Аннотация результатов, полученных в 2019 году
1.1. Количественные данные об объемах и структуре эмиссий автотранспорта с анализом факторов, влияющих на эмиссии. Выявлены сдвиги в факторах, определяющих специфику пространственного распространения загрязнения от автотранспорта. Главной характеристикой является транспортно-планировочная структура на уровне города, округа и района. Основным трендом последних лет стало усиление равномерности загрязнения от автотранспорта, которое обусловлено программой строительства нового жилья и масштабными проектами трансформации районов Москвы, способствующими увеличению связности города. Административные решения по сокращению интенсивности движения транспорта в центральных районах города также способствуют сокращению территориальной дифференциации загрязнения. Для определения степени загрязнения атмосферы внутри ареалов рассчитан показатель плотности вредных выбросов (тонн/км2 в год). Расчеты проводились в несколько этапов: 1) оценка интенсивности движения по авторской методике, позволяющей рассчитать структуру и плотность потока без проведения прямых измерений; 2) расчет выбросов в атмосферу учитывал удельный пробеговый выброс, структуру потока, среднесуточную интенсивность движения, поправочные коэффициенты на работу климатических систем автомобиля, дорожные условия и сцепление с покрытием, среднюю скорость движения, протяженность участка автомагистрали, протяженность очереди автомобилей перед запрещающим сигналом светофора и длину соответствующей зоны перекрестка; 3) расчет ареалов воздействия от автотранспорта на основе методики ОНД-86. Итог данной методики – ареал распространения выброса от участка автомагистрали. Таким образом определяется суммарный индекс плотности автотранспортного загрязнения для исследуемых ареалов, которых на территории Москвы в пределах МКАД выделено более 93 тысяч. Анализ факторов позволил выявить основные тенденции в динамике плотности выбросов в атмосферу от автотранспорта за последние 7 лет: - на территории Москвы наблюдается общее снижение плотности вредных веществ, поступающих в атмосферу города. Если с начала 2000 гг. на 40% территории плотность загрязняющих выбросов оставалась неизменной, в пределах 1000-3000 т/км2*год, то за последние 7 лет масштабное дорожное строительство, развитие общественного транспорта, улучшение структуры автопарка привели к тому, что на 70% территории города плотность выбросов не превышает 500 т/км2*год; - происходит уменьшение амплитуды колебаний плотности выбросов в атмосферу (в 1,5 раза), что привело к более равномерному загрязнению окружающей среды города. Так, в предыдущие периоды прослеживалась очень высокая концентрация загрязняющих веществ в пределах Садового кольца, а в 2017 г. кроме общего снижения концентрации загрязняющих веществ можно заметить перераспределение вредных веществ от автотранспорта между территорией Садового кольца и ТТК. Динамика загрязнения атмосферы от автотранспорта стала результатом совместного воздействия трансформационных и унаследованных факторов. Унаследованное развитие проявляется в структуре автопарка (доля устаревших отечественных автомобилей сокращается, но пока еще велика, особенно с учетом подмосковного транспорта), особенностях планировочной структуры города, количестве мостов, ширине дорог в центральной части, уровне связанности дорожной сети, повышенной роли транзитных функций и др. 1.2. Особенности химического состава эмиссий автотранспорта. В состав выхлопных газов, как правило, входят макроэлементы (CO2, H2O, O2, N2, H2), продукты неполного сгорания и неконтролируемые выбросы (SO2 , SO42- , альдегиды, NH3 и взвешенные частицы, а также амины, нитрозамины, гидроген цианид, фенолы, H2S, карбонил сульфиды, серосодержащие органические вещества, галогены, металлические частицы (включая редкоземельные металлы). Однако одними из наиболее опасных для здоровья человека веществ, входящих в состав выбросов, являются полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и тяжёлые металлы (ТМ). Для дизельных двигателей характерна пониженная концентрация газообразных примесей, но значительно большее содержание взвешенных частиц в выбросах по