УДК 550.462; 551.550.42

PACS 82.33.Tb

ЗАГРЯЗНЕНИЕ СЕВЕРНЫХ МОРЕЙ РОССИИ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ: ПОТОК ИЗ АТМОСФЕРЫ И РЕЧНОЙ СТОК

© 2019 г.    А.А. Виноградова1 *, Е.И. Котова2

1 Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, г. Москва, Россия

2 Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лаверова РАН, г. Архангельск, Россия,

* anvinograd@yandex.ru   

Аннотация. Выполнены оценки потоков антропогенных тяжелых металлов – Pb, Cd, As, Zn, Ni, Cr, Cu – на поверхность четырех морей (Белое, Печорское, Карское и Лаптевых) Российской Арктики по рассчитанным ранее концентрациям этих элементов в приземной атмосфере нескольких пунктов на островах и материковом побережье Северного Ледовитого океана. По литературным данным проведено сравнение полученных величин с потоками этих же составляющих, выносимыми в моря водами впадающих рек. По оценкам отчетов ЕМЕР сделаны поправки для потоков свинца и кадмия из атмосферы в воды Белого и Печорского морей, учитывающие вклад источников стран зарубежной Европы и вклад процессов ветрового поднятия пыли и почвенных частиц в загрязнение европейской территории России. В целом роль потоков ТМ из атмосферы в формировании состава окружающей среды северных морей России значительно меньше роли речного стока впадающих рек. Исключение составляет Белое море, находящееся среди многочисленных антропогенных источников выбросов ТМ в атмосферу. Также можно ожидать значимой роли атмосферного переноса ТМ в воды удаленных морей – Карского и Лаптевых, в тех их частях, где влияние крупнейших сибирских рек (Оби, Енисея и Лены) незначительно.

Ключевые слова: моря Российской Арктики, тяжелые металлы, дальний перенос в атмосфере, потоки из атмосферы на поверхность, вынос водами впадающих рек.

https://doi.org/10.21455/GPB2019.1-3

Цитирование: Виноградова А.А., Котова Е.И. Загрязнение северных морей России тяжелыми металлами: Поток из атмосферы и речной сток // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18, № 1. С. 22–32. https://doi.org/10.21455/GPB2019.1-3

Литература

Антохин П.Н., Аршинова В.Г., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Nedelec P., Paris J.-D., Рассказчикова Т.М., Савкин Д.Е., Симоненков Д.В., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В. Крупномасштабные исследования газового и аэрозольного состава воздуха над Сибирским регионом // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27, № 3. С. 232–239.

Виноградова А.А. Микроэлементы в составе арктического аэрозоля (обзор) // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1993. Т. 29, № 4. С. 437–456.

Виноградова А.А. Воздействие крупных промышленных регионов России на окружающую среду Арктики и Сибири // Наземные и морские экосистемы. М.: Paulsen, 2011. С. 129–150.

Виноградова А.А. Дистанционная оценка влияния загрязнения атмосферы на удаленные территории // Геофизические процессы и биосфера. 2014. Т. 13, № 4. С. 5–20. (пер. на англ. яз.: Vinogradova A.A. Distant evaluation of the influence of air pollution on remote areas // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2015. V. 51, N 7. P. 712–722.)

Виноградова А.А. Потоки свинца и кадмия из атмосферы на поверхность на Европейской территории России – по данным международной программы ЕМЕР // Межд. журн. прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 12. С. 111115.

Виноградова А.А., Иванова Ю.А. Тяжелые металлы в атмосфере над северным побережьем Евразии: Межгодовые вариации зимой и летом // Геофизические процессы и биосфера. 2016. Т. 15, № 4. С. 5–17. (пер. на англ. яз.: Vinogradova A.A., Ivanova Yu.A. Heavy metals in the atmosphere over the Northern coast of Eurasia: Interannual variations in winter and summer // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2017. V. 53, N 7. P. 711–718.)

Виноградова А.А., Иванова Ю.А. Перенос воздушных масс и загрязнений к арктическим островам России (1986–2016): Долговременные, межгодовые и сезонные вариации // Геофизические процессы и биосфера. 2017. Т. 16, № 4. С. 5–20. (пер. на англ. яз.: Vinogradova A.A., Ivanova Yu.A. Transport of air masses and pollutants to the Russian Arctic islands (1986–2016): Long-term, interannual, and seasonal variations // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2018. V. 54, N 7. P. 62–73.)

