем по данным КС-метода. По данным ICP-MS метода содержание Fe и Mn (на 30-10%) больше, чем по данным КС метода в почвенной массе, Mn – во фракции 0,25-0,05 мм; Fe и Ni – во фракции 0,05-0,01 мм; Fe, Ni, Co – во фракции 0,01-0,001 мм; Fe, Ni, Cr, Zn, Co – во фракции < 0,001 мм. Метод определения количества элемента не повлиял на содержание Fe и Ni – во фракции 0,25- 0,05 мм; Co – во фракции 0,05-0,01 мм; Mn и Zn – во фракции 0,01-0,001 мм; Mn, Ti и Cu – во фракции < 0,001 мм. Содержание элементов в гранулометрических фракциях гумусовых горизонтов почв по данным обоих аналитических методов приведено в(Приложение 2, табл. 12). Влияние метода анализа элементов максимально проявилось в крупных гранулометрических фракциях: метод КС дает более высокие результаты, чем метод ICP-MS. Это обусловлено преобладанием минеральных форм соединений элементов над их подвижными формами в крупных фракциях, и первые не полностью разрушаются при подготовке проб для метода ICP-MS. В илистой фракции, где содержание подвижных форм элементов максимально, концентрация элементов по данным обоих методов либо одинаковая, либо результаты по ICP-MS методу слабо превышают данные КС-метода. Гранулометрическое фракционирование металлов по результатам двух видов анализа полностью совпадает для Mn, Co, Pb, Zr, Cu. Слабо различается оно для Zn, Fe, Ti, Ni – максимальные и минимальные концентрации этих элементов выявлены в одинаковых фракциях.
3 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Технология оценки экологического состояния Московского мегаполиса на основе анализа химического состава микрочастиц в системе «атмосфера–снег–дорожная пыль–почвы–поверхностные воды» (Мегаполис). Этап 3
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".