сравнению с бензиновыми. Преимущество дизельных двигателей в том, что они имеют больший энергетический выход и потребляют меньше топлива и выбрасывают меньше загрязнителей всех классов, чем бензиновые. Вещественный состав частиц дизельных выхлопов: 71% элементарный углерод, 24% органические вещества (адсорбированные), 3% сульфаты, 2% другие компоненты (оксиды металлов). Из металлов в выбросах могут присутствовать Fe, Ca, Zn, Pb, Pt и др. Органические загрязнители воздуха делятся на две фазы: связанные со взвешенными частицами и содержащиеся в газовой фазе. В выбросах дизельных двигателей доля ПАУ, адсорбированных на взвешенных частицах, составляет 40%, нафталин и аценофтен преобладают в газовой фазе (99 и 73%). Высокомолекулярные ПАУ преобладают во взвешенных частицах. У дизельных двигателей преобладают 2-3-кольчатые ПАУ, у бензиновых двигателей – нафталин, флуорен, бенз(е)пирен, аценофтилен, пирен, аценофтен. В среднем 80% во всех выбросах занимают легкие ПАУ, из которых 60% приходится на нафталин. Одной из самых опасных фракций являются частицы PM2,5, выбросы которых у бензиновых двигателей составляют 361-1020 мкг/л топлива. Во взвешенных частицах преобладают легкие ПАУ. В частицах PM2,5 2-3-кольчатые ПАУ составляют 67%, 4-кольчатые – 19%, и тяжелые ПАУ – 15%. Тяжелых ПАУ больше в бензиновых выхлопах, чем в дизельных. После попадания в атмосферу ПАУ подвергаются фотоокислительным процессам с OH, NOx, O3 с образованием более токсичных окси- и нитро-ПАУ. Во взвешенных частицах дизельных выхлопов самыми реактивноспособными с NO2 являются пирен и бенз(а)пирен. Источниками ТМ, связанных с автотранспортом, являются горение топлива, износ тормозных колодок и коррозия металлических частей. Из-за коррозии двигателя и выхлопной системы в выбросах присутствует Fe, Zn, Cd, Cu и Ba. Окисление смазочных масел ведёт к последующей коррозии ТМ с высвобождением Zn, Cu, Cd, Ni, Cu и Mo. Pb широко использовался как антидетонирующая добавка к бензину до 2000 гг., в настоящее время в качестве добавки используется Mg. С введением каталитических нейтрализаторов в окружающей среде стали накапливаться металлы группы Pt (Pd, Rh, Ru, Ir, Os). Все металлы связаны со взвешенными частицами. На крупных трассах размеры частиц обычно <0,1 мкм, при движении внутри города средний размер частиц увеличивается до 5 мкм. Дизельные выхлопы содержат 2 типа частиц: углеродистые (сажа) и металлические частицы. Металлические частицы состоят из Fe с примесью Mn, Cr и следовыми количествами Sb, а углеродистые частицы обогащены Al, B, Ba, Cr, Cu, Fe, Na, Ni и Zn. Исследования 20 моделей дизельных автобусов выявило преобладание в выхлопах крупных частиц (PM50), что связано с большими объёмами двигателей. В элементном составе всех частиц преобладал Zn, высокие концентрации были характерны также для Al, Cd, Cu, Fe, Mg, Ni, Pb. Почти треть источников PM2,5 в придорожной зоне обусловлено тяжёлыми автомобилями, что можно объяснить использованием на грузовиках и автобусах органических колодок с примесью Cu и Ba, и большей интенсивностью пыления от тяжёлого транспорта. Выхлопы автомобилей являются важным источником ПАУ и ТМ в атмосферном воздухе. Дизельные двигатели в целом выбрасывают меньше газообразных загрязнителей, чем бензиновые, но больше взвешенных частиц и ассоциированных с ними металлов и тяжёлых ПАУ. Основными металлами в выбросах автомобилей являются Fe, Ca, Zn, Ba, Cu, Mg, при истирании тормозных колодок поступают Fe, Ba, Cu, при истирании шин – Zn и Sb, с эрозией дорожного полотна – Pb, Cr, Al, Cd. В выхлопах преобладают легкие ПАУ, в особенности нафталин. При работе дизельных двигателей образуется меньше ПАУ, чем у бензиновых, которые имеют большую долю тяжёлых ПАУ. Вклад автомобилей в выбросы ПАУ в составе частиц РМ10 и РМ2,5 оценивается в 61,7% и 62,2% соответственно, тогда как вклад ПАУ, образующихся при износе дорожного покрытия, тормозных колодок и шин, составляет 22,1% и 19,3%. 2. Уровень загрязнения дорожной пыли Москвы большинством ТММ определяется ее гранулометрическим составом и содержанием оксидов Fe и Mn, то есть наличием сорбционно-седиментационного и хемосорбционного геохимических барьеров соответственно. С увеличением доли физ. глины в дорожной пыли возрастает концентрация Sb, Cd, Cu, Ba и уменьшается у Cu, Pb, Bi, As. Положительная связь между глинистой фракцией и содержанием поллютантов указывает на их поступление от техногенных источников или при выдувании тонких частиц РМ10 из придорожных почв, а отрицательная – на поставку элементов с частицами песка. Хемосорбционный барьер обусловливает накопление в дорожной пыли Sb, Cd, Mo, Zn, Sn, Cu, W, Bi, Ba. Аккумуляция Pb, Cd, Zn, Sn, W, Ba связана с наличием органоминерального барьера. Накопление ТММ в дорожной пыли сильно зависит от интенсивности антропогенного воздействия (АВ), что подтверждается связью концентраций ТММ с типом дороги и с интегральным индексом АВ (для Pb, Cd, Ba, As), а также с удельной электропроводностью (для Sb, Mo и Bi), которая отражает присутствие в пыли большого количества водорастворимых соединений техногенного происхождения. Геометрия городских каньонов – важный фактор распределения в дорожной пыли Москвы всех ТММ, кроме W. Это связано с активным продуванием дорог в направлении движения транспорта. Здания выступают в роли механических барьеров, препятствующих движению воздуха в перпендикулярном к транспортному потоку направлению. В результате частицы пыли интенсивно выдуваются за пределы каньонов в местах их прерывания, например, на перекрестках. Этот эффект выявлен у Pb при росте средней ширины каньона более 85,5 м и для Sb, Cd, Zn, Bi и As при увеличении средней высоты зданий, образующих борта каньона, больше 13,5-24,5 м. Однако каньонный эффект резко ослабевает при увеличении отношения высоты каньона к ширине. В высоких и узких каньонах (при отношении высоты к ширине более 0,19-0,42) перемещение воздушных потоков затруднено, что приводит к накоплению Cd, Mo, Zn, Bi, Cu и Sn в частицах дорожной пыли. Чем меньше прерывистых участков, тем больше выражен барьерный эффект. Эта ситуация характерна для Sb и Cd. Но для As рост прерывистости каньона приводит к увеличению концентраций As в дорожной пыли, так как основные источники этого металлоида – выбросы промышленных объектов и выдувание загрязненных As частиц городских почв. По этой же причине выявлена отрицательная связь между концентрациями As в дорожной пыли и средней длиной каньона. Для Mo характерна иная ситуация – при средней длине каньона > 1836 м увеличивается число участков со светофорами, заторами и т.д., что приводит к росту выбросов Mo, поступающего при истирании металлических частей автомобилей. На распределение ТММ в дорожной пыли Москвы также оказывает влияние ориентация каньона в пространстве. При западной и северо-западной ориентации каньонов концентрации Mo, Pb, Bi и Sb снижаются, поскольку в Москве летом преобладают ветры таких направлений. 3.1. Оценка уровней опасности неканцерогенных ТММ для здоровья населения. Расчет среднесуточного хронического поступления микрочастиц на фоновых территориях в организм взрослого и ребенка показал, что оно уменьшается в ряду Zn > V > Cr > Cu > Pb > Ni > Co > As > Sn > W > Mo > Sb > Bi > Cd и сильно варьирует в зависимости от элемента от 1,7 * 10-8 до 1,2*10-4 мг кг-1∙сут. Совершенно иная картина наблюдается в городских ландшафтах. Из-за поступления ТММ с продуктами эксплуатации автотранспорта и промышленности поглощение ТММ с частицами пыли в различных административных округах Москвы по сравнению с фоновыми значениями возрастает в 1,3-6,3 раза. В ЦАО установлены наивысшие средние значения этих показателей для Cr, Cd, Co, Zn и Sn; в ЮАО – As, Cu и Sb; в ЮЗАО – W и Mo; в СВАО – V и Bi; ЗАО – Pb. Поступление ТММ в дорожной пылью в организм человека зависит также от интенсивности движения: наивысшие средние значения для Cr, Co, Ni, V, Zn, Sn, W выявлены в микрочастицах, отобранных на ТТК; As, Pb, Cu, Mo – крупных улицах; Sb – МКАД; Bi – на радиальные шоссе. В организм взрослого человека пероральным путем поступает 60-64% всех исследуемых ТММ, а в организм ребенка – 95,6-96,2%. Оценка риска для здоровья населения с помощью суммарного индекса HI, учитывающего оба пути поступления загрязненных частиц пыли, показала, что наибольшее воздействие для взрослого населения, вне зависимости от округа, оказывают Cr, V, Co, Pb, Sb и W, на долю которых суммарно приходится 94-97%, а для детского – Sb, Co, Pb, Zn, Ni и Mo. По интегральному показателю административные округа г. Москвы можно расположить в порядке убывания HI: ЗАО > ЦАО > СВАО > ЮЗАО > ЮАО > ВАО > СЗАО > ЮВАО > САО. Повышенные содержания Cr, Pb, Sb, W, Zn, Ni и Mo также отмечаются в поверхностных горизонтах почв г. Москвы, что свидетельствует о поступлении данных элементов в результате антропогенного воздействия. Для Co и V установлены низкие контрольные дозы, что особенно проявляется при анализе детского населения. Во всех административных округах установлен низкий уровень опасности для здоровья для взрослых. Дети имеют более высокую восприимчивость к воздействию загрязнителей на единицу массы вследствие их физиологических и поведенческих особенностей. Наивысший уровень опасности для детей выявлен в ЗАО (HI = 1,25). 3.2. Оценка уровней опасности канцерогенных ТММ для здоровья населения. Анализ риска развития злокачественных опухолей под влиянием канцерогенных элементов показал, что на всей исследуемой территории он убывает в ряду Cr > Cd > As > Pb. Относительно фона в результате антропогенного воздействия резко возрастает (в 1,4 – 7,3 раза) риск развития злокачественных опухолей от Cr и Pb. Наивысшие средние значения риска имеет Cr в ЦАО, где он относится к среднему уровню. Практически все значения канцерогенного риска при поступлении пероральным путем для Pb и через контакт с кожей для As и Pb лежат ниже 10-6, что соответствует очень низкому уровню. Исключениями являются участки дорог в ЮАО. Анализ суммарного риска развития рака TR под влиянием четырех канцерогенных элементов показал, что среди двух рассматриваемых путей поступления наибольшее влияние оказывает контакт с кожей, на долю которого приходится от 30 до 62% TR. На территории г. Москвы среднее значение TR составляет 1.02*10-4, что соответствует высокому уровню риска, достигая максимальных значений в ЦАО. Основной вклад вносят Cr и Cd, на долю которых суммарно приходится от 38-98 % TR. Эти элементы вызывают рак легких, кожи, почек, печени, нарушения в строении ДНК и множество других заболеваний.Третьим по значимости является As, доля которого в локальных аномалиях составляет 60% от TR. 4. Радиальное и латеральное распределение валового содержания ТММ в гранулометрических фракциях фоновых почв Смоленско-Московской возвышенности; характеристика геохимической структуры овражной и балочной систем в бассейне р. Протвы. В средней части бассейна р. Протвы изучено влияние литогеохимических особенностей почвообразующих пород на гранулометрическое фракционирование Fe, Ti, Zr, Mn, Cu, Ni, Co, Cr, Pb, Zn во фракциях 1–0,25 мм, 0,25–0,05 мм, 0,05–0,01 мм, 0,01–0,001 мм, 0,001 мм гумусовых горизонтов почв литологически неоднородного оврага (покровные суглинки водосборной территории склонов и в днище сменяются супесчаными флювиогляциальными отложениями) и литологически монолитной балки, сложенной суглинками. Во фракции 1-0,25 мм почв оврага относительно других фракций концентрируется Fe, а в балке – Cu, Co, Mn. К этой фракции приурочен минимум Ti и Zr в обеих эрозионных формах. Во фракции 0,25–0,05 мм почв оврага минимально содержание Cu, Zn, Cr. Во фракции 0,05−0,01 мм обеих эрозионных форм концентрируется Zr; в балке выявлено минимальное содержание Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, а в овраге – Fe, Mn, Co, Ni. Фракция 0,01–0,001 мм обеих эрозионных форм характеризуется максимальным содержанием Ti, а в овраге – еще Cu и Pb. В илистой фракции обеих форм выявлена концентрация Zn, Ni, Cr, Mn, в овраге к ним добавляется Co, в балке – Pb, Fe, Cu. Вариабельность большинства металлов уменьшается в ряду песок→пыль→ил. Охарактеризовано содержание и радиальное распределение металлов в гранулометрических фракциях генетических горизонтов типичных почв юго-восточной части Смоленско-Московской возвышенности. Выявлено поверхностно-аккумулятивное распределение Mn, Co и Pb в почвенной массе и во всех фракциях, кроме крупной и средней пыли. Радиальное распределение Zr в составе всех песчаных фракций поверхностно-аккумулятивное, в мелко-пылеватой и в илистой фракциях – