На основе одновременных измерений приземных концентраций CH4, CO2, O3 и 222Rn в ходе шести экспедиций TROICA (Transcontinental Observations Into the Chemistry of the Atmosphere) вдоль Транссибирской железнодорожной магистрали от Москвы до Владивостока в 1999-2008 гг. проведены оценки биогенных эмиссий CH4 и CO2 из наземных экосистем и ночного стока O3 на подстилающую поверхность по данным о скорости накопления 222Rn в условиях приземной инверсии температуры. Наиболее высокие региональные эмиссии CH4 получены летом на Дальнем Востоке (0.87 ± 0.52 мкг м-2 с-1) и в Западной Сибири (0.77 ± 0.41 мкг м-2 с-1), что связано со значительными потоками метана из болот и увлажненных почв, типичных для данных регионов. Биогенные эмиссии CO2 в среднем варьируют от 0.18 ± 0.04 мкг м-2 с-1 в Западной Сибири до 0.89 ± 0.07 мкг м-2 с-1 в Восточной Сибири. Ночной сток O3 имеет сезонный максимум летом и изменяется от 0.05 ± 0.01 мкг м-2 с-1 в Западной Сибири до 0.07 ± 0.01 мкг м-2 с-1 в Центральной Сибири; скорость сухого осаждения O3 варьирует от 0.10 ± 0.08 с мс-1 в Западной Сибири до 0.33 ± 0.21 см с-1 в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.

We investigate the air pollution in the central European part of Russia during the 2010 summer fires. The results of ground-based (Institute of Atmospheric Physics (IAP), Moscow State University (MSU), and Zvenigorod Scientific Station (ZSS)) and satellite (MOPITT, AIRS, of Terra and Aqua satellites) measurements of the total content and concentration of carbon monoxide (CO), as well as MODIS data on the spatial and temporal distribution of forest and peat fires obtained from Terra and Aqua satellites, are presented. A comparison between similar situations in 2010 and 2002 revealed the causes of higher pollution levels in 2010. The use of trajectory analysis, detailed space imagery, and model calculations made it possible to reveal the location of peat fires and their contribution to the air pollution over the Moscow megalopolis. Fireemission estimates were obtained using two independent methods.

Работа посвящена изучению загрязнения атмосферы Центра европейской территории России во время пожаров лета 2010 г. Представлены результаты наземных (станции ИФА, МГУ и ЗНС) и спутниковых (MOPITT, AIRS спутников Terra и Aqua) измерений общего содержания и концентрации окиси углерода CO, а также данные MODIS спутников Terra и Aqua о пространственно-временном распределении лесных и торфяных пожаров. Проведено сравнение похожих ситуаций 2010 и 2002 гг. и выявлены причины более высоких уровней загрязнения в 2010 г. Применение траекторного анализа, детализированных космических снимков и модельных расчетов позволило выявить расположение и вклад торфяных пожаров в загрязнение воздуха над московским мегаполисом. Приводятся оценки эмиссий от пожаров, полученные двумя независимыми способами.

Анализируются результаты многолетних наблюдений концентрации озона и окислов азота в приземном воздухе вдоль Транссибирской железнодорожной магистрали с 1995 по 2008 гг. передвижной лаборатории (эксперименты TROICA). Выявлены особенности пространственного распределения и временной изменчивости этих газов над континентом в широтном поясе 48–58° N отдельно для загрязненных и фоновых условий. Характерной особенностью распределения является уменьшение концентрации окислов азота и рост концентрации озона в направлении от запада к востоку. Фотохимическое образование озона на территории Сибири в целом малоактивное. Заметные повышения концентрации озона связаны с лесными и степными пожарами и с трансграничным переносом загрязнений из стран Восточной Азии. Сухое осаждение примесей в Сибири играет существенно бльшую роль, чем в прибрежных и высокогорных незагрязненных районах из-за мощных и продолжительных температурных инверсий. льшую роль, чем в прибрежных и высокогорных незагрязненных районах из-за мощных и продолжительных температурных инверсий.

In the summer of 2010, the Moscow megacity during two months was within the zone of action of a blocking anticyclone. The accumulation of pollutants in a closed air mass sharply changed the surface air quality. At the end of July-the first half of August, the extreme situation became even more complicated, because the air from regions of turf and grass fires came into Moscow. According to measurement data of the Moscow IAP RAS station, the maximal hourly mean concentrations of chemically active gases NO, NO 2 , CO, O 3 , and SO 2 were 175.9, 217.4, 15.8, 134.2, and 15.2 ppb, respectively. For NO 2 and CO, these values are largest over the entire decadal period of observations at the station and many times exceed the MPC level (see table). The concentrations of greenhouse gases CO 2 , CH 4 , and nonmethane hydrocarbons also sharply increased. Analysis of the variability of gas contents in the surface air and in the atmospheric boundary layer showed a close relation between extreme changes in the atmospheric composition and its vertical stratification.

