Monitoring of ultrafine particles renewed in 2005 confirmed the presence of a clearly bell-
shaped diurnal behavior of their concentration. An estimate of the rate of new particle formation due
to gas-to-particle conversion has been performed based on the diurnal behavior of nanoparticle
concentration. Concentrations of the major aerosol precursors have been calculated. Rough estimate
of nanoparticle growth rate has been done.
Возобновленный в 2005 г. мониторинг микродисперсной фракции аэрозоля подтвердил наличие четко
выраженного суточного хода концентрации наночастиц, имеющего колоколообразную форму. На основе су-
точного хода концентрации наночастиц дана оценка скорости образования наночастиц из газовой фазы.
Произведен расчет концентрации основных газов-предшественников аэрозоля. Сделана оценка скорости
роста наночастиц.
M.Yu. Arshinov, B.D. Belan, D.V. Simonenkov. Photochemical formation of microdispersion aerosol
in atmosphere of a continental region.
Renewed monitoring of ultrafine particles in 2005 confirmed the presence of a consistent bell-shaped diur-
nal pattern in their concentration. An estimate of rate of new particle formation due to gas-to-particle conver-
sion was done based on the diurnal behavior of nanoparticle concentration. Predicted concentrations of major
aerosol precursors have been calculated with use of data set of parameters measured at TOR-Station of IAO SB
RAS. Rough estimate of nanoparticle growth rate has been done.
Приводятся результаты исследования распространения примесей в воздушном бассейне Норильского
промышленного района (в 2002 и 2004 гг.) с помощью самолета-лаборатории АН-30 «Оптик-Э» и наземного
комплекса. Показано, что колонка городских примесей сохраняет свою целостность и в холодный и в теплый периоды. При этом ее первоначальный масштаб остается неизменным. Это, по-видимому, определяется
размером города и рельефом местности. Концентрация основного выбрасываемого в городе соединения SO2
в теплый период достигает 1300 мкг/м3, что более чем в 2 раза превышает величину, зафиксированную
в холодный период. Температурный перегрев колонки летом (0,8–1,0 оС) меньше, чем зимой. Прослеживание распространения колонки примесей в холодный и теплый периоды по горизонтали выявило, что на удалении 50 км она почти удвоила свою ширину в теплый период. Это свидетельствует о том, что в теплый период рассеивающие свойства атмосферы в данном районе значительно выше, чем зимой.
M.Yu. Arshinov, B.D. Belan, D.K. Dabydov, G.А. Ivlev, V.A. Pirogov, D.V. Simonenkov, G.N. Tol-
machev, A.V. Fofonov. Complex estimate of air basin state of Norilsk industrial region. I. Dimensions and
dynamics of the admixture column.
Measurements of air composition in Norilsk industrial region were conducted in November, 2002 and Au-
gust, 2004 with the use of OPTIK-E aircraft laboratory (An-30) and a small ground automobile complex. The
results of studies of the admixture propagation in an urban column are presented. It turned out that the urban
admixture column conserves its integrity (including the invariable initial scale) independently of the season. This
presumably is determined by the town size and orography. Concentration of the principal emitted compound
SO2 in summer reaches 1300 mkg/m3, which more than twice exceeds the winter magnitude. The column tem-
perature overheating in summer (0.8–1.0 оС) is lower than in winter. Observations for the column horizontal
propagation in the both periods have shown that at a distance of 50 m it almost doubles its width in the warm
period. This points to the fact that the atmospheric scattering in this region in summer is much higher than
in winter.
Проанализирован для теплого и холодного сезонов состав газовых и аэрозольных компонентов, посту-
пающих в воздушный бассейн Норильского промышленного региона и выходящих из него. Выявлены ос-
новные компоненты, которыми обогащается городская колонка примесей. Проведены оценки рассеивающих
свойств атмосферы. Показано, что в зависимости от сезона года кардинально изменяется состав воздуха,
как входящего на территорию района, так и выходящего из него.
