Представлен обзор по современным проблемам, связанным с тропосферным озоном. Рассмотрены следующие вопросы: свойства и роль озона в природных процессах; физико-химические свойства озона; единицы измерения озона; оптические характеристики озона; радиационные эффекты озона; воздействие озона
на живые организмы и объекты окружающей среды, включая воздействие озона на человека, животных,
растения, материалы; использование озона в положительных целях; техника безопасности при работе с озоном.
B.D. Belan. Ozone in troposphere. 1. Properties and the role in natural and technogenic processes.
The review on modern problems connected with tropospheric ozone are presented. In this part of the re-
view the following questions are considered: properties and a role of ozone in natural processes, physical and
chemical properties of ozone, units of measurements of ozone, optical characteristics of ozone, radiating effects
of ozone, influence of ozone on alive organisms and objects of an environment, including influence of ozone on
the person, animals, plants, materials, use of ozone in the positive purposes, the safety precautions at work
with ozone.
Рассмотрены методы и средства измерения тропосферного озона, контактные методы: химические
и электрохимические, хемилюминесцентный, оптический, колориметрический и некоторые другие. Описаны
средства измерения озона с использованием полупроводниковых металлооксидных пленочных датчиков,
пассивных заборников для определения дозы озона. Дистанционные методы измерения озона: оптическая
абсорбционная спектроскопия; лазерные, спутниковые. Проанализированы способы определения
вертикального распределения озона в тропосфере с помощью озонозондов, самолетного и лидарного зонди-
рования. Приведены данные по сопоставлению различных приборов и систем. Даны сведения о генераторах
озона.
B.D. Belan. Ozone in troposphere. 2. Instrumentation.
In this part, measurement techniques and equipment for tropospheric ozone are considered, including
contact methods: chemical and electrochemical, chemiluminescent, optical, colorimetric, and some others.
Measurement instrumentation with the use of semiconductor metal-oxide film gages and passive intakes for
ozone dosage is described as well as remote-sensing techniques, i.e., optical absorption spectroscopy, laser, and
satellite ones. Determination methods for ozone vertical distribution in troposphere with the use of ozone
probes, airplanes and lidar sensing are analyzed. Different devices and systems are compared. Data on ozone
generators are presented.
Оценка влияния города Томска на химический и дисперсный состав атмосферного аэрозоля в призем-
ном слое производилась путем организации нескольких экспериментов по проведению синхронных измере-
ний в двух пунктах. Первый пункт находился в 5 км севернее от пос. Киреевск и в 60 км на запад от
г. Томска; второй – на восточной окраине города в Академгородке. При преобладающем западно-восточном
переносе воздушная масса сначала проходит Киреевский – фоновый – пункт, а затем Томск и Академгоро-
док с расположенным в нем пунктом измерений.
Показано, что определяющими факторами формирования аэрозольного поля среднего города являются
предыстория воздушных масс, а летом еще и активность эрозионных процессов. Влияние прямых антропо-
генных выбросов города на мезомасштабную изменчивость атмосферного аэрозоля незначительно. Помимо
увеличения счетной концентрации аэрозоля в городе, дисперсный состав в целом изменяется мало. Однако,
по всей видимости, происходит существенная трансформация структуры распределения элементов и ионов
по частицам разной дисперсности. Отмечаются появление дополнительных пиков в области мелких
(d < 0,5 мкм) и грубых частиц (d > 10 мкм) у тяжелых металлов, смещение пиков распределения в более
грубодисперсную область у ионов и элементов преимущественно природного происхождения.
V.G. Arshinova, B.D. Belan, T.M. Rasskazchikova, D.V. Simonenkov. Influence of the Tomsk city on
the chemical and disperse composition of the surface aerosol.
The influence of the Tomsk city on the chemical and disperse composition of atmospheric aerosols has been
estimated by means of carrying out several continuous measurement campaigns at two different sites. One of
them is located at the rural area (Kireevsk Village, 60 km west of Tomsk), and another one – at the eastern end
of the city. In the conditions of prevalent zonal westerlies, an air mass passes, at first, trough the rural site, then
Tomsk and finally reaches the suburban measurement site.
It is shown that the determining factors in the formation of aerosol field over a big enough city are a pre-
vious history of air masses and a strength of erosion processes during summertime. The influence of the direct
anthropogenic city emissions on the mesoscale variability of atmospheric aerosol is insignificant. As a whole aero-
sol disperse composition changes not much except for an increase in the number density in the city. However,
to all appearance, a significant transformation occurs in the structure of element and ion distribution over par-
ticles of different dispersion: additional peaks of the concentration of heavy metals were found in the region of
fine (d < 0.5 µm) and coarse (d > 10 µm) particles; a bias of peaks in the distribution of ions and elements
of natural origin tends to the region of coarse particles.
Представлены результаты мониторинга ультрафиолетовой B-радиации, проводимого с помощью ультра-
фиолетового пиранометра UVB-1 и спектрофотометра Brewer MKIV № 049 на TOR-станции ИОА СО РАН
г. Томска в 2003–2007 гг. Показано, что основной вклад в годовой приход УФ–В-радиации вносит теплый период
с максимумом в июне. В среднегодовом ходе УФ–В-радиации наблюдаются весеннее повышение суточного
прихода в апреле с последующим спадом к началу мая, а также колебания суточного поступления с перио-
дом 10–15 дней с характерными пиками (летний период). Отмечено, что в спектральном ходе наибольшая
изменчивость наблюдается в диапазоне 295–310 нм (полосе Хаггинса), которая варьирует от года к году.
