Мониторинг состояния атмосферы

Оценка  качеств данных

Принципиальное  значение для правильной интерпретации  данных измерений с подвижной платформы имеет ответ на вопрос - насколько сильно искажаются значения концентраций примесей в приземном воздухе под влиянием движения поезда с вагоном-лабораторией и встречных поездов относительно их невозмущенного фонового?

 

 

Влияние собственного поезда

  

   При изменении  скорости движения и торможении  перед остановкой на показания  приборов могут действовать различные  факторы. Поэтому были проанализированы  данные наблюдений на участках  торможения перед остановкой, во  время стоянки и при последующем разгоне.

Рис 1.   Вариации измеряемых параметров до и

после остановок при  отсутствии (а) и наличии (в) инверсий

 

 

 

   На рис. 1 показаны  изменения концентрации О3, NO, NO2, а также метеопараметров и  градиента температуры в слое 0-50 м до и после остановок в виде осредненных отклонений от средних их значений на каждом участке. Осредненные по всем участкам суточные изменения концентрации примесей и метеопараметров приведены в виде пунктирной линии и средние отклонения даны относительно нее.

 

  

 

   На рисунке  1. также показаны удвоенные значения  среднеквадратичных значений. Заштрихованные  области - средние продолжительности  замедления и набора скорости.

 

 

 

   В целом  изменения всех величин очень  малы. Обращает на себя внимание  лишь некоторое увеличение в границах населенных пунктов концентрации NOx и вертикального градиента температуры, отрицательного днем и положительного ночью. Концентрация озона немного в пределах абсолютной  погрешности приборов возрастает при торможении и снижается во время стоянки.  Изменения концентрации CO, CO2 и CH4  и радиационных характеристик не зарегистрировано.

 

 

Влияние встречных поездов 

 

   Для оценки  влияния встречных поездов рассматривались  участки пути продолжительностью  ±10 мин. относительно прохождения  встречного поезда. На рис. 2 приведены вариации содержания примесей, температуры, градиента температуры и влажности с учетом их суточных изменений в районе встреч поездов при отсутствии и наличии инверсий. Заштрихованная область соответствует реальному времени прохождения встречных поездов с учетом неопределенностей, связанных с задержкой отметки оператора, длительностью прохождения анализируемого воздуха  по воздушным коммуникациям и временем реагирования прибора.

Рис 2.  Вариации измеряемых параметров при прохождении встречных

поездов при наличии (а) и  при отсутствии (в) инверсий.

 

 

 

   В отсутствие  инверсий (рис. 2а) встречные поезда  вызывают небольшое, в пределах 1ppb, уменьшение регистрируемого  прибором содержания озона, концентрация NO2 тоже несколько снижается, однако эти уменьшения не является значимыми. Практически не меняется содержание NO, что говорит об отсутствии эмиссий от встречных поездов на электрической тяге. В инверсионных условиях (рис. 2б) каких-либо значимых изменений содержания примесей, температурной стратификации и влажности не обнаружено. Концентрации химически более устойчивых примесей CO, CO2, CH4 изменяются в еще более малых пределах.

 

 

Основной  вывод 

 

   Измерения  в движущейся по электрифицированной  железной дороге платформе в  основном отражают фоновое состояние атмосферы. Однако на на интенсивных участках пути, при наличии ночных температурных инверсий и в отсутствии ветра,  загрязнение воздуха может быть значительным, и транспортная магистраль может рассматриваться как загрязняющее атмосферу предприятие.

 

    Мониторинг  атмосферы в г.Москве

 
 

    С 1 февраля 2002 г. на территории метеорологической  обсерватории при кафедре метеорологии и климатологии географического  факультета МГУ им. М.В. Ломоносова начала работу совместная экологическая станция МГУ и Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН.

 

 

 

 

    Цель  создания экологической станции – непрерывный круглосуточный мониторинг за состоянием атмосферы над г. Москва, отвечающий мировому уровню, а также проведение испытаний, калибровок и сравнений приборов, действующих в составе обсерватории TROICA.

 

 

    Регулярные  наблюдения, ведущиеся на станции, полностью автоматизированы. Контроль за работой приборов и считывание данных осуществляются через сеть Интернет. Для авторизованных пользователей возможен доступ к страничке наблюдений в реальном масштабе времени.

 

 

    Станция проводит комплексный мониторинг состава нижних слоев атмосферы, включающий:

    ·        непрерывные измерения малых газовых примесей (озон, оксиды углерода и азота, метан, двуокись серы, общее содержание неметановых углеводородов);

    ·        регулярные измерения концентрации атмосферных аэрозолей в диапазоне 0,01-15 мкм (массовая концентрация, концентрации микродисперсного, субмикронного и сажевого аэрозоля, оптические характеристики, химический и элементный состав);

    ·        непрерывные измерения  метеорологических параметров (температура, давление, влажность, скорость и направление ветра, солнечная радиация и др.);

    ·        отбор и анализ анализ проб приземного воздуха на содержание ряда летучих органических соединений (алканы, алкены, ароматические углеводороды и др.)

    ·        наблюдения за концентрацией и составом биологической аэрозольной фракции в приземном слое атмосферы (пыльца и споры растений, грибы, бактерии).

 

 

 

 

 

 Данные, полученные на экологической станции, используются для решения ряда крупных научных задач, среди которых:

 

 

    1.      Наблюдение характеристик химического состава приземного слоя атмосферы, его сезонной и суточной изменчивости.

    2.      Наблюдение за переносом различных форм газовых и аэрозольных примесей в юго-западной части Москвы, его секторный анализ и идентификация источников примесей.

    3.      Исследование фотохимических и стоковых трансформаций тропосферного озона и его предшественников в зависимости от метеорологических и локальных факторов.

    4.      Исследование воздушного бассейна г. Москва как продукта сложного взаимодействия техногенных и природных факторов. Определение влияния местных факторов и дальнего переноса на загрязнение регионов, уточнение общей схемы загрязнения воздуха над территорией Москвы и области, определение вклада в загрязнение трансграничного переноса примесей. Определение характеристик окислительных способностей атмосферы города.

    5.      Исследование загрязнения территории железнодорожного транспорта и других промышленных предприятий Москвы, влияние на нее внешних и внутренних источников загрязнения, определение степени риска для пассажиров и населения.

    6.      Исследование трансформации примесей в шлейфах Москвы и области, образование пероксирадикалов и токсичных соединений. Интерпретация данных эксперимента TROICA по динамике и трансформации загрязнений в крупных промышленных центрах России исходя из результатов долгосрочных наблюдений в Москве.

    7.      Исследование накопления в растениях трихлоруксусной кислоты и других органических примесей в условиях мегаполиса и их влияния на жизнедеятельность растений. Общая оценка состояния воздушного бассейна г. Москва как среды обитания человека и растений.

    8.      Построение математической модели, описывающей фотохимический цикл и динамику приземного озона и других газовых примесей в условиях мегаполиса.