M.Vu. Arshinov, B.D. Belan, D.K. Davydov, G.A. Ivlev, D.A. Pestunov, T.M. Rasskazchikova,
D.V. Simonenkov, G.N. Tolmachev, A.V. Fofonov. Complex estimate of the air basin state in the Norilsk industrial region. Part 2. Balance of contaminants.
Composition of gas and aerosol components entering and leaving the air basin of the Norilsk industrial re-
gion in cold and warm seasons has been analyzed. Main components replenishing the urban column are revealed. Scattering properties of the atmosphere are estimated. Strong seasonal variability of the air composition is recorded.
Рассматриваются состав выбросов основных предприятий Норильского промышленного района в воз-
дух и их трансформация при распространении в атмосфере.
M.Yu. Arshinov, B.D. Belan, G.A. Ivlev, O.A. Krasnov, T.M. Rasskazchikova, D.V. Simonenkov,
G.N. Tolmachev, A.V. Fofonov. Complex estimate of air basin state of Norilsk industrial region. III. Admixture
propagation.
The composition of admixtures emitted by principal plants of the Norilsk industrial region and their transformation are considered.
The present work is devoted to summarizing the results of 7-year studies of the biogenic
component in atmospheric aerosol of Southwestern Siberia. The most important parts of
this component are total protein (as a marker of all substances of biological origin) and
culturable microorganisms.
The carried out analysis of changes in the concentrations of total protein and culturable
microorganisms allowed us to reveal an expressed seasonal dependence of these
concentrations at all altitudes at which measurements were performed and the unique
altitude profile of these concentrations. At the altitudes up to 7 km, atmospheric air
samples contain a large variety of culturable microorganisms. Potential danger for man
was evaluated for some of them. The portion of potentially pathogenic microorganisms
can reach 88% for some microorganism groups.
The data presented in the work show that, besides different chemical pollutants,
atmosphere always contains various biological pollutants. Some of them such as plant
pollen cause allergic reactions. Besides, many types of culturable microorganisms
present in atmosphere are potentially pathogenic for man.
Измерения вертикального распределения примесей и температуры воздуха выявило в течение всего
эксперимента наличие перманентной инверсии с высотой около 1 км, которая не позволяет распространять-
ся выбросам вверх. Климатические данные показывают, что такая инверсия не разрушается даже днем
с сентября по апрель во всем регионе. Даже летом, в дневное время, в регионе имеется задерживающий
слой на высоте 900–1000 м. Поэтому наращивание заводских труб до 500 м не имеет смысла, так как вы-
бросы все равно будут распространяться под слоем инверсии и их рассеивание не улучшится. Несмотря на
высокие концентрации озона, его происхождение скорее стратосферное, чем фотохимическое. Раститель-
ность вокруг Норильска, даже при сильной антропогенной нагрузке, в летний период аккумулирует угле-
род. Поле аэрозоля над Норильском имеет слоистый характер, с максимумом концентрации в приземном
либо пограничном слоях.
V.G. Arshinova, B.D. Belan, G.A. Ivlev, T.M. Rasskazchikova, D.V. Simonenkov, G.N. Тоlmachev,
A.V. Fofonov. Complex estimate of the air basin state in the Norilsk industrial region. Part 4. Vertical
stratification of admixtures.
Measurements of admixture and air temperature vertical distribution have revealed a presence of a perma-
nent inversion of about 1 km height, which hinders upward distribution of emissions. Climatic data show that
the inversion does not degrade from September to April even by day all over the region. Even in summer day,
there is a barrier layer at a height of 900–1000 m. Therefore building plant chimneys up to 500 m makes no
sense, because in any case the emissions remain below the inversion layer.
Despite high concentrations of ozone, it originates sooner from stratosphere (not photo-chemically). Vege-
tation near Norilsk accumulates carbon in summer even under strong anthropogenic load. The aerosol field
there is of a layered structure with concentration maxima in the ground or boundary layers.