Ключевые слова: атмосфера, ультрафиолетовая радиация, общее содержание озона, количество облачности
Обзор посвящен оценкам содержания озона в тропосфере и анализу механизмов, его определяющих.
Обсуждаются факторы, участвующие в процессах образования и стока озона в тропосфере. Рассмотрены
вопросы фотохимического образования озона в чистых условиях и при фотохимических смогах и другие
фотохимические источники озона, а также образование озона при молниевых разрядах, поступление озона
из стратосферы в тропосферу и ионный цикл.
Рассматриваются факторы, определяющие механизмы фотохимического образования озона в тропосфере.
Главные из них выделяются на основании оценки бюджета тропосферного озона. Исследуется образование озона
в фоновых и смоговых условиях. Приводится описание других фотохимических источников. Анализируются
образование озона при молниевых разрядах, ионный цикл, поступление озона из стратосферы в тропосферу.
Рассматривается пространственно-временная изменчивость образования микродисперсной фракции над
Сибирью, и сделана оценка приоритетных механизмов генерации наночастиц. Анализ процессов нуклеации
в свободной атмосфере показал, что она наблюдалась в 85% случаев из всех проведенных самолетных зонди-
рований. При этом почти 80% слоев частиц образуется в диапазоне высот от 4 до 7 км. Наиболее часто мощ-
ность слоя лежит в пределах от 0,5 до 2 км. Она может достигать толщины почти 4 км. Зафиксированное
ранее одновременное увеличение концентрации наночастиц и озона выражается в том, что совпадение и не-
совпадение слоев наночастиц и озона равновероятны на всех высотах. Горизонтальная протяженность слоев
наночастиц заключена в пределах от нескольких десятков до 600 км. При этом наиболее вероятной является протяженность 100–300 км (> 50% случаев). В приземном слое минимум среднемесячных значений как
общей концентрации микродисперсного аэрозоля, так и частиц нуклеационной моды приходится на летние
месяцы. В свободной атмосфере концентрация частиц (d = 3–70 нм) изменяется в диапазоне от 300 летом
до 30 см–3 зимой. Содержание частиц (d = 70–200 нм) находится в диапазоне 10 и 30 см–3 зимой и летом
соответственно. Процессы нуклеации наночастиц происходят в пограничном слое и в свободной тропосфере
совершенно независимо. Основными источниками генерации наночастиц в свободной атмосфере являются
процессы нуклеации и фотохимические процессы. В пограничном слое атмосферы вклады нуклеационных,
фотохимических и адвективных процессов соизмеримы.
Miikka Dal Maso, Larisa Sogacheva, M.P. Anisimov, M.Yu. Arshinov, Anatoli Baklanov, B.D. Belan, T.V. Khodzher, V.A. Obolkin, Anna Staroverova, Alexey Vlasov, V.A. Zagaynov, Alex Lushnikov, Y.S. lyubovtseva, Ilona Riipinen, Veli-Matti Kerminen, Markku Kulmala
We present one-year data on atmospheric aerosol particle size distributions covering the
ultra耐ne size range from two measurement stations situated in central Siberia: Tomsk and
Listvyanka. The size distributions were measured using Diffusion Aerosol Spectrometers
(DAS), which are able to detect particles as small as 3 nm in diameter. The analysis of the
size distribution time series revealed about 30 new-particle formation and growth events
at both stations. The events occurred predominantly during the springtime. The average
particle formation rates were 0.4 cm–3 s–1 at both stations, whereas the particle growth
rates were on average 5.5 nm h–1 at Tomsk and 1.8 nm h–1 at Listvyanka. The formation
and growth rates were comparable with those observed in the western part of the Eurasian
boreal forest.
Alexandre S. Safatov
Irina S. Andreeva
Boris D. Belan
Galina A. Buryak
Elena K. Emelyanova
Ruprecht Jaenicke
Mikhail V. Panchenko
Natalya I. Pechurkina
Larisa I. Puchkova
Vladimir E. Repin
Irina V. Saranina
Alexander N. Sergeev
Multi-year monitoring of atmospheric bioaerosol in Southwestern Siberia revealed
the presence of a large number of various culturable microorganisms. It is known
that viable microorganisms can cause directly or provoke different human diseases.
Its very difficult to evaluate the danger represented by each microorganism to man
directly. Therefore, a relatively simple method is required for evaluation of potential
danger represented to man by the whole assembly of culturable microorganisms in
an atmospheric aerosol sample. For bacteria, the method can be based on a number
of individual characteristics of each microorganism determined in the course of bio-
chemical and other test required for identification of the detected bacterium, and a
number of other tests. It is proposed to classify the measured individual characteris-
tics of bacteria under four groups of indices responsible for: (i) potential pathogenic-
ity for man; (ii) the numbers of bacteria in the sample; (iii) resistance to unfavorable
environmental factors; (iv) drug resistance of bacteria. Each of four groups of indices
is numerically evaluated by a certain integral index, which quantitatively reflects the
contribution of experimentally determined characteristics of bacteria. Expert evalua-
tion of the contribution of each characteristic of microorganisms to the correspond-
ing group of indices is performed. The generalized index of potential danger of cul-
turable bacteria in atmospheric aerosols for human health is presented as the prod-
uct of four integral indices summarizing the normalized individual integral indices
for all bacteria detected in the sample. The work presents the results of measuring
the variations of all the above indices for atmospheric air samples collected during
one year.
Keywords: Bioaerosols; Atmospheric aerosols; Culturable bacteria; Health effects;
Открыть (0.4 Mb)