научная статья по теме ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АТОМАРНОЙ РТУТИ В ПРИВОДНОМ СЛОЕ ЯПОНСКОГО МОРЯ ОСЕНЬЮ 2010 Г Геофизика

Текст научной статьи на тему «ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АТОМАРНОЙ РТУТИ В ПРИВОДНОМ СЛОЕ ЯПОНСКОГО МОРЯ ОСЕНЬЮ 2010 Г»

УДК 551.510.42/.522:546.49<<2010.10/11>>(265.54)

Особенности распределения атомарной ртути в приводном слое Японского моря осенью 2010 г.

К. И. Аксентов*, В. В. Калинчук*

Приведены результаты измерения содержания ртути в приводном слое Японского моря в период с 27 октября по 11 ноября 2010 г. Установлено, что содержание ртути изменялось от 0,6 до 3,8 нг/м3. Показано, что распределение концентрации ртути имеет географическую зональность и зависит от перемещения воздушных масс и близости антропогенных источников. Максимальная концентрация ртути обнаружена в центральной части моря при юго-западном и южном направлениях ветра, что связано с промышленными выбросами стран Восточной Азии. Вдоль побережья Приморского края при северо-западном направлении ветра наблюдалась минимальная концентрация ртути, соответствующая концентрации в приводном слое атмосферы Арктики, Атлантического океана (Северное полушарие), Охотского и Берингова морей.

Введение

Изучение содержания ртути в окружающей среде обусловлено ее высокой токсичностью, новыми высокоточными экспресс-методами анализа, контрастностью геохимических аномалий, которые являются индикаторами геологических процессов и антропогенного загрязнения. В окружающей среде ртуть находится в ультрамалых концентрациях, кларк ртути в земной коре составляет 45 нг/г [7]. Основная масса ртути сосредоточена в рудных месторождениях полезных ископаемых, преимущественно сульфидных [7, 9]. Способность ртути биоаккумулироваться по пищевым цепям обусловливает присутствие ее в повышенных количествах в растениях и соответственно в ископаемом топливе, в частности в угле и нефти [6, 7]. Поэтому разработка месторождений, сжигание топлива и применение ртути в технологических процессах ведут к увеличению ее содержания в окружающей среде. При изучении изменения климата по материалам, полученным при бурении высокогорного ледника, установлено, что концентрация ртути в атмосферном воздухе с ростом промышленного развития значительно увеличилась [17]. По результатам физико-химического моделирования было определено, что в настоящее время в системе океан — атмосфера преобладающим потоком ртути является поток из атмосферы в океан [4]. Основная форма существования ртути в атмосфере — атомар-

* Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук; e-mail: aksentov@poi.dvo.ru.

ная, или элементарная ртуть Н§0. По разным данным, на ее долю прихо -дится до 90% общего содержания ртути в атмосфере [2, 11, 14]. Средняя продолжительность существования атома ртути в атмосфере оценивается от нескольких месяцев до одного года, вследствие чего Н§ может переноситься на большие расстояния [16]. Японское море находится вблизи действия мощных источников поступления антропогенной ртути. Доля антропогенной эмиссии ртути для стран Восточной Азии составляет более 50% [15]. Несмотря на хорошую изученность распределения ртути в атмосферном воздухе над сушей, натурные измерения на акваториях морей и океанов, в частности в Японском море, весьма ограничены. Таким образом, необходимо было определить содержание ртути в атмосферном воздухе в разных частях Японского моря и охарактеризовать факторы, влияющие на ее пространственное распределение.

Материалы и методика

Данные о концентрации ртути были получены в комплексной океанологической экспедиции на НИС "Академик М. А. Лаврентьев" в период с 27 октября по 11 ноября 2010 г. Работы проводились в Японском море — в центральной его части и вдоль побережья Приморского края (рис. 1). Пробы воздуха для анализа отбирали с левого борта носовой части судна на высоте 3 м от поверхности моря. Концентрацию Н§0 измеряли, когда ветер дул в нос судна. Эти меры предотвращали возможное загрязнение отбираемого воздуха выхлопными газами.