М.Ю. Аршинов, Б.Д. Белан, Д.К. Давыдов, Г. Иноуйе, О.А. Краснов, Т. Мачида, Ш. Максютов, Ф. Недэлэк, М. Рамонет, Ф. Сиас, Г.Н. Толмачев, А.В. Фофонов
Приводятся описание созданной в результате международной кооперации многоуровневой системы
мониторинга парниковых и окисляющих атмосферу компонент, а также первые результаты, полученные
к настоящему времени.
Мониторинг ведется по трем направлениям: 1) определение эмиссии парниковых газов (на Иксинском
(Бакчарском) болоте); 2) исследование потоков в приземном слое воздуха (пространственное распределение
парниковых газов производится с помощью высотных мачт в Томской области, Ямало-Ненецком АО, Тю-
менской области, Ханты-Мансийском АО); 3) изучение пространственного распределения. Измерение вертикального распределения парниковых газов в пограничном слое атмосферы осуществляется еженедельно
с борта самолета Ан-2, оценка регионального вклада в глобальный баланс – с самолета Ан-30. В 2006 г.
стартовал проект YAK-1, в ходе которого измерения на Ан-30 теми же приборами осуществляются по маршруту Новосибирск–Якутск–Новосибирск с переменным по высоте профилем полета.
M.Yu. Arshinov, B.D. Belan, D.K. Davydov, G. Inouje, O.A. Krasnov, T. Machida, Sh. Maksutov,
F. Nedelek, M. Ramonet, F. Sias, G.N. Tolmachev, A.V. Fofonov. Organization and some results of moni-
toring of greenhouse and oxidizing atmosphere components over Siberia. 1. Gas composition.
A many-level system for monitoring greenhouse and oxidizing atmosphere components is described, which
has been organized as a result of international cooperation. Some obtained results are presented.
Monitoring is carried out in three directions: determination of greenhouse gases emission at Iksinskoe
mash; monitoring flows in the ground layer; study of greenhouse gas spatial distribution. Measurements with
the use of AN-2 aircraft were conducted every week to southwest from Novosibirsk.
The obtained results show a significant spatial and time variability of the measured components, that
sometimes contradicts the presently accepted opinions.
Выполнен анализ результатов многолетнего мониторинга микродисперсной фракции аэрозоля в при-
земном слое воздуха и в свободной атмосфере. Выявлено, что, несмотря на максимум генерации аэрозоле-
образующих веществ, в летний период наблюдается минимум концентрации наночастиц в приземном слое.
Это объясняется их оттоком в более высокие слои, так как их содержание находится в обратной зависимо-
сти от высоты слоя перемешивания.
M.Yu. Arshinov, B.D. Belan, D.V. Simonenkov, G.N. Tolmachev, A.V. Fofonov. Organization and
some results of monitoring of green house and oxidizing atmosphere components over Siberia. 2. Aerosol
composition.
Results of many-year monitoring of aerosol fine fraction in the ground air layer and free atmosphere have
been analyzed. It is shown that despite maximal generation of aerosol-forming matters, minimal concentration
of nanoparticles in the ground layer is observed in summer period. This can be explained by their transfer to
higher layers, because their concentration inversely depends on the mixing layer height.
Nato Science Series: IV: Earth and Environmental Science 2006 №65
M.Yu. Arshinov, B.D. Belan, G. Inoue, T. Machida, M.V. Panchenko, A.V. Fofonov
In this paper we present some results of airborne measurements of main
greenhouse gases over the southern part of West Siberia, which were started in
1997 within the framework of a joint Japanese-Russian Project on the study of
greenhouse gases in Siberian ecosystems.
Key words: greenhouse gases, carbon oxides, vertical distribution
Nato Science Series: IV: Earth and Environmental Sciences 2006 №65
B.D. Belan, A.V. Fofonov, T.K. Sklyadneva and G.N. Tolmachev
Continuous measurements of carbon dioxide near Tomsk started in 1992 while
CO monitoring began in 1998. Both analyzers operate at the TOR Station of
the Institute of Atmospheric Optics. All readouts are recorded every hour all
year round. In this paper we present some results of these measurements.
Key words: surface long-term measurements, carbon dioxide, carbon monoxide, air mass
transport.
Открыть (1.2 Mb)