Пыль-путешественница: как частицы из Казахстана добрались до Крыма
Воздух, которым мы дышим, далеко не всегда «местный». Вместе с воздушными массами на сотни и тысячи километров путешествуют микроскопические частицы — атмосферный аэрозоль. Это минеральная пыль и морские соли, продукты горения и промышленных выбросов, соединения металлов и множество других веществ. По их составу можно судить о происхождении аэрозоля, а вместе с данными о движении воздушных масс — в некотором смысле восстановить маршрут его путешествия.
Именно этим занимаются сотрудники ИФА им. А. М. Обухова РАН совместно с коллегами из филиала ФГБУН ФИЦ Института биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН на станции фонового экологического мониторинга в Карадагском заповеднике, в юго-восточной части Крыма. Наблюдения здесь ведутся с сентября 2018 года: ученые измеряют количество и размеры частиц, собирают суточные пробы аэрозоля на фильтры и определяют их элементный состав. В одной из недавних работ авторы подробно проанализировали измерения, проведенные с 21 марта по 17 июня 2020 года.
Особенно интересным оказался конец марта. 26 марта 2020 года до Крыма добрался мощный пылевой вынос из Казахстана. Его след хорошо проявился и на космических снимках, и в наземных измерениях: если без этого события среднесуточная массовая концентрация аэрозоля за выбранный период составляла 17,6 мкг/м³, то с учетом пылевого эпизода — уже 24,7 мкг/м³. Максимальное значение достигло 121,5 мкг/м³. То есть одного события дальнего переноса оказалось достаточно, чтобы заметно изменить статистику всего периода наблюдений. Причём повышенная концентрация аэрозоля сохранялась и в течение следующей недели после 27 марта.
— комментирует соавтор статьи О. Г. Чхетиани — д. ф.-м. н., зав. Лабораторией геофизической гидродинамики (ЛГГ), зам. директора по науке ИФА РАН.
Откуда ученые знают, что находится внутри этих невидимых частиц?
Аэрозоль собирают на специальные фильтры, а затем исследуют собранное вещество методом масс-спектрометрии. Одновременно лазерные счетчики непрерывно измеряют количество частиц разных размеров — от долей микрометра до 5 микрометров. Так можно сопоставить сразу несколько характеристик: сколько частиц находится в воздухе, какого они размера и какие химические элементы они несут. Но чтобы понять, откуда пришел этот воздух, одних измерений на станции недостаточно. Для дней наблюдений ученые рассчитывают обратные траектории воздушных масс — своего рода путь воздуха назад во времени. Сопоставляя их с измерениями частиц и химическим составом проб, можно получить своеобразный «паспорт» аэрозоля.
Алюминий, магний и кальций, например, в значительной степени связаны с земной корой и минеральной пылью. Во время пылевого выноса из Казахстана они переносились преимущественно на частицах размером больше 1 микрометра. Натрий может указывать в том числе на влияние морского аэрозоля. А среди исследованных компонентов были тяжелые металлы и металлоиды — цинк, молибден, кадмий, свинец, висмут, селен, олово и сурьма. Для них оказались характерны более мелкие частицы — размером меньше 1 микрометра. Для серы, меди и ртути такой однозначной связи с размером частиц обнаружить не удалось — вероятно, потому что их происхождение смешанное и вклад природных и антропогенных источников меняется со временем.
Получается, что атмосферный аэрозоль — это не просто «пыль в воздухе». Это смесь частиц с разной историей: одни поднялись с поверхности земли, другие пришли с моря, третьи связаны с деятельностью человека. А некоторые способны преодолеть огромные расстояния, прежде чем попасть в пробоотборник. И поэтому, исследуя несколько микрограммов вещества на фильтре, ученые фактически читают историю движения атмосферы.
Подробнее в статье: Артамонова М. С., Иорданский М. А., Чхетиани О. Г., Лапченко В. А., Максименков Л. О. Временные вариации элементного и дисперсного состава атмосферного аэрозоля на юго-востоке Крыма весной–летом 2020 г. // Оптика атмосферы и океана. 2026. Т. 39. № 5. С. 436–447
