Экспедиция на НИС «Академик Коптюг» с 17 по 29 июля 2024 г.

В рамках проекта РНФ № 19-77-20058-П «Исследования состава и пространственно- временного-распределения аэрозольно- газовых примесей атмосферы в акватории оз. Байкал» (рук. д.г.н., г.н.с. Ходжер Т.В.) и темы государственного задания Института № 0279-2021-0014 «Исследование роли атмосферных выпадений на водные и наземные экосистемы бассейна озера Байкал, идентификация источников загрязнения атмосферы (рук. д.г.н., г.н.с. Ходжер Т.В.) с 17 по 29 июля 2024 г. состоялась комплексная экспедиция на НИС «Академик Коптюг».

Цель экспедиции – с использованием оборудования ЛИН СО РАН, ИФМ СО РАН и приборной базы ЦКП «Атмосфера» ИОА СО РАН проведение комплексных непрерывных наблюдений за физическими параметрами и химическим составом аэрозоля, газовыми примесями, метеорологическими условиями в атмосфере над акваторией оз. Байкал; оценка вклада антропогенных источников Прибайкалья, опасных природных явлений (лесные пожары), выхлопных газов кораблей в загрязнение атмосферы над озером в летний период.

Маршрут экспедиция проходил по всему периметру озера Байкал с остановками в районе крупных локальных источников загрязнения атмосферы на побережье озера, устьевых участках крупных притоков, заливах.

Для получения информации о вертикальном распределении и временной динамике аэрозоля над акваторией озера использовались возможности мобильного аэрозольно-рамановского лидара «ЛОЗА-А2».

Основное внимание было обращено на изучение особенностей временного изменения вертикальной структуры аэрозольных полей в условиях горной котловины, а также выявление условий их формирования и определение основных источников аэрозоля. В качестве примера на рисунке 2 приведен фрагмент окна программы визуализации лидарных данных с изображением нижней части тропосферы 27 июля 2024 г. Данный эпизод наблюдений интересен тем, что во время измерений обводненные частицы аэрозоля на высоте 4÷5,5 км начинают выпадать из облака в нижележащие слои, но на высоте 3,5 км «запираются» инверсионным слоем, не позволяющим аэрозолю опускаться ниже.

С помощью нефелометра ФАН и фотоэлектрических счетчиков частиц оценивались параметры конденсационной активности и летучести субмикронного аэрозоля и разных размерных фракций от 0,3 до 10 мкм в приводной атмосфере. Максимальные счетные концентрации частиц более 0,3 мкм отмечались в атмосфере истока р. Ангара (158 см-3) и на стоянке в порту Турка (170 см-3), минимальные – в бухте Аяя (8 см-3). Повышенные концентрации отмечались также вблизи крупных населенных пунктов: Байкальск (100 см-3), Листвянка (80-90 см-3), Хужир (80-100 см-3). Параметр конденсационной активности, рассчитанный для интегральной концентрации частиц более 0,3 мкм, изменялся в пределах 0,15-0,2. Параметр F, оценивающий объемную долю быстроиспаряющегося вещества в аэрозольных частицах, менялся в пределах 0,2-0,1, медленноиспаряющегося вещества Q (условно «сульфаты») составлял 0,4-0,6. Доля «несгораемого» вещества S составляла около 0,4. Измерения концентрации сажи (черного углерода) проводились через каждые 15 минут. Самые высокие ее концентрации (до 8 мкг/м³) отмечены в районе г. Байкальск, фоновые ~ 20-50 нг/м³ – в районе Хакусов и бухты Аяя в Северном Байкале. По другим районам, как и для аэрозольных частиц, наиболее высокие значения отмечены в истоке р. Ангара (1,5-4 мкг/м³), Листвянка (1,5-3 мкг/м³), Хужир (0,4-0,7 мкг/м³). Кроме того, при прохождении вблизи судна моторных лодок и катеров в Лиственничном заливе, Хужире, Турке отмечены всплески сажи до 0,7-0,8 мкг/м³ и даже до 3 мкг/м³.

С использованием хемилюминесцентных газоанализаторов фирмы «ОПТЭК» проведены измерения концентрации малых газовых примесей (SO2, NOx, O3), метеорологические параметры определялись с помощью метеокомплекса «Misol». Как и по другим параметрам, наибольшие средние концентрации оксида и диоксида азота отмечены в истоке р. Ангары – 41 мкг/м³ и 38 мкг/м³, соответственно. Здесь основное влияние на повышенный уровень загрязнения атмосферы оказывали проходящие катера. Концентрация диоксида серы SO2 в приводном слое атмосферы изменялась в диапазоне от 0 до 2 мкг/м³.

Выявлен высокий уровень концентрации озона по всей акватории озера со средним значением ~151 мкг/м³, вероятно, как следствие продолжительной аномально жаркой погоды в Сибирском регионе. За счет влияния бризовой циркуляции, обеспечивающей поступление озона из пограничного слоя атмосферы в ночные часы, отмечались повышенные концентрации озона в некоторых районах озера во время стоянок.

Во время экспедиции отобрано 34 пробы атмосферного аэрозоля на разные химические анализы, которые будет выполнены в лаборатории.

Таким образом, за время прошедшей комплексной экспедиции определена пространственно-временная неоднородность распределения многих определяемых показателей в атмосфере над акваторией оз. Байкал. На вариации этих загрязняющих приводную атмосферу показателей оказывали влияние метеорологические условия, небольшие циклоны. Основной вклад в загрязнение атмосферы привносили близлежащие локальные источники с береговой зоны, проходящие суда. Запланированные экспедиционные работы проведены в полном объеме, последующая обработка результатов комплексной экспедиции будет выполнена в стационарных условиях.