The volatile organic compounds (VOCs) emitted from vegetation into the atmosphere play an important role in atmospheric chemistry and participate in the formation and growth of aerosol particles that affect the atmospheric radiation balance and the earth’s climate. A number of VOCs, such as isoprene, monoterpene, methylvinylketone, and methacrolein, whose surface concentrations were measured between Moscow and Vladivostok in the course of the Transcontinental Observations into the Chemistry of the Atmosphere (TROICA-12) experiment in July–August 2008, are considered. For the first time in Russia, a PTR-MS proton mass-spectrometer was used to measure the VOC concentrations. The continuous series of VOC concentrations in the atmosphere over the Trans-Siberian Railway were obtained, and the characteristic features of their variations were determined. The spatial distribution of the concentrations of biogenic VOC was compared with a map of Russia’s forests. It was found that the maximum concentrations of isoprene between Moscow and Vladivostok correspond to the zones of broad-leaved forests in the Far East and Primorskii Krai, and the maximum concentrations of monoterpene correspond to coniferous forests in Siberia. The obvious correlation between the concentrations of isoprene and the total concentration of methylvinylketone and methacrolein was revealed.

The task of identifying climatically significant regional anthropogenic emissions and estimating their contribution to the variability of nitrogen oxides observed at a monitoring station is considered on the basis of NO and NO2 surface concentrations measured at the Zotino background observation station (60°26′ N, 89°24′ E, Krasnoyarsk Territory). The approach used is based on an estimation of the conditional probability of polluted air arriving from individual regions by using the results of calculating backward Lagrangian trajectories in the lower troposphere. It is established that the contribution of air masses supplied from industrial regions in the south of the Krasnoyarsk Territory to episodes of high concentrations of nitrogen oxides (>0.7 ppb) is larger than the contribution from cities and towns located in the south of Western Siberia. The results indicate that anthropogenic sources of pollution substantially affect the balance of minor gases in the lower troposphere on a regional scale and that this factor must be taken into account when observational data from the Zotino background station are analyzed and interpreted.

Обсуждаются результаты непрерывных ежеминутных измерений концентраций приземного содержания озона, окиси и двуокиси азота, окиси углерода и двуокиси серы в 2002–2004 гг. на экологической станции ИФА РАН и Географического факультета МГУ. Показано, что условия юго-западной части Москвы, удаленной от крупных локальных источников загрязнения, отражают общие закономерности изменчивости примесей в городской атмосфере. Это проявляется в средней годовой величине отношения NO/NO2 (немногим менее единицы), в пониженных дневных значениях О3, повышенных уровнях остальных примесей по сравнению с фоновой местностью и в наличии вторичного ночного максимума в суточном ходе О3. Обсуждаются особенности годового и суточного хода концентрации веществ, выбранных для анализа. В суточном ходе первичных продуктов сгорания NO и CO в теплое и переходное время отмечено превышение утреннего максимума по сравнению с вечерним, а летом – более высокие значения ночного минимума по сравнению с дневным. Вероятной причиной обоих выявленных эффектов служат особенности температурной стратификации, полученные по многолетним данным акустического зондирования в МГУ. Годовой ход содержания приземного озона характеризуется наибольшими значениями весной и летом. Годовой ход NO, NO2, CO и SO2 не показывает очевидных сезонных закономерностей. Выявлена значительная сезонная изменчивость отношения NO/NO2, связанная с окислительными свойствами городской атмосферы. Приводятся рекордно высокие значения содержания газовых примесей в Москве и обсуждаются метеорологические условия их накопления.

The results of continuous minute measurements of the surface concentrations of ozone, nitric oxide, nitrogen dioxide, carbon monoxide, and sulfur dioxide during the 2002–2004 period at the environmental station of the Oboukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences (IAP), and the Faculty of Geography, Moscow State University (MSU), are discussed. It is shown that the conditions of Moscow’s southwestern region remote from large local pollution sources reflect the general regularities of the variability of trace gases in an urban atmosphere. This is manifested in the mean annual value of the ratio NO/NO 2 (a little less than 1), decreased daylight values of O 3 , increased values of the rest of the trace gases as compared to the background region, and the presence of a secondary nocturnal maximum in the diurnal cycle of O 3 . The features of the annual and diurnal cycles of the concentrations of the substances under analysis are discussed. In the diurnal cycle of the primary products of combustion (NO and CO), an excess of the morning maximum (over the evening one) is observed during both warm and transition periods and higher values of the night maximum (as compared to the daylight one) are noted for summer. The temperature stratification properties determined from the MSU long-term acoustic sounding data serve as a possible cause for both of the effects revealed. The annual cycle of the concentration of surface ozone is characterized by the highest values for spring and summer. The annual cycles of NO, NO 2 , CO, and SO 2 do not demonstrate any obvious seasonal regularities. A significant seasonal variation of the ratio NO/NO 2 , which is associated with the oxidizing properties of the urban atmosphere, is revealed. The record high concentrations of trace gases in the atmosphere over Moscow are given, and the meteorological conditions for their accumulation are discussed.