АТМОСФЕРНЫЙ АЭРОЗОЛЬ КАК ИНДИКАТОР ОПУСТЫНИВАНИЯ В АРИДНЫХ И СУБАРИДНЫХ ЛАНДШАФТАХ ЕТР

ATMOSPHERIC AEROSOL AS AN INDICATOR OF DESERTIFICATION IN ARID AND SUBARID LANDSCAPES OF EUROPEAN RUSSIA

Т.М. Кудерина

T.M. Kuderina 

Институт географии РАН

(Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., 29) 

Institute of Geography RAS

(Russia, 119017, Moscow, Staromonetny per.,29)

e-mail: tmkud@yandex.ru

Изучение состояния и функционирования ландшафтно-геохимических систем засушливых территорий позволяет выявить индикаторы, определяющие интенсивность основных процессов опустынивания. Экспериментальные исследования приземного аэрозоля как самого динамичного компонента геохимических ландшафтов выявляют повышенные концентрации солей и ряда тяжелых металлов в районах, подверженных деградации земель.

A study of condition and functioning of landscape-geochemical systems of dryland identifies indicators that determine the dynamics of the main processes of desertification. Experimental studies of the atmospheric aerosol as the most dynamic component of geochemical landscapes revealed increased concentrations of salts and some heavy metals in degradation land.

Изменения окружающей среды  приводят к увеличению процессов опустынивания, т.е. деградации земель в засушливых, полузасушливых и субгумидных районах в результате действия различных факторов, включая изменение климата и деятельность человека [3]. Для успешной борьбы с опустыниванием необходимы знания о состоянии и функционировании экосистем. Их изучение позволяет выявить индикаторы, определяющие динамику основных процессов, происходящих в ландшафтах, подверженных опустыниванию.

В России затрагиваемые опустыниванием районы занимают всю южную часть страны. Засушливые земли России подвержены преимущественно антропогенному опустыниванию и образуют два субрегиона: европейский и азиатский [2, 4]. Деградация ландшафтов во многих районах приводит к увеличению запыления приземной атмосферы, которое влияет на здоровье людей и состояние экосистем. Сильные бури, зарождающиеся в пустынях Центральной Азии, поражают обширные территории и вызывают у многих людей проблемы с дыханием, включая глазные, респираторные и аллергические заболевания и психологический стресс. Из-за нарушения привычного образа жизни пострадавшее население вынужденно мигрировать в другие районы.

Пыльные бури приводят в движение громадные массы песка и являются источником поступления аэрозолей в атмосферу. Для крупных частиц характерен недалекий перенос, мелкие выносятся на значительные расстояния [5]. По нашим экспериментальным данным вновь образующиеся на деградированных землях пустыни содержат до 10% илистой фракции в верхних горизонтах почв, в то время как старые – 2-3%. При этом увеличивается количество илистой фракции специфического состава для каждого ключевого участка. Кроме того, в спокойной атмосфере происходит конвективный вынос аэрозолей при значительном градиенте температуры поверхности почвы и приземного воздуха [1].   

Наши экспериментальные исследования приземного аэрозоля как самого динамичного компонента геохимических ландшафтов были проведены в Калмыкии в 2003-2012 гг. в составе совместной экспедиции ИГ РАН и ИФА РАН им. А.М. Обухова. Фоновые ландшафты представлены типичными степями, песчаными полупустынями и корковыми солончаками. Эти ключевые точки характеризуют современное состояние геохимических ландшафтов и основные процессы, протекающие в них – засоление, эоловый перенос и увеличение  песчаных массивов.

Для решения поставленной цели использовался ландшафтно-геохимический подход как способ оценки современного экологического состояния территории и прогноза будущего. В его рамках проводилось комплексное изучение всех компонентов геохимических элементарных ландшафтов, и особое внимание уделялось исследованию  аэрозолей. Отбор проб аэрозолей проводился по методике определения массового содержания микроэлементов в атмосферных аэрозолях фоновых ландшафтов на фильтры АФА-ХА-20 полевым аспирационным пробоотборником, созданным в аэрозольной лаборатории НИФХИ им. Л.Я. Карпова.

В период полевых исследований стояла жаркая устойчивая погода без осадков. Температура воздуха измерялась на высоте установки пробоотборника в 2 м над уровнем поверхности (максимальная +41°С, минимальная +20°С). Температура поверхности почвы днем достигала +65°С. Скорость ветра составляла 2-3 м/с с отдельными порывами до 6 м/с. Направление ветра было южным и восточным. Влажность воздуха в дневные часы была 26%, а в ночные поднималась до 33%.

Для ландшафтно-геохимического мониторинга рассчитаны кларки концентрации элементов в почве исследуемого района, а также коэффициенты аэрозольной концентрации (Ка=аэрозоль/земная кора). В изучаемых почвах кларки концентрации невелики. Только S  в солончаке имеет повышенные КК=246.

Таблица 1

Интенсивность накопления элементов в приземном аэрозолев ландшафтах Калмыкии (Черные земли)

В аэрозолях повышены на два-три порядка концентрации солей. Также наблюдается высокое содержание тяжелых металлов. Максимальные кларки концентрации в аэрозоле характерны для Cd (1590) и Hg (3768) на вновь образованных развеваемых песчаных массивах. По данным ИФА РАН, за период 2006-2011 гг. массовая концентрация аэрозоля в Калмыкии увеличивается, несмотря на зарастание территории.

По данным измерений аэрозоля воздуха в Ростовской области (Экспедиционные исследования ИФА РАН), при юго-восточных ветрах наблюдается вынос калмыкского аэрозоля в пахотную зону. В свою очередь из-за антропогенной деградации здесь тоже происходит образование песчаных массивов, осложненных солонцами.

Исследования пылевой составляющей в ледниках Кавказа указывает на участие  равнинных территорий юга России в дальнем переносе вещества [6].

Таким образом, атмосферный аэрозоль может выступать как геохимический индикатор опустынивания в аридной зоне юга России. Для  более глубокого понимания и анализа атмогеохимических процессов опустынивания и их последствий необходим мониторинг химического состава и массовой концентрации приземного аэрозоля в природных ландшафтах ЕТР. Также требуется геохимическая оценка территорий по способности к выносу тонкодисперсного вещества. Национальная программа действий должна включать восстановление пострадавших от опустынивания земель путем лесомелиорации песчаных массивов и защиты солончаковых пустошей. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Голицын Г.С. и др. Исследование термоконвективных выносов аридного аэрозоля в Черных землях Калмыкии // Естественные и антропогенные аэрозоли: материалы междунар. конф. СПб., 1998.
2. Золотокрылин А.Н. Климатическое опустынивание / отв. ред. А.Н. Кренке. М.: Наука, 2003. 246 с.
3. Конвенция ООН по борьбе с опустыниванием. URL: http://www.biodat.ru.
4. Опустынивание засушливых земель России: новые аспекты анализ, результаты, проблемы / под ред. А.В. Дроздова, А.Н. Золотокрылина, А.Ф. Мандыча. М., 2009. 298 с.
5. Семенов О.Е. Введение в экспериментальную метеорологию и климатологию песчаных бурь. Алматы, 2011. 580 с.
6. Kutuzov S.S., Mikhalenko V.N., Shahgedanova M., Ginot P., Kozachek A.V., Lavrentiev I.I, Kuderina T.M. and Popov G.V. (2014) Ways and far-distance dust transport onto Caucasian glaciers and chemical composition of snow on the Western plateau of Elbrus // Ice and Snow 3 (127): 5-15.