Часть I

Качество природной среды и состояние природных ресурсов

Раздел 1

Атмосферный воздух. Трансграничное загрязнение воздуха. Озоновый слой Земли

Состояние загрязнения атмосферы в городах

Сеть мониторинга качества воздуха включает 249 городов, в которых работает 694 станции, из них регулярные наблюдения Росгидромета проводятся в 226 городах на 649 станциях. За 1998 г. прекращены наблюдения в 11 городах. Измерения концентраций бенз(а)пирена (БП) проведены только в нескольких городах.

По данным регулярных наблюдений, за пятилетний период (1994–1998 гг.) средние за год концентрации взвешенных веществ, диоксида серы, аммиака, фенола, фторида водорода и формальдегида снизились на 5–13%, сероуглерода – на 48%. За тот же период средние концентрации оксида углерода, оксида и диоксида азота возросли на 4–7%. В 1998 г. в целом по городам России средние концентрации диоксида азота и фторида водорода превышали 1 ПДК, сероуглерода, формальдегида и бенз(а)пирена – 2 ПДК и более.

В 185 городах (72% городов, где есть наблюдения), численность населения которых составляла 60,6 млн. чел., средние за год концентрации одного из контролируемых веществ превышали ПДК. В городах, где средние за год концентрации взвешенных веществ и диоксида азота были выше 10 ПДК, проживало 30 млн. чел., в том числе 20,4 млн. чел. составляло население городов с концентрацией диоксида азота выше 10 ПДК. Определяют проблему загрязнения атмосферы в городах, главным образом, высокие концентрации взвешенных веществ, диоксида азота, аммиака, формальдегида, фенола. Концентрации взвешенных веществ превышали ПДК в 73 городах, диоксида азота – в 96 городах, формальдегида – в 103 городах. По сравнению с 1997 г. увеличилось количество городов, где средние концентрации формальдегида были выше ПДК.

Во многих городах превышали ПДК средние за год значения концентраций нескольких веществ, в том числе в 62 городах были выше ПДК средние концентрации трех и более веществ.

Разовые концентрации взвешенных веществ, оксида углерода, диоксида азота, аммиака, сероводорода, сажи, фенола, формальдегида и некоторых других веществ выше ПДК наблюдались в 63–95% городов. Среднемесячные концентрации бенз(а)пирена почти во всех городах, где велись наблюдения, были выше ПДК.

Имеется 16 городов, где концентрация одного или нескольких веществ превышала ПДК более чем в 50% наблюдений.

Ежегодно выделяются города с наиболее высоким уровнем загрязнения воздуха, в которых индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) равен или больше 14. Этот список включает 30 городов (табл. 1.1).

В 1998 г. вновь появились в этом списке города Иркутской области (Ангарск, Братск и Иркутск). В Москве и Санкт-Петербурге высокое загрязнение воздуха охватывает лишь отдельные крупные районы, где ИЗА более 14.

Число городов и станций, на которых проводятся наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы по субъектам Федерации, а также число городов со значениями СИ > 10, ИЗА > 7, НП > 20 и Q > ПДК указано в табл. 1.2 (СИ – наибольшая измеренная за 20 минут концентрация любого вещества, деленная на ПДК; НП – наибольшая повторяемость превышения ПДК любым веществом в городе; Q – средняя за год концентрация любого вещества).

В большинстве субъектов Российской Федерации есть города, в которых максимальная концентрация какого-либо вещества в течение 1998 г. превышала 10 ПДК (СИ > 10), всего таких городов в стране 47. Если учитывать города, где в течение предыдущих трех лет среднемесячные концентрации бенз(а)пирена превышали 10 ПДК (но в 1998 г. наблюдений не было), то эту цифру следует увеличить на 24.

В 81 городе уровень загрязнения воздуха характеризуется как высокий и очень высокий. На территориях Краснодарского края, Архангельской, Иркутской, Московской, Самарской и Сахалинской областей имеется по 3 города и более с высоким и очень высоким средним уровнем загрязнения воздуха (ИЗА > 7). В Республике Тыва, Ленинградской, Липецкой и Омской областях, Таймырском автономном округе более 50% городского населения проживает на территориях с очень высоким загрязнением воздуха. В 57 городах наибольшая повторяемость превышения ПДК для одной из примесей составила 20% и более. В Республике Башкортостан, Красноярском крае, Архангельской, Иркутской, Нижегородской, Оренбургской, Ростовской и Сахалинской областях имеется по 5–6 городов, где средняя за год концентрация одного или нескольких веществ превышает ПДК (Q >1 ПДК). В Приморском крае, Ленинградской, Мурманской и Свердловской областях таких городов 7–8, в Московской области – 9.

В 1998 г. высокие уровни загрязнения атмосферного воздуха (ВЗ > 10 ПДК) отмечались в 37 городах страны, число таких случаев составило 255 (табл. 1.3). В 1997 г. было зафиксировано 283 аналогичных случая в 34 городах. Экстремально высокое загрязнение (ЭВЗ > 50 ПДК) ацетальдегидом зафиксировано в г. Омске (1 случай, 61 ПДК).

Основными источниками загрязнения воздуха диоксидом азота является автотранспорт (города Москва, Магадан), оксидом углерода – автотранспорт (г. Первоуральск), сажей – котельные установки, работающие на угле (г. Южно-Сахалинск), ацетальдегидом – предприятия нефтепереработки (г. Омск).

В 1998 г. произошло 13 аварий на производстве и на железнодорожных станциях (при возгорании, взрывах, утечках, отключении электроэнергии), но высокие уровни загрязнения воздуха при этом не зарегистрированы.

Фоновое загрязнение атмосферного воздуха

Содержание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе

Тяжелые металлы. В 1998 г. среднегодовая фоновая концентрация свинца на Европейской территории России (ЕТР) составила 3,6 нг/м³. В центре ЕТР концентрация свинца достигла 4 нг/м³, на юго-востоке сохранилась на уровне прошлого года – 2,7 нг/м³. В южных районах Азиатской территории России (АТР) среднегодовая фоновая концентрация свинца составила 1,6 нг/м³ (в районе оз. Байкал).

Фоновая среднегодовая концентрация кадмия в атмосферном воздухе в центре ЕТР составила 0,15 нг/м³. Повышенное содержание кадмия – 0,36 нг/м³ – наблюдалось, как и в предыдущие годы, на юго-востоке ЕТР (Астраханская область). На юге АТР среднегодовые концентрации кадмия в атмосферном воздухе были меньше, чем на ЕТР, и составили 0,03 нг/м³ в районе оз. Байкал и 0,10 нг/м³ на юге Средней Сибири.

Сезонные изменения содержания свинца в воздухе характеризуются повышенными концентрациями этой примеси в зимние месяцы. Сезонные концентрации кадмия изменялись незначительно. Анализ данных о концентрации свинца в атмосферном воздухе в 1998 г. и результатов многолетних наблюдений (за последние 12 лет) свидетельствует о стабилизации его уровня на ЕТР за последние 4 года. Аналогичная тенденция наблюдается и для кадмия. Однако на юге Средней Сибири за последние 5 лет, по данным наблюдений в Саяно-Шушенском биосферном заповеднике, отмечается повышение фоновых концентраций свинца и кадмия.

Фоновое содержание ртути в атмосферном воздухе в центре ЕТР на протяжении последних трех лет оставалось в целом стабильным (1997 г. – 5,8; 1996 г. – 6,2; 1995 г. – 5,6 нг/м³), а в 1998 г. среднегодовое значение этого показателя составило 4,9.

Хлорорганические пестициды. В 1998 г. в центре ЕТР среднегодовая фоновая концентрация g-ГХЦГ составила 0,045, п,п-ДДТ – 0,26 нг/м³, суммы ГХЦГ и ДДТ – соответственно 0,08 и 0,52 нг/м³. На юге АТР среднемесячная фоновая концентрация g-ГХЦГ не превысила 0,04, п,п-ДДТ – 0,8 нг/м³, суммы ГХЦГ и ДДТ – соответственно 0,07 и 1,0 нг/м³. В целом, содержание пестицидов в воздухе в 1998 г. находилось в пределах уровня их концентраций за последние 5 лет.

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). В центре ЕТР среднегодовая концентрация бенз(а)пирена составила 0,18 нг/м³. Повышенное содержание ПАУ наблюдалось в холодный период года: максимальная среднемесячная концентрации бенз(а)пирена достигала 0,52 нг/м³ (среднесуточная – до 1,1 нг/м³). На юго-западе ЕТР, по данным фоновой станции в Астраханском биосферном заповеднике, среднегодовая концентрация бенз(а)пирена составила 0,028, среднемесячная концентрации бенз(а)пирена в холодный период года достигала 0,1 нг/м³. Фоновое содержание бенз(а)пирена в воздухе на территории России за последние 10 лет уменьшилось на ЕТР приблизительно в 4 раза, на юге АТР (район оз. Байкал) – в 2 раза.

Взвешенные частицы. В 1998 г. среднегодовые концентрации взвешенных частиц в воздухе на ЕТР незначительно отличались от прошлого года (изменялись в диапазоне 15–20 мкг/м³). Максимальные концентрации наблюдались в теплый период года: в центре ЕТР среднемесячные концентрации достигали 57 мкг/м³, на юге ЕТР – до 30–40 мкг/м³. Минимальные среднемесячные фоновые концентрации взвешенных частиц на ЕТР регистрировались в холодный период года (7–8 мкг/м³). Наименьшие фоновые концентрации взвешенных частиц на АТР отмечались в районе оз. Байкал – до 1 мкг/м³. За последние 10 лет на ЕТР фоновое содержание взвешенных частиц в атмосфере уменьшилось в 1,5–2 раза, на АТР практически не изменилось.

Диоксид серы. В 1998 г. среднегодовые фоновые концентрации диоксида серы в центральных районах ЕТР составили 0,6 мкг/м³, в южных – до 0,4 мкг/м³. Максимальные среднемесячные концентрации диоксида серы наблюдались зимой – 2,4–2,9 мкг/м³. На юге АТР (в районе оз. Байкал) зимой среднемесячные концентрации диоксида серы остались на уровне прошлого года (0,1–0,2 мкг/м³). За последние 12 лет фоновое содержание диоксида серы в воздухе на территории России уменьшилось: в центре ЕТР в 3–4 раза, на юге АТР (в районе оз. Байкал) в 2 раза.

Диоксид азота. Среднегодовые значения фонового содержания диоксида азота в воздухе на ЕТР изменялись от 3,0 (северо-запад) до 0,30 мкг/м³ (юго-восток). Сезонные изменения фоновых концентраций диоксида азота незначительны. За последние 10 лет практически на всей территории выполнения наблюдений фоновое содержание диоксида азота уменьшилось в 2–4 раза.

Сульфаты. В 1998 г. среднегодовые фоновые концентрации сульфатов на ЕТР составили 2,2–2,8 мкг/м³. В районе оз. Байкал среднесезонная концентрация сульфатов в холодный период года (1,4 мкг/м³) соответствовала уровню предыдущего года. За последние 12 лет на ЕТР фоновая концентрация сульфатов уменьшилась в 2 раза. На АТР, по данным фоновой станции в Баргузинском биосферном заповеднике (район оз. Байкал), за эти годы фоновая концентрация сульфатов практически не изменилась.

За последние 12 лет произошло снижение фонового уровня загрязняющих веществ в атмосфере на большей части территории России, что согласуется с уменьшением выбросов в атмосферу промышленных загрязняющих веществ. Минимальные уровни этих загрязняющих веществ в атмосфере наблюдались в 1993–1995 гг., в последующие годы концентрации техногенных загрязняющих веществ незначительно увеличились.

В 1998 г. на ЕТР среднегодовые концентрации свинца составили 2,7–4,0 нг/м³, кадмия 0,15–0,36 нг/м³, диоксида серы 0,4–0,6 мкг/м³, диоксида азота 0,3–3 мкг/м³, бенз(а)пирена 0,028–0,18 нг/м³, взвешенных частиц 15–20 мкг/м³. На АТР, по данным фоновой станции в Баргузинском биосферном заповеднике (район оз. Байкал), сохраняются наиболее низкие в умеренных широтах России уровни техногенных загрязняющих веществ в атмосфере.

Углекислый газ. Работы по развитию системы мониторинга углекислого газа на территории бывшего СССР были организованы в ГГО им. А. И. Воейкова и проводились, начиная с 1980 г. К 1986 г. была создана центральная лаборатория и 5 станций в уникальных, специально обследованных местах. Три станции России получили статус станций мировой сети мониторинга СО2, действующей в рамках Глобальной службы атмосферы (ГСА): о. Беринга (Командорские острова, Дальний Восток), о. Котельный (Новосибирские острова, Восточная Арктика), Териберка (Кольский полуостров, Западная Арктика). Результаты измерений передаются в Мировой центр данных по парниковым газам (WDCGG – World Data Center on Greenhouse Gases) в Токио (Япония) и публикуются в соответствующих международных изданиях.

В 1994 г. из-за отсутствия достаточного финансирования были прекращены работы на двух станциях – о. Беринга и о. Котельный. С 1994 г. по 1998 г. действовала только одна станция мониторинга содержания СО2 в России – Териберка.

Химический состав атмосферных осадков

Тяжелые металлы. В 1998 г. на ЕТР среднегодовые фоновые концентрации свинца в атмосферных осадках оставались в пределах значений, которые наблюдались в предыдущие годы, и составили в центре ЕТР 12 мкг/л, на Западном Кавказе 2 мкг/л. На юге Средней Сибири концентрация свинца в 1998 г. была максимальной с начала многолетних наблюдений (1993 г.) – 3–5 мкг/л. Пространственное различие уровней содержания свинца в атмосферных осадках на территории России наиболее выражено в теплый период года. Среднесезонные концентрации свинца в центре ЕТР составили в теплое полугодие 15 мкг/л, а в холодное – 3,4 мкг/л.

Среднегодовая концентрация кадмия в атмосферных осадках на территории России изменялась незначительно и составила в центре ЕТР 0,15 мкг/л, на Западном Кавказе – 0,35 мкг/л, в южных районах Сибири – 0,13 мкг/л, что хорошо согласуется со среднегодовыми величинами, полученными по данным многолетних наблюдений.

Среднегодовая концентрация ртути в атмосферных осадках на ЕТР в 1998 г. была минимальной по сравнению с данными многолетних наблюдений и составила 0,08 мкг/л. В южных районах Сибири среднегодовая концентрация ртути изменялась в пределах 0,46–1,0 мкг/л.

Годовой поток тяжелых металлов с осадками на единицу площади подстилающей поверхности (м²) составил в центре ЕТР: свинца – 8 мг, кадмия – 0,1 мг, ртути – 0,06 мг; на Западном Кавказе: свинца – 10 мг, кадмия – 0,8 мг, ртути – 0,2 мг; в Южной Сибири: свинца – 2,3 мг, кадмия – 0,06 мг, ртути – 0,5 мг. Анализ многолетних наблюдений показал, что значения годовых потоков на подстилающую поверхность кадмия на ЕТР и ртути в центральном районе ЕТР и на Западном Кавказе имеют тенденцию к уменьшению.

Полициклические ароматические углеводороды. В 1998 г. среднегодовая концентрация бенз(а)пирена в осадках на ЕТР за последние 3–4 года возросла и составила 0,7–0,8 нг/л. Годовой поток бенз(а)пирена в 1998 г. изменялся в пределах 0,5–2,0 мкг/м², практически не превысив соответствующую величину потоков в 1997 г. (на Западном Кавказе – 0,57 мкг/м², в центре ЕТР – около 0,05 мкг/м²).

Пестициды. По данным наблюдений фоновых станций, в 1998 г. содержание пестицидов в атмосферных осадках продолжало уменьшаться. В центре ЕТР среднегодовые концентрации g-ГХЦГ и п,п-ДДТ составили соответственно 7 и 50 нг/л (сумма ДДТ – 70 нг/л), на Западном Кавказе – 3,0 и 70 нг/л (сумма ДДТ – 80 нг/л). На юге АТР (в районе оз. Байкал) среднегодовая концентрация g-ГХЦГ составила 3,3 нг/л, п,п-ДДТ – 53 нг/л (сумма ДДТ – 61 нг/л). Годовые выпадения на подстилающую поверхность измеряемых пестицидов составили: по g-ГХЦГ – 6,5–9,0 мкг/м² на ЕТР и около 2,0 мкг/м² на юге АТР; по п,п-ДДТ – 5,6 мкг/м² в центре ЕТР, 243 мкг/м² на Западном Кавказе, 21 мкг/м² на юге АТР.

Уменьшение содержания техногенных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе обусловило тенденцию к уменьшению концентраций тяжелых металлов в атмосферных осадках за последние 10–12 лет.

Ионный состав. В 1998 г. наблюдения за химическим составом атмосферных осадков на фоновом уровне проводились на 11 станциях Европейской и Азиатской территории России. По сравнению с 1997 г. диапазон колебаний содержания суммы ионов в атмосферных осадках изменился незначительно и составил 4,0–29,0 мг/л. Из-за отсутствия фоновых станций в центре Восточной Сибири в число рассматриваемых дополнительно были включены 3 станции, репрезентативно отражающие специфику данного региона.

Среднегодовая величина минерализации осадков на ЕТР изменялась в пределах 4,0–10,5 мг/л, на территории Сибири и Дальнего Востока – от 8,0 до 29,0 мг/л. Пространственное распределение суммарной минерализации осадков на Европейской и Азиатской территории России практически идентично распределению гидрокарбонат-ионов. Высокоминерализованные осадки характерны в основном для юга Сибири и Приморья: на станциях Хужир и Хамар-Дабан содержание суммы ионов в осадках в отдельные месяцы достигало 52,0 мг/л, на станции Терней (Сихоте-Алинский биосферный заповедник – БЗ) – 92 мг/л. На ЕТР наиболее чистые осадки выпадали в Приокско-Террасном БЗ (4,0 мг/л), на АТР – в Туруханске (7,88 мг/л).

На ЕТР осадки можно охарактеризовать как слабокислые: величина рН колеблется от 5,0 до 5,4. На четырех станциях ЕТР доля гидрокарбонатов в общей сумме ионов не превышала 5–10%. На станции Усть-Вымь содержание НСО3 составило 18%.

В осадках по-прежнему преобладают сульфаты (24–30%). Диапазон колебаний концентрации сульфатов составил 1,25–2,8 мг/л. Второе место по вкладу в суммарную минерализацию занимают нитраты (18–23%). Особо выделяется Воронежский БЗ, где в осадках нитраты доминируют (36%). Содержание хлорид-иона в осадках осталось на уровне 1997 г. и изменялось в пределах от 0,63 мг/л (Приокско-Террасный БЗ) до 1,04 мг/л (станция Усть-Вымь), при этом его вклад в минерализацию несколько увеличился (до 9–15%). Среди катионов в осадках ЕТР превалирует ион аммония, концентрация которого находится в интервале 0,7 мг/л (Кавказский и Приокско-Террасный БЗ) – 1,7 мг/л (станция Усть-Вымь). Доля иона аммония в общей сумме ионов составляет 10–17%.

На АТР осадки носят щелочной характер: величина рН изменяется от 6,1 до 6,9. В восточном направлении как концентрация, так и доля сульфатов в осадках снижается от 4,37 до 0,5–1,0 мг/л. Доля гидрокарбонатов, наоборот, возрастает от 24 (станция Памятная) до 36% (Баргузинский БЗ). На горной станции Хамар-Дабан содержание гидрокарбонат-иона в осадках достигает 53%. Концентрация нитрат-ионов на АТР изменяется от 0,4 (Туруханск) до 2,8 мг/л (станция Памятная).

Максимальный вклад нитратов в суммарную минерализацию также приходится на станцию Памятная (16%). Уровень содержания хлоридов в осадках на АТР (0,9–2,9 мг/л) выше, чем на ЕТР. Однако в процентном отношении их вклад не превышает 10–15%, как и на ЕТР. На приморской станции Терней, где в формировании осадков существенную роль играют морские аэрозоли, доля хлорид-иона максимальна – 29,4%; вклад гидрокарбонатов и сульфатов составляет здесь 22,6 и 13,7% соответственно. Из катионов на станциях Баргузинский БЗ и Хужир преобладает ион аммония (5–10% общего состава осадков); на станциях Памятная и Туруханск – кальция. На долю иона кальция приходится 9–13%, тогда как на ЕТР вклад его не превышает 3–8%. Концентрация иона аммония на АТР несколько выше, чем на ЕТР, и варьирует от 0,2 (Туруханск) до 1,5 мг/л (Баргузинский БЗ). На станции Терней в осадках содержится значительное количество ионов натрия и кальция (13 и 11% соответственно).

За период с 1988 по 1998 гг. на фоновых станциях ЕТР наметилась отрицательная тенденция суммарной минерализации и концентрации сульфат и гидрокарбонат-ионов. Практически отсутствует тренд концентраций нитрат- и хлорид-ионов, ионов аммония и кальция. Небольшое увеличение содержания гидрокарбонатов на станциях Усть-Вымь и Воронежский БЗ не вносит существенных корректив в загрязнение осадков.

На фоновых станциях АТР, напротив, отмечен положительный тренд концентрации суммы ионов гидрокарбонат-ионов и ионов хлора. Не наблюдается направленной динамики изменения концентраций сульфат-, нитрат-ионов и ионов аммония. На станциях Терней и Хамар-Дабан зафиксирован некоторый рост содержания в осадках ионов кальция.

Среднегодовые величины суммарных выпадений загрязняющих веществ с осадками на станциях фонового мониторинга изменялись в пределах от 2,0 до 7,0 г/м², что почти в 1,5 раза ниже уровня 1997 г. Исключение составляет станция Хамар-Дабан, где уровень суммарных выпадений ионов с осадками составил 26,4 г/м², из которых 53% приходится на долю гидрокарбонатов, что является достаточно характерным для горной станции.

Трансграничное загрязнение воздуха

Выпадения серы и азота в результате трансграничного переноса

Наблюдения, выполненные в 1998 г. в рамках Европейской программы мониторинга и оценки дальнего переноса загрязняющих веществ (ЕМЕП) на российских станциях Янискоски, Пинега и Шепелево, показывают, что на станциях трансграничного контроля осадки слабо подвержены закислению. Исходными данными были значения рН суточных проб атмосферных осадков и суточное количество осадков. Диапазон изменений заключен в пределах 5–6, т. е. близок к нейтральному, хотя в отдельные дни суточные значения рН снижались до 4. Как правило, уменьшению значений рН предшествовали длительные периоды сухой погоды.

Средневзвешенные месячные значения рН на российских станциях ЕМЕП достаточно стабильны, сезонная изменчивость выражена незначительно. Такие среднемесячные значения рН, безусловно, не могут рассматриваться как сколь-нибудь опасные даже для высокочувствительных экосистем Севера.

Обобщение многолетних наблюдений на станциях ЕМЕП показало, что в 1998 г. существенно уменьшилось выпадение свободных ионов водорода с атмосферными осадками на подстилающую поверхность.

Одновременно с измерениями кислотности атмосферных осадков проводился мониторинг веществ, вызывающих закисление, в первую очередь соединений серы и азота. Как показал анализ данных ионного баланса атмосферных осадков, сульфат-ион продолжает оставаться доминирующим кислотным анионом для всех станций ЕМЕП, однако вклад азотной кислоты в закисление осадков довольно существенен и постоянно растет. Концентрации сульфатов максимальны в центральных районах России и убывают к Северу. На станциях Шепелево среднегодовые концентрации сульфатной серы в осадках составляют 0,78 мг S/л, Пинега – 0,40 мг S/л, Янискоски – 0,46 мг S/л.

Концентрации серы в осадках подвержены сезонным вариациям. Максимальные концентраций сульфат-ионов на станцииШепелево наблюдались в осенне-зимний период. Содержание серы в осадках в холодный и теплый период может отличаться более чем в 5 раз. Содержание нитратов в осадках изменяется от 0,1 мг/л на станции Янискоски до 0,3 мг/л на станции Шепелево. Характер меридианного распределения содержания нитратов в осадках соответствует распределению концентрации сульфатов в осадках. Наиболее высокая концентрация нитратов в осадках наблюдается в холодный период года, что обусловлено сезонной изменчивостью концентрации оксидов азота в атмосферном воздухе и указывает на важную роль антропогенных источников в формировании уровней содержания нитратов в осадках.

Обращает на себя внимание широкий диапазон значений концентраций ионов аммония в осадках. Так, концентрация аммония на станции Шепелево варьирует от 0,13 до 3,5 мг/л, т. е. диапазон вариаций составляет два порядка величины, однако сезонная изменчивость выражена незначительно.

Газы и аэрозоли

Для оценки состояния фонового загрязнения воздуха использовались значения суточных концентраций газов и аэрозолей. В целом концентрации диоксидов серы и азота закономерно возрастают при переходе с севера в центральные районы России. Минимальные среднегодовые концентрации окислов серы и азота характерны для Арктики (SO2 – 0,48 мкг S/м³, NO2 – 0,04 мкг N/м³) а максимальные – для средних широт (SO2 – 1,24 мкг S/м³, NO2 – 0,66 мкг N/м³). Пространственное распределение аэрозолей сульфатов и нитратов подобно распределению концентрации диоксида серы. Измеренные концентрации значительно ниже, чем цитируемые в мировой литературе допустимые значения для самых чувствительных видов наземной растительности (15 мкг/м³ для диоксида серы и 40 мкг/м³ для оксидов азота).

Обобщение наблюдений за содержанием диоксида серы, проводимых на сети ЕМЕП, свидетельствует о наличии общих закономерностей динамики изменения концентраций SO2. Анализ внутригодовой изменчивости концентраций диоксида серы показал явную сезонную зависимость этих данных для станции Шепелево: максимальные концентрации наблюдаются в холодный период. Подобным же образом ведет себя аэрозольный сульфат. На станции Янискоски характер загрязнения атмосферы в значительной степени определяется выбросами комбината "Печенганикель". Поскольку выбросы комбината не зависят от сезона года, практически невозможно проследить сезонность в ходе концентраций.

Оценка выпадений соединений серы и азота на базе данных сети ЕМЕП

Выпадение из атмосферы загрязняющих веществ, в частности, соединений серы и азота, может осуществляться двумя путями – с атмосферными осадками (мокрые выпадения) и при поглощении вещества из атмосферы элементами подстилающей поверхности (сухие выпадения). Оценка выпадений с осадками осуществлялась на основе средневзвешенных месячных концентраций и количества выпавших осадков. При оценке сухих выпадений использовалось представление о потоке вещества из атмосферы на подстилающую поверхность с определенной линейной скоростью.

Значения мокрых выпадений для районов рассматриваемых станций лежат в пределах 0,20–0,55 г/м² в год для серы и 0,05–0,21 г/м² в год для азота. На всех станциях количество сухих и мокрых выпадений серы и азота в зимний период существенно ниже, чем в летний. Доля аммонийного азота составляет 60% суммарного мокрого выпадения азота на станциях Пинега и Янискоски и около 50% на станции Шепелево. В 1998 г. на 20% возросла доля аммонийного азота на станции Янискоски.

Анализ долгопериодных рядов наблюдений на станции Янискоски показывает, что значение концентрации серы в осадках может значительно варьировать год от года и зависит от количества выпавших осадков. С 1987 по 1995 гг. количество мокрых выпадений сульфатной серы оставалось практически неизменным и составляло в среднем 0,24 г S/м² в год. В 1996–1997 гг. наблюдалось уменьшение количества мокрых выпадений серы и азота на станции Янискоски, однако в 1998 г. выпадения серы с осадками вновь увеличились до 0,25 г S/м² в год. Временные ряды наблюдений на станциях Пинега и Шепелево относительно короткие. По сравнению с 1997 г. выпадения серы и азота с осадками сохранились на прежнем уровне.

При оценке сухих выпадений принималась во внимание сезонная изменчивость линейной скорости поглощения. Это связано со значительным различием в поглощающей способности снежного покрова (особенно при температурах существенно ниже 0°С) и растительного покрова на различных этапах вегетации.

Проведенные исследования показали, что средние за длительный промежуток времени концентрации и выпадения загрязняющих воздух веществ, определяющих трансграничное загрязнение, относительно невелики и, по существующим представлениям, не могут вызвать заметных негативных экологических эффектов в северо-западном регионе России.

По данным сети ЕМЕП, к началу 1998 г. выпадения окисленной серы на ЕТР оценены в 1695 тыс. т/год, окисленного азота – 660 тыс. т, восстановленного азота – 891 тыс. т (табл. 1.4).

Таким образом, общий тоннаж выпадений веществ, подкисляющих природную среду ЕТР, в 1997 г. составил 3246 тыс. т, что на 11% меньше, чем в 1991 г. (3660 тыс. т), когда общая площадь, на которой превышались критические нагрузки по подкислению на ЕТР, составляла около 41 тыс. км², а по эвтрофикации – более 270 тыс. км². Существенно отметить, что кислотная нагрузка от выпадений окисленной серы на этой части территории России за период 1991–1997 гг. уменьшилась на 17%, от окисленного азота на 9% и от восстановленного азота на 1%.

В 1997 г. доля подкисляющих выпадений от собственных источников России в их общих выпадениях на ЕТР составила: по окисленной сере 32%, по окисленному азоту 31%, по восстановленному азоту 52%, при этом выпадения от собственных источников в 1997 г. по сравнению с 1991 г. сократились по окисленной сере на 33%, по окисленному азоту на 17%, по восстановленному азоту на 16%. Эти сокращения произошли в основном за счет спада производства и соответственно уменьшения выбросов.

Из данных, приведенных в табл. 1.4, следует, что трансграничное загрязнение ЕТР окисленной серой и окисленным азотом составило в 1997 г. две трети общих выпадений этих примесей, а восстановленным азотом – почти половину. По сравнению с 1991 г. в 1997 г. трансграничные выпадения окисленной серы на ЕТР уменьшились на 6%, окисленного азота на 5%, а восстановленного азота возросли на 23%.

Наиболее существенный вклад в трансграничное загрязнение воздуха (тыс. т) на ЕТР в 1997 г. внесли:

Загрязняющее вещество	Окисленная сера	Окисленный азот	Восстановленный азот
Белоруссия	36	16	28
Германия	29	23	10
Польша	79	36	19
Украина	119	31	64
Финляндия	-	19	-
Эстония	19	-	-

В обмене с другими странами – участницами Конвенции ЕЭК ООН о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния "положительный баланс" выпадений подкисляющих загрязняющих веществ у России в 1997 г. был только по окисленной сере и лишь с тремя северными странами – Норвегией, Финляндией и Швецией. При этом по сравнению с 1991 г. абсолютные значения выпадений окисленной серы от российских источников на территории Норвегии уменьшились на 28%, Финляндии на 33%, Швеции на 19%. Со всеми остальными странами у России эти годы был "отрицательный баланс" в обмене трансграничными выпадениями окисленной серы, окисленного и восстановленного азота.

В общем обмене трансграничными выпадениями подкисляющих веществ со всеми государствами, являющимися Сторонами Конвенции, Российская Федерация имела в 1997 г. по окисленной сере соотношение 1:5 (т. е. на территории России от других государств – Сторон Конвенции – окисленной серы выпало в 5 раз больше, чем от России в целом в этих странах). Максимум в этом соотношении был отмечен в 1994 г. – 1:8,6, а минимум в 1996 г. – 1:3,2. По окисленному азоту это соотношение в 1997 г. составило 1:6,4 (максимум в 1994 г. – 1:9,4; минимум в 1996 г. – 1:3,2), по восстановленному азоту в 1997 г. – 1:6,2 (максимум в 1994 г. – 1:9,2; минимум в 1996 г. – 1:3,6).

Оценка трансграничного загрязнения территории России другими вредными веществами, подпадающими под действие Конвенции – тяжелыми металлами и стойкими органическими соединениями (свинцом, кадмием, ртутью, полициклическими ароматическими углеводородами, гексахлорбензолом, полихлорированными бифенилами, диоксинами и фуранами) – в 1998 г. программой ЕМЕП не проводилась из-за отсутствия надежных официальных данных по выбросам этих веществ во всех странах, являющихся Сторонами Конвенции, однако Протоколы с обязательствами по борьбе с этими загрязняющими веществами в 1998 г. были подписаны 35 странами. Несмотря на большие послабления, сделанные в этих Протоколах по обязательствам для стран с переходной экономикой, Российская Федерация не подписала эти протоколы ввиду наличия сложных финансово-экономических проблем.

Состояние озонового слоя Земли

В 1998 г., в отличие от ряда последних лет, общее содержание озона (ОСО) над территорией Российской Федерации характеризовалось значениями, близкими к средним многолетним. Тем не менее, в отдельные периоды наблюдался некоторый дефицит озона.

В январе среднемесячные значения ОСО над всей территорией России были близки к средним многолетним. Максимальный дефицит среднемесячных значений ОСО наблюдался над Якутском и не превышал 10%. Практически весь январь (за исключением нескольких дней) над районами юго-запада Сибири наблюдались повышенные значения ОСО. На этом фоне регистрировалась однодневная аномалия, например 2 января в Воронеже.

В феврале среднемесячные значения ОСО над всей территорией России также были близки к средним многолетним. Наибольший дефицит ОСО наблюдался над Архангельском, где среднемесячные значения не превышали 12%. Во второй половине февраля наблюдались пониженные, вплоть до аномальных, значения ОСО над ЕТР, Сибирью и Дальним Востоком. В отдельные дни (как правило, на фоне периодов пониженных значений ОСО) регистрировались аномальные значения дефицита ОСО во Владивостоке (25 февраля), Большой Елани (25–26 февраля). В конце первой декады повышенные значения ОСО (до 25%) регистрировались над севером ЕТР.

В марте среднемесячные значения ОСО над всей территорией были близки к средним многолетним. С первых чисел марта пониженные значения ОСО наблюдались над Якутией, а со второй половины месяца до середины третьей декады – над Северным Уралом. Повышенные значения ОСО наблюдались во второй пятидневке над северо-западом ЕТР (до 25%).

В апреле среднемесячные значения ОСО над всей территорией были близки к средним многолетним. Дефицит среднемесячных значений ОСО не превышал 6% (Южный Сахалин). В начале второй декады пониженные значения ОСО регистрировались и над регионами Кавказа. Практически весь апрель над регионами Западной Сибири, Урала, центральной и восточной частью ЕТР наблюдались повышенные значения ОСО с превышениями порога аномальности в отдельные дни: 13 апреля над Москвой, 21 апреля над Омском.

В мае среднемесячные значения ОСО над всей территорией России были близки к средним многолетним. Дефицит среднемесячных значений на превышал 5%. Над Владивостоком в течение месяца преобладали пониженные значения ОСО, а 7 мая дефицит ОСО превысил порог аномальности (28%); 27 и 28 мая двухдневная аномалия с дефицитом озона –18% регистрировалась и на станции Марково.

В июне среднемесячные значения ОСО над всей территорией России были близки к средним многолетним. Дефицит не превышал –7% (Гурьев, где практически в течение всего месяца ОСО было пониженным). Однодневные аномальные понижения относительно климатических норм регистрировались в Цимлянске 10, 18 и 21 июня и на станции Печора 15 июня; однодневные положительные аномалии отмечались 4 июня в Якутске (18%), 22 июня в Самаре (19%) и 27 июня в Иркутске (16%).

В июле среднемесячные значения ОСО над всей территорией были близки к средним многолетним. Практически весь июль наблюдались повышенные значения ОСО над Восточной Сибирью, Уралом, центральной, восточной и северной частями ЕТР. В отдельные дни они превышали порог аномальности. Дефицит среднемесячных значений ОСО наблюдался во Владивостоке и не превышал –7%; 8, 14, 19 и 28 июля дефицит ОСО превышал уровень аномальности (–17, –17, –17 и –24% соответственно).

В августе почти над всей территорией России среднемесячные значения ОСО превышали средние многолетние, за исключением Центральной Сибири, где они были несколько ниже нормы. В Центральной Сибири дефицит ОСО не превышал –5% (Красноярск). В отдельные дни отрицательные аномалии регистрировались на станции Оленек (13 августа, –17%). Почти весь август регистрировались повышенные значения ОСО в Санкт-Петербурге, Москве, Владивостоке, Большой Елани. В Санкт-Петербурге и Москве превышение среднемесячных значений ОСО над средними многолетними составило 10 и 11% соответственно.

В сентябре среднемесячные значения ОСО над территорией России были близки к средним многолетним, за исключением станции Оленек, где превышение составило 13%. Повышенные ежедневные значения ОСО наблюдались над Центральной и Восточной Сибирью, центром ЕТР и в отдельные дни превышали порог аномальности (в Москве 2 сентября, 19%). Дефицит среднемесячных значений ОСО не превышал –9% (Петропавловск-Камчатский). Однодневные аномалии наблюдались в Цимлянске, Владивостоке.

В октябре среднемесячные значения ОСО над всей территорией были близки к средним многолетним. Небольшое постоянное превышение климатических норм по ежедневным значениям наблюдалось в первой половине месяца над Якутией и севером Восточной Сибири, во второй – над центральными и северо-западными районами ЕТР.

В ноябре среднемесячные значения ОСО практически над всей территорией были выше средних многолетних. Над восточными районами ЕТР, Средним Уралом и Западной Сибирью зарегистрировано аномально сильное превышение среднемесячных значений над климатическими нормами (Самара, 13%; Екатеринбург, 13%; Омск, 13%).

В декабре среднемесячные значения ОСО над всей территорией России были близки к средним многолетним. Небольшое постоянное превышение климатических норм ежедневными значениями наблюдалось в первой половине месяца над южными и западными районами ЕТР, а в третьей декаде – над северными и центральными.

Отклонения среднегодовых значений от климатических норм на большинстве станций были положительными и в основном не превышали 5%. И в целом за 1998 г. и в критический период самых значительных отрицательных аномалий ОСО за несколько предыдущих лет (середина февраля – середина апреля) ОСО над Россией и прилегающими территориями было близко к "нормам" 70-х годов и даже несколько их превышало.

Таким образом, неблагоприятных по ОСО зон на территории России в 1998 г. не было. Необычное для последних лет поведение ОСО над Россией зимой – весной 1997–1998 гг. можно отнести к естественным и антропогенным вариациям. Первые носят характер флуктуаций, восстановление какого-то уровня – вопрос времени. Антропогенное воздействие (например, выбросы парниковых или озоноактивных газов) имеет "однонаправленный" характер и без природоохранных мероприятий ведет к необратимому смещению равновесия в сторону потепления тропосферы и похолодания стратосферы в случае парниковых газов и в сторону меньшего содержания стратосферного озона в случае озоноактивных веществ, тем более, что мощность антропогенных источников хлора в стратосфере превышает мощность естественных.

Результаты расчетов поведения ОСО по двухмерной модели с учетом фактического изменения со временем в 1979–1997 гг. площади поверхности жидкого сульфатного аэрозоля, гетерогенных реакций на нем и влияния волновых флуктуаций температуры на скорость реакций показали, что современные представления о химическом механизме понижения общего содержания озона на широтах 40–600 с. ш. соответствуют имеющимся наблюдениям. Вызываемые планетарными волнами флуктуации температуры вносят значительный вклад в рассчитанное уменьшение озона вследствие реакций на жидком сульфатном аэрозоле при температурах около 200–210 К (в зависимости от давления водяного пара), особенно после сильного извержения. Поэтому восстановление озона в последующие годы будет зависеть не только от скорости понижения содержания хлора в стратосфере, но и от тренда и флуктуаций температуры, вулканической активности и от изменения стратосферного сульфатного аэрозоля (без учета влияния вулканической активности).

Рост антропогенного хлора в стратосфере вызывает понижение уровня глобального ОСО. Другое антропогенное воздействие – повышение содержания парниковых газов, с одной стороны, должно приводить к некоторому увеличению содержания озона из-за понижения скорости газофазного разрушения озона при понижении температуры стратосферы, с другой стороны, при этом увеличиваются скорости разрушения озона в результате активации хлора в гетерогенных реакциях на сульфатном аэрозоле и полярных стратосферных облаках. По-видимому, второе влияние сильнее, во всяком случае, в высоких широтах. Среди естественных причин можно указать влияние изменений солнечной и вулканической активности и динамики атмосферы.