Определение концентрации Н§° выполняли с помощью анализатора ртути РА 915+, который позволяет проводить прямое непрерывное определение содержания Н§° в воздухе от 0,3 нг/м3 в режиме реального времени во всем возможном диапазоне концентрации ртути в воздухе. Измерения проводили каждые четыре часа по 20 мин, из которых первые 5 мин не учитывали при расчете среднего значения, так как в системе отбора присутствовал воздух с предыдущей точки. Согласно методическому руководству к анализатору все замеры приводили к нормальным условиям по формуле

х= 5 273±1, рй

гдеХ — концентрация ртути, приведенная к нормальным условиям (нг/м3); 5 — среднее измеренное значение массовой концентрации (нг/м3); Т — температура воздуха (°С); р — атмосферное давление (мм рт. ст.); й — коэффициент пересчета, равный 0,358 для открытой местности [5].

Метеорологические величины (температура, давление, скорость и направление ветра) регистрировали штатными судовыми приборами.

Результаты и их обсуждение

За период измерений концентрация Н§° находилась в пределах от 0,6 до 3,8 нг/м3 (рис. 1, таблица). По распределению концентрации Н§° в приводном слое исследуемую акваторию условно можно разделить на два участка: первый расположен вдоль побережья Приморского края (северозападная часть Японского моря), второй — в центральной части моря

Рис. 1. Содержание ртути (1—6; нг/м3) в приводном слое атмосферы Японского моря по маршруту НИС "Академик М. А. Лаврентьев" 27 октября — 11 ноября 2010 г.

1) 0,5—1,0 нг/мъ; 2) 1,0—1,5 нг/м3; 3) 1,5—2,0 нг/м3; 4) 2,0—2,5 нг/м3; 5) 2,5—3,0 нг/м3; 6) 3,0—3,8 нг/м3. Изолинии — концентрация (нг/м3) антропогенной ртути по результатам физико-химического моделирования [11]. Стрелками показаны направление и скорость ветра: 7) 2—5 м/с; 8) 5—10 м/с; 9) 10—15 м/с.

(40° с. ш.). На первом участке работы проводились в начале рейса с 27 октября по 5 ноября 2010 г. и в его конце с 8 по 11 ноября 2010 г., средние значения концентрации Н§0 составили 1,6 ± 0,4 и 1,4 ± 0,4 нг/м3 соответственно. Подобные концентрации характерны для приземного слоя атмосферы в районах, удаленных от промышленно развитых территорий: российская Арктика (п. Амдерма) — 1,68 ± 0,45 нг/м [3], большая часть канадского и европейского Заполярья — 1,5—1,6 нг/м3 [2], Атлантический океан (Северное полушарие) — 1,56 ± 0,32 нг/м3 [18]. На втором участке исследования осуществлялись в период с 6 по 8 ноября 2010 г. Среднее значение концентрации Н§° составило 3,2 ± 0,6 нг/м3.

Данные измерений концентрации ртути и метеорологических величин в октябре — ноябре 2010 г.

Время Координаты Ветер

Дата судовое (поясное), ч:мин в. д. с. ш. Концентрация ртути, нг/м" Температура, °С Давление, мм рт. ст. направление, град скорость, м/с

27 X 16:40 131°57,20' 43°2,63' 1,1 5 772 Штиль* 0

19:50 132°25,87' 42°39,60' 1,9 6 772 Штиль 0

28 00:00 133°24,99' 42°33,71' 1,9 6 772 Штиль 0

7:50 134°34,68' 42°51,80' 1,1 6 770 220 5

11:50 134°53,20' 43°0,90' 2,0 11 767 280 6

15:45 135°14,10' 43°15,20' 1,4 10 765 240 5

19:45 135°43,30' 43°42,80' 2,0 11 766 230 5

23:45 136°19,40' 44°16,50' 2,5 9 767 320 6

29 3:35 136°56,85' 44°51,47' 1,5 10 760 Штиль 0

7:50 137°17,98' 45°8,49' 1,6 6 767 240 5

11:50 137°22,30' 45°10,80' 1,8 11 770 245 6

15:45 137°47,80' 45°35,50' 1,9 11 770 240 6

19:45 138°28,47' 46°13,06' 1,8 9 770 250 10

23:50 139°7,20' 46°48,30' 1,6 9 770 33 10

30 3:45 139°39,70' 47°17,83' 1,8 5 760 Штиль 0

7:45 140°20,09' 47°53,90' 1,3 5 770 250 5

11:50 140°51,44' 48°3,39' 1,5 9 772 275 4

15:45 141°7,12' 48°1,62' 1,5 11 772 240 4

19:45 140°39,75' 48°9,03' 1,7 9 771 240 5

23:30 140°25,55' 48°9,85' 1,4 8 771 215 12

31 7:45 140°47,88' 48°4,15' 0,6 9 771 240 2

11:45 140°43,33' 48°7,58' 1,8 14 773 210 4

15:50 140°57,70' 47°59,45' 1,5 10 770 220 4

19:50 141°9,53' 47°46,70' 1,9 9 771 210 2

23:45 140°40,33' 47°31,68' 2,2 10 771 210 5

1 XI 7:45 140°58,80' 47°41,18' 1,0 10 769 120 4

11:45 140°58,35' 47°40,63' 2,1 10 766 110 5

15:50 141°5,70' 47°38,47' 1,9 9 771 50 6

19:50 140°56,67' 47°20,18' 2,0 9 771 60 8

23:45 140°26,43' 46°47,45' 2,3 10 757 60 10

2 7:45 138°46,68' 45°50,40' 1,6 7 753 20 10

11:45 137°58,80' 45°22,65' 1,8 5 753 340 12

15:45 137°11,80' 44°55,08' 1,6 4 753 320 10

3 11:45 137°0,75' 44°35,67' 1,1 5 753 320 12

15:45 136°25,25' 44°11,88' 1,5 4 753 320 10

19:45 136°47,37' 44°0,40' 1,2 4 754 300 8

23:45 136°30,62' 44°18,73' 1,3 3 755 320 11

4 7:45 137°6,27' 44°4,68' 1,0 4 756 330 12

11:50 136°49,63' 44°13,45' 1,2 4 756 310 12

15:45 136°19,97' 44°0,25' 1,7 4 761 310 10

19:45 135°36,48' 43°32,10' 1,5 6 761 300 6

23:45 134°50,80' 43°2,28' 1,3 6 764 300 8

5 7:45 134°52,95' 42°49,22' 0,6 4 765 300 4

12:00 134°40,82' 42°52,52' 1,7 7 764 250 3

15:50 134°45,38' 42°56,85' 2,0 7 764 270 6

19:45 134°36,93' 42°28,43' 2,0 9 764 270 7

23:50 134°24,20' 41°47,95' 2,3 9 765 290 8

6 7:45 133°58,05' 40°23,57' 2,9 14 765 220 5

11:45 133°59,98' 39°59,78' 3,7 16 766 230 9

15:45 133°59,85' 40°7,65' 3,7 20 764 220 5

19:45 133°58,73' 40°4,83' 3,4 16 765 210 5

23:45 134°21,02' 40°18,25' 3,7 16 765 210 5

Продолжение таблицы

Время Координаты Ветер

Дата су до вое (поясное), ч:мин в. д. с. ш. Концентрация ртути, нг/М Температура, °С Давление, мм рт. ст. направление, град скорость, м/с

7 XI 7:45 134°25,52' 40°21,68' 2,2 15 764 210 5

11:45 134°19,18' 40°13,75' 3,5 16 764 210 4

15:50 134°17,68' 40°13,22' 3,6 18 763 210 4

19:45 134°17,88' 40°15,03' 3,8 18 762 190 5

23:45 134°26,42' 40°10,43' 3,6 15 760 190 6

8 7:45 133°48,73' 39°49,52' 2,3 16 758 160 11

11:55 133°54,22' 39°51,50' 2,6 17 755 240 9

15:45 133°35,83' 40°30,57' 3,1 16 752 220 5

19:45 133°28,02' 41°10,97' 2,5 16 752 80 4

9 11:45 133°18,52' 42°43,85' 1,4 7 751 350 10

15:45 133°18,53' 42°43,85' 1,4 4 753 330 15

10 11:45 132°43,60' 42°24,25' 0,6 2 762 290 14

15:45 132°33,0Г 41°50,50' 1,0 4 764 320 11

19:45 132°27,97' 41°51,33' 1,4 3 765 330 10

11 11:30 132°33,59' 41°54,70' 1,5 10 767 Штиль 0

15:45 132°15,04' 41°51,58' 1,3 7 767 Штиль 0

19:45 132°31,83' 41°56,77' 1,9 5 765 120 8

23:40 132°12,26' 41°50,27' 1,8 5 758 90 12

Примечание. *Штиль или маловетреиио (ниже точности определения приборов).

Отметим, что такими значениями х

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком