Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 4. С. 333-348
Анализ многолетних данных содержания экотоксикантов в атмосфере Российской Федерации по спутниковым данным
А.А. Тронин
1 , М.П. Васильев
1 , А.В. Киселев
1 , Г.М. Неробелов
1, 2, 3 1 Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН СПб ФИЦ РАН, Санкт-Петербург, Россия
2 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
3 Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 24.06.2025
DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-4-333-348
Аэротоксиканты — загрязнители атмосферного воздуха (аэрозоль, диоксиды азота и серы, формальдегид и оксид углерода) оказывают существенное воздействие на здоровье людей и экосистемы. Анализ содержания экотоксикантов имеет большое значение для понимания процессов в приземном слое атмосферы и мониторинга качества воздуха. В последние десятилетия развивается система дистанционных методов получения информации о загрязнении атмосферы, основанная на приборах дистанционного зондирования Земли. С использованием спутниковых наблюдений в исследовании были проанализированы многолетние данные о содержании аэротоксикантов, а также водяного пара и интенсивности солнечного излучения в атмосфере над территорией 89 субъектов Российской Федерации, проведена статистическая обработка данных. Вычислены тренды концентрации аэротоксикантов и определена их статистическая значимость. В результате обработки изображений построены карты средних многолетних значений и среднеквадратического отклонения концентрации аэротоксикантов, а также карты трендов концентрации для всех регионов России и сопредельных территорий. Анализ данных показал явную связь высокой концентрации диоксидов азота и серы с городскими и промышленными агломерациями. Повышенная концентрация аэрозоля и угарного газа скорее всего связана с эмиссией от лесных пожаров. Для большинства субъектов отмечен рост содержания диоксида азота и серы, аэрозоля и солнечной радиации, хотя в регионах с высокой концентрацией диоксида азота, таких как Москва, Санкт-Петербург, Московская и Ленинградская области, наблюдается её снижение. Уменьшение среднегодовых значений формальдегида, угарного газа и водяного пара отмечается для большинства регионов. Возможности спутниковой съёмки для определения концентрации аэротоксикантов непрерывно улучшаются, растёт доступность материалов. Всё это делает спутниковые наблюдения в сочетании с наземными измерениями полезным инструментом для анализа экологической ситуации на больших территориях.
Ключевые слова: аэротоксикант, субъект Российской Федерации, дистанционное зондирование Земли
Полный текстСписок литературы:
- Доклад об экологической ситуации в Санкт-Петербурге в 2023 году / под ред. А. В. Германа, И. А. Серебрицкого. СПб., 2024. 221 с.
- Котельников Р. В., Лупян Е. А., Балашов И. В. Предварительный анализ горимости лесов Российской Федерации в пожароопасном сезоне 2023 года по данным дистанционного мониторинга // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 5. С. 327–334. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-5-327-334.
- Морозова А. Э., Сизов О. С., Елагин П. О., Агзамов Н. А. Интегральная оценка качества атмосферного воздуха в крупнейших городах России на основе данных TROPOMI (Sentinel-5P) за 2019–2020 гг. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 4. С. 23–39. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-4-23-39.
- О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2023 году. Проект государственного доклада. М.: Минприроды России; ООО «Интеллектуальная аналитика»; ФГБУ «Дирекция НТП»; Фонд эколог. мониторинга и международ. технолог. сотрудничества, 2024. 707 с.
- Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России за 2023 г. СПб.: Росгидромет, ФГБУ «ГГО им. Воейкова», 2024. 265 с.
- Тронин А. А., Седеева М. С., Неробелов Г. М., Васильев М. П. Мониторинг содержания диоксида азота в атмосфере городов Европы и России по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 1. С. 287–297. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-1-287-297.
- Amritha S., Varikoden H., Patel V. K. et al. Global, regional and city scale changes in atmospheric NO2 with environmental laws and policies // Sustainable Cities and Society. V. 112. 2024. Article 105617. https://doi.org/10.1016/j.scs.2024.105617.
- Boesch H., Potts D., Marais E. A. Using Sentinel-5P and models to analyse air quality changes since the Coronavirus Outbreak // American Geophysical Union. Fall Meeting. 2020. Article A095-0020. https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020AGUFMA095.0020B/abstract.
- Borsdorff T., van de Brugh J., Hu H. et al. Mapping carbon monoxide pollution from space down to city scales with daily global coverage // Atmospheric Measurement Techniques. 2018. V. 11. P. 5507–5518. https://doi.org/10.5194/amt-11-5507-2018.
- Clerbaux C., Boynard A., Clarisse L. et al. Monitoring of atmospheric composition using the thermal infrared IASI/MetOp sounder // Atmospheric Chemistry and Physics. 2009. V. 9. P. 6041–6054. https://doi.org/10.5194/acp-9-6041-2009.
- Elansky N. F., Lavrova O. V., Skorokhod A. I. et al. Trace gases in the atmosphere over Russian cities // Atmospheric Environment. 2016. V. 143. P. 108–119. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2016.08.046.
- Griffin D., Chen J., Anderson K. et al. Towards an improved understanding of wildfire CO emissions: a satellite remote-sensing perspective // https://egusphere.copernicus.org/. Preprint egusphere-2023-649. 2023. 37 p. https://doi.org/10.5194/egusphere-2023-649.
- Gupta G., Venkat Ratnam M., Madhavan B. L., Jayaraman A. Global trends in the aerosol optical, physical, and morphological properties obtained using multi-sensor measurements // Atmospheric Environment. 2023. V. 295. Article 119569. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2022.119569.
- Kahn B. H., Irion F. W., Dang V. T. The Atmospheric Infrared Sounder version 6 cloud products // Atmospheric Chemistry and Physics. 2014. V. 14. No. 1. P. 399–426. DOI: 10.5194/acp-14-399-2014.
- Krotkov N. A., McLinden C. A., Li C. et al. Aura OMI observations of regional SO2 and NO2 pollution changes from 2005 to 2015 // Atmospheric Chemistry and Physics. 2016. V. 16. P. 4605–4629. https://doi.org/10.5194/acp-16-4605-2016.
- Levelt P. F., van den Oord G. H. J., Dobber M. R. et al. The Ozone Monitoring Instrument // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2006. V. 44. P. 1093–1101. DOI: 10.1109/TGRS.2006.872333.
- Nurrohman R. K., Kato T., Ninomiya H. et al. Future projections of Siberian wildfire and aerosol emissions // Biogeosciences. 2024. V. 21. Iss. 18. P. 4195–4227. https://doi.org/10.5194/bg-21-4195-2024.
- OMI algorithm theoretical basis document. V. IV. OMI trace gas algorithms. Cambridge, MA, USA: Smithsonian Astrophysical Observatory, 2002. 78 p.
- Ozone Monitoring Instrument (OMI) Data User’s Guide / OMI Team. 2009. 64 p. https://acp.copernicus.org/preprints/acp-2017-487/acp-2017-487.pdf.
- Pommier M., Law K. S., Clerbaux C. et al. IASI carbon monoxide validation over the Arctic during POLARCAT spring and summer campaigns // Atmospheric Chemistry and Physics. 2010. V. 10. P. 10655–10678. https://doi.org/10.5194/acp-10-10655-2010.
- Vasilakopoulou C. N., Matrali A., Skyllakou K. et al. Rapid transformation of wildfire emissions to harmful background aerosol // npj Climate and Atmospheric Science. 2023. V. 6. Article 218. https://doi.org/10.1038/s41612-023-00544-7.