Виноградова А.А., Котова Е.И. Вклады источников Европы в загрязнение свинцом и кадмием северных районов Европейской России // Живые и биокосные системы. 2018. № 23. URL: http://www.jbks.ru/archive/issue-23/article-2

Голубева Н.И., Бурцева Л.В. Матишов Г.Г., Ильин Г.В. Результаты измерений тяжелых металлов в атмосферных аэрозолях в открытых районах арктических морей в 2009–2010 гг. // Докл. Акад. наук. 2013. Т. 453, № 1. С. 72–75.

Гордеев В.В. Микроэлементы в воде, взвеси и донных осадках Обской губы, Енисейского залива и дельты Лены и прилегающих областей Карского моря и моря Лаптевых // Система моря Лаптевых и прилегающих областей Арктики: Современное состояние и история развития. М.: Изд-во МГУ, 2009. С. 202224.

Гордеев В.В. Геохимия системы рекаморе. М.: ИП Матушкина И.И., 2012. 452 с.

Гордеев В.В., Филиппов А.С., Кравчишина М.Д., Новигатский А.Н., Покровский О.С., Шевченко В.П., Дара О.М. Особенности геохимии речного стока в Белое море // Система Белого моря. Водная толща и взаимодействующие с ней атмосфера, криосфера, речной сток и биосфера. М.: Науч. мир, 2012. С. 225308.

Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух городов и регионов Российской Федерации за 2010 год / Ред. А.Ю. Недре. СПб.: НИИ Атмосфера, 2011. 560 с.

Лисицын А.П. Потоки осадочного вещества, природные фильтры и осадочные системы «живого океана» // Геология и геофизика. 2004. Т. 45, № 1. С. 15–48.

Никаноров А.М., Брызгало В.А., Решетняк О.С., Кондакова М.Ю. Транспорт загрязняющих веществ по крупным рекам Европейского Севера и Сибири // Водные ресурсы. 2015. Т. 42, № 3. С. 279–287.

Шевченко В.П., Алиев Р.А., Бобров В.А., Гордеев В.В., Горюнова Н.В., Демина Л.Л., Замбер Н.С., Коробов В.Б., Котова Е.И., Кузнецов О.Л., Макаров В.И., Новигатский А.Н., Покровский О.С., Попова С.А., Романенко Ф.А., Стародымова Д.П., Субетто Д.А., Филиппов А.С. Эоловый материал в природных архивах // Система Белого моря. Т. II. М.: Науч. мир, 2012а. С. 70–107.

Шевченко В.П., Куценогий К.П., Макаров В.И., Панченко М.В., Полькин В.В., Попова С.А., Новигатский А.Н. Аэрозоли // Система Белого моря. Т. II. М.: Науч. мир, 2012б. С. 50–69.

AMAP Assessment report: Arctic pollution issues. Oslo, Norway: AMAP, 1998. 859 p.

AMAP Assessment report: Black carbon and ozone as Arctic climate forcers. Oslo, Norway: AMAP, 2015. 116 p.

Barrie L.A. Arctic air pollution: An overview of current knowledge // Atmos. Environ. 1986. V. 20, N 4. P. 643–663.

Ilyin I., Rozovskaya O., Travnikov O., Varygina M., Aas W. Heavy metals: Transboundary pollution of the Environment // EMEP Status Rep. 2014. N 2. 71 p.

Maenhaut W., Ducastel G., Leck C., Nilsson E.D., Heitzenberg J. Multi-elemental composition and sources of the high Arctic atmospheric aerosol during summer and autumn // Tellus. 1996. V. 48B. P. 300–321.

Maenhaut W., Nava S., Lucarelli F., Wang W., Chia X., Kulmala M. Chemical composition, impact from biomass burning, and mass closure for PM2.5 and PM10 aerosols at Hyytiala, Finland, in summer 2007 // X-Ray Spectrom. 2011. V. 40. P. 168–171.

Persistent toxic substances, food security and indigenous peoples of the Russian North: Final report. Oslo, Norway: AMAP, 2004. 192 p.

Pokrovsky O.S., Viers J., Shirokova L.S., Shevchenko V.P., Fillipov A.S., Dupre B. Dissolved, suspended and colloidal fluxes of organic carbon, major and trace elements in the Severnay Dvina River and its tributary // Chem. Geol. 2010. V. 273. P. 136–149.

Sakerin S.M., Bobrikov A.A., Bukin O.A., Golobokova L.P., Pol’kin Vas.V., Pol’kin Vik.V., Shmirko K.A., Kabanov D.M., Khodzher T.V., Onischuk N.A., Pavlov A.N., Potemkin V.L., Radionov V.F. On measurements of aerosol-gas composition of the atmosphere during two expeditions in 2013 along the Northern Sea Route // Atmos. Chem. Phys. 2015. N 15. P. 12413–12443.

Travnikov O., Ilyin I., Rozovskaya O., Varygina M., Aas W., Uggerud H.T., Mareckova K., Wankmueller R. Long-term changes of heavy metal transboundary pollution of the environment (1990–2010) // EMEP Status Rep. 2012. N 2. 63 p.

Сведения об авторах

ВИНОГРАДОВА Анна Александровна – доктор географических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физики атмосферы им А.М. Обухова РАН. 119017, г. Москва, Пыжевский пер., д. 3. Тел.: +7 (495) 959-50-76. E-mail: anvinograd@yandex.ru

КОТОВА Екатерина Ильинична – кандидат географических наук, старший научный сотрудник, Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лаверова РАН. 163000, г. Архангельск, наб. Северной Двины, д. 23. Тел.: +7 (953) 265-24-26. E-mail: ecopp@yandex.ru

POLLUTION OF RUSSIAN NORTHERN SEAS BY HEAVY METALS: COMPARISON OF ATMOSPHERIC FLUX AND RIVERS INFLOW

© 2019    A.A. Vinogradova1 *, E.I. Kotova2

1 Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

2 Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research, Russian Academy of Sciences, Arkhangelsk, Russia

*anvinograd@yandex.ru

Abstract. The fluxes of anthropogenic heavy metals (Pb, Cd, As, Zn, Ni, Cr, Cu) to the surface of the four seas of the Russian Arctic (the White, Pechora, Kara, and Laptev seas) were estimated using previously calculated concentrations of these elements in the surface atmosphere at some island and continental points. Comparison of the obtained values ​​with the flows of the same components carried by the waters of the rivers flowing into the sea has been carried out. We included the amendments for lead and cadmium atmospheric fluxes to the waters of the White and the Pechora Seas, taking into account the contribution of foreign Europe territory, as well as the contribution of wind raising dust and soil particles in these fluxes, – according to EMER reports. The contributions of the atmosphere are comparable with rivers ones for Pb, Ni, Cu and Cr in the White Sea. The contributions of atmospheric transport of heavy metals to the waters of the Kara Sea and the Laptev Sea are small, but may be important for those parts of the Seas where the roles of large Siberian rivers (Ob’, Yenisei, and Lena) are negligible. The contribution of the river channel to heavy metals inflow in sea waters prevails in the rest seas and its parts.

Keywords: the seas of the Russian Arctic, heavy metals, long-range atmospheric transport, fluxes from the atmosphere to the surface, inflow by the rivers waters.

About the authors

VINOGRADOVA Anna A. – Dr. Sci. (Geogr.), leading researcher, Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences. Moscow, Russia. Tel.: +7 (495) 959-50-76.
E-mail: anvinograd@yandex.ru

KOTOVA Ekaterina I. – Cand. Sci. (Geogr.), senior researcher, Laverov Federal Center of Integrated Arctic Research, Russian Academy of Sciences. Arkhangelsk, Russia. Tel.: +7 (953) 265-24-26. E-mail: ecopp@yandex.ru

Cite this article as: Vinogradova A.A., Kotova E.I. Pollution of Russian Northern seas by heavy metals: Comparison of atmospheric flux and rivers inflow, Geofizicheskie Protsessy i Biosfera (Geophysical Processes and Biosphere), 2019, vol. 18, no. 1, pp. 22–32 (in Russian). https://doi.org/10.21455/gpb2019.1-3

English version: Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 2019, vol. 55, iss. 7. ISSN: 0001-4338 (Print), 1555-628X (Online). URL: https://link.springer.com/journal/volumesAndIssues/11485