Геохимическая активность снега и послойная изменчивость изотопного состава кислорода (18О) в снежной толще в условиях разной запыленности приземной атмосферы

Геохимическая активность снега и послойная изменчивость изотопного состава кислорода (18О) в снежной толще в условиях разной запыленности приземной атмосферы

Автор: Тентюков М.П., Белан Борис Денисович, Лютоев Владимир Павлович, Шукуров К.А., Ивлев Г.А., Симоненков Д.В., Аршинов М.Ю., Фофонов А.В., Михайлов В.И., Бучельников В.С.

Журнал: Вестник геонаук @vestnik-geo

Рубрика: Научные статьи

Статья в выпуске: 10 (334), 2022 года.

Бесплатный доступ

Исследовано послойное распределение изотопного состава ( 18О) в снежной толще в условиях разной запыленности приземной атмосферы на территории двух научных полигонов ИОА СО РАН: обсерватории «Фоновая» и пригородного полигона «БЭК» (г. Томск). Межслойные различия изотопных характеристик и активность снегохимических реакций оценивали в сопряжении с анализом дисперсного состава осевшего аэрозольного вещества, радиационной прозрачности снега в УФ-диапазоне и с учетом обратных траекторий переноса воздушных масс. Установлены межслоевые колебания значений 18О, вариативность которых возрастает в слоях, приуроченных к термодиффузионному геохимическому барьеру. Высказано предположение, что вследствие геохимической активности снега и его ультрафиолетовой прозрачности, а также при наличии железосодержащих пылеаэрозольных частиц в снежной толще возникают условия, инициирующие фотоактивированные снегохимические реакции. Их протекание может сопровождаться свободнорадикальным окислением осевшего аэрозольного вещества и образованием стабильных продуктов фотореакции, о чем, возможно, свидетельствуют установленные постседиментационные межслоевые различия в изотопной стратификации снежной толщи.

Еще

Аквакомплексы железа, аэрозоли, динамическое рассеяние света, изотопы кислорода, кристаллогидраты, ультрафиолетовая прозрачность снега, снежный покров, снегохимические реакции, траекторный анализ

Короткий адрес: https://sciup.org/149141377

IDR: 149141377   |   DOI: 10.19110/geov.2022.10.6

Список литературы Геохимическая активность снега и послойная изменчивость изотопного состава кислорода (18О) в снежной толще в условиях разной запыленности приземной атмосферы

  • Атмосферный аэрозоль и его влияние на перенос излучения: к итогам советско-американского аэрозольного эксперимента / Под ред. чл.-кор. АН СССР К. Я. Кондратьева. Л.: Гидрометеоиздат, 1978, 119 с.
  • Белан Б. Д. Озон в тропосфере. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2010. 488 с.
  • Васильчук Ю. К., Чижова Ю. Н., Буданцева Н. А., Лычагин М. Ю., Поповнин В. В., Ткаченко А.Н. Изотопный состав зимнего снега на хребте Аибга (Красная Поляна), Западный Кавказ // Арктика и Антарктика. 2017. № 3. C. 99—118. URL: https://nbpublish.com/library_read_article.php?id=24402 (дата обращения: 23.01.2022 г.).
  • Гипергенные окислы железа в геологических процессах / Отв. ред. Н. В. Петровская. М.: Наука, 1975. 207 с.
  • Голубев В. Н., Конищев В. Н., Сократов С. А., Гребенников П. Б. Влияние сублимации сезонного снежного покрова на формирование изотопного состава повторно-жильных льдов // Криосфера Земли. 2001. Т. V. № 3. С. 71—76.
  • Голубев В. Н., Сократов С. А. Испарение снега в изотермических условиях // Материалы гляциологических исследований. 1992. Вып. 72. С. 205—214.
  • Горчаков Г. И., Копров Б. М., Шукуров К. А. Вихревой вынос аридного субмикронного аэрозоля // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2003. Т. 39. № 5. С. 596—608.
  • Горчаков Г. И., Копров Б. М., Шукуров К. А. Исследование выноса субмикронного аэрозоля с подстилающей поверхности // Оптика атмосферы и океана. 2000. Т. 13. № 2. С. 166—169.
  • Гуртовая Е. Е. Некоторые вопросы температурного режима снежного покрова. Роль снежного покрова в природных процессах. М.: Изд-во АН СССР, 1961. С. 121—131.
  • Дюнин А. К. Механика метелей. Новосибирск, Изд-во СО АН СССР, 1963. 380 с.
  • Захарченко А. В., Тигеев А. А., Пасько О. А., Колесниченко Л. Г., Московченко Д. В. Пространственное распределение геохимических компонентов снегового покрова на удалении от Томск-Северской промышленной агломерации // Криосфера земли. 2021. Т. XXV. № 6. С. 16—27.
  • Ивлев Л. С. Аэрозольное воздействие на климатические процессы // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 34. № 5. С. 392—410.
  • Коломыц Э. Г. Теория эволюции в структурном снеговедении. М.: Геос, 2013. 482 с.
  • Кузьмин П. П. Физические свойства снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 179 с.
  • Малыгина Н. С., Эйрих А. Н., Курепина Н. Ю., Папина Т. С. Изотопный состав зимних атмосферных осадков и снежного покрова в переходной зоне Алтая // Лёд и Снег. 2017. № 1(57). С. 57—68. DOI: 10.15356/2076-6734-2017-1-57-68
  • Обзор загрязнения природной среды в Российской Федерации за 2019 г. М.: Росгидромет, 2020, 247 с.
  • Рихтер Г. Д. Роль снежного покрова в физико-географическом процессе // Труды Института географии АН СССР. Вып. 40. М.-Л.: Изд-во АН ССС, 1948. 171 с.
  • Таловская А. В., Язиков Е. Г., Беспалова А. И. Пространственно-временные тренды пылевого загрязнения снежного покрова в многопрофильном промышленном городе (на примере г. Томск, юг Западной Сибири) // Инженерная геология — 2021: Доклады международного симпозиума (Москва, 1—3 декабря 2021 г.) / Российское научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова. М., 2021. С. 186—190.
  • Тентюков М. П., Шукуров К. А., Белан Б. Д., Симоненков Д. В., Язиков Е. Г., Михайлов В. И., Бучельников В. С. Сопряженный анализ гранулометрического состава аэрозольного вещества в приземном воздухе и снежном покрове: влияние воздушных масс на распределение аэрозольных частиц // Оптика атмосферы и океана. 2021. Т. 34. № 8. С. 577—584. DOI: 10.15372/AOO20210802
  • Тентюков М. П. Особенности послойной изменчивости интегральных физико-химических параметров снежного покрова в среднетаежной зоне на северо-востоке Европейской равнины // Криосфера Земли. 2018. Т. XXII. № 2. С. 61—69. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2018-2(61-69)
  • Тентюков М. П., Лютоев В. П., Белан Б. Д., Симоненков Д. В., Головатая О. С. Детектор ультрафиолетового излучения на основе ультрадисперсного оксида магния с кристаллической структурой периклаза // Оптика атмосферы и океана. 2021. Т. 34. № 11. С. 916—923. DOI:10.15372/AOO20211112
  • Уоллинг Ч. Свободные радикалы в растворе: Пер. с англ.; под ред. Г. А. Разуваева. М.: Иностр. лит-ра, 1960. 531 с.
  • Фирц Ш., Армстронг Р. Л., Дюран И., Этхеви П., Грин И., МакКланг Д. М., Нишимура К., Сатьявали П. К., Сократов С. А. Международная классификация для сезонно выпадающего снега (руководство к описанию снежной толщи и снежного покрова) // МГИ. 2012. № 2. 80 c.
  • Draxler R. R., Hess G. D. An overview of the HYSPLIT_4 modeling system of trajectories, dispersion, and deposition // Aust. Meteor. Mag, 1998, vol. 47, p. 295—308.
  • Flanner M., Liu X., Zhou C., Penner J. Enhanced solar energy absorption by internally-mixed black carbon in snow grains // Atmos. Chem. Phys., 2012, vol. 12, pp. 4699—4721. DOI:10.5194/acp-12-4699-2012
  • Friedman I., Benson C., Gleason J. Isotopic changes during snow metamorphism // Stable isotope Geochemistry: a tribune to Samuel Epstein. The Geochemical Society, Special Publication, 1991, No. 3, pp. 211—221.
  • Jacobson M.-Z. Climate response of fossil fuel and biofuel soot, accounting for soot’s feedback to snow and sea ice albedo and emissivity // J. Geophys. Res., 2004. V. 109, D21 201, doi:10.1029/2004JD004945
  • Johnsen S. J. Stable isotope homogenization of polar firn and ice //Isotopes and Impurities in Snow and Ice. IAHS, 1977. Р. 210—219.
  • Johnsen S. J., Clausen H. B., Cuffey K. M., Hoffmann G., Schwander J., Creyts T. Diffusion of stable isotopes in polar firn and ice: the isotope effect in firn diffusion // Physics of Ice Core Records. Sapporo: Hokkaido University Press, 2000. Р. 121—140.
  • Kistler R., Kalnay E., Collins W.G., Saha S., White G., Woollen J., Chelliah M., Ebisuzaki W., Kanamitsu M., Kousky V., van den Dool H., Jenne R., Fiorino M. The NCEP–NCAR 50-year reanalysis: Monthly means CD-ROM and documentation // Bull. Am. Meteorol. Soc., 2001, vol. 82, No. 2, p. 247—268.
  • Mahowald N. M., Kloster S., Engelstaedter S., Moore J. K., Mukhopadhyay S., McConnell J. R., Albani S., Doney S. C., Bhattacharya A., Curran M. A. J., Flanner M. G., Hoffman F. M., Lawrence D. M., Lindsay K., Mayewski P. A., Neff J., Rothenberg D., Thomas E., Thornton P.E., Zender C. S. Observed 20th century desert dust variability: impact on climate and biogeochemistry // Atmos. Chem. Phys., 2010. No. 10, p. 10875—10893. DOI:10.5194/acp-10-10875-2010
  • Pinzer B. R., Schneebeli M., Kaempfer T. U. (2012) Vapor flux and recrystallization during dry snow metamorphism under a steady temperature gradient as observed by time-lapse micro-tomography. The Cryosphere. 2012. No. 6, p. 1141—1155. URL: https://doi.org/10.5194/tc-6-1141-2012
  • Shukurov K. A., Borovski A. N., Postylyakov O. V., Dzhola A. V., Grechko E. I., Kanaya Y. Potential sources of tropospheric nitrogen dioxide for western Moscow region, Russia // Proc. SPIE, 2018, vol. 10833. p. 108337N.
  • Shukurov K. A., Chkhetiani O. G. Probability of transport of air parcels from the arid lands in the Southern Russia to Moscow region // Proc. SPIE, 2017, vol. 10466. p. 104663V.
  • Skiles S. M., Painter T. H., Belnap J., Holland L., Reynolds R. L., Goldstein H. L., Lin J. Regional variability in dust-on-snow 30 processes and impacts in the Upper Colorado River Basin // Hydrological Processes, 2015, vol. 29, p. 5397—5413.
  • Sokratov S. A. Parameters influencing the recrystallization rate of snow // Cold Regions Science and Technology. 2001, v. 33. No. 2—3, p. 263—274. URL: https://doi.org/10.1016/S0165-232X(01)00053-2
  • Sokratov S. A., Maeno N. Effective water vapor diffusion coefficient of snow under a temperature gradient // Water Resour. Res. 2000. v. 36, p. 1269—1276. URL: https://doi.org/10.1029/2000WR900014
  • Soo J.-Ch., Monaghan K., Lee T., Kashon M. and Harper M. Air sampling filtration media: Collection efficiency for respirable size-selective sampling, Aerosol Science and Technology, 2016, vol. 50, No. 1, p. 76—87. DOI: 10.1080/ 02786826.2015.1128525
  • Waddington E. D., Steig E. J., Neumann T. A. Using characteristic times to assess whether stable isotopes in polar snow can be reversibly deposited //Annals of Glaciology, 2002, vol. 35, р. 118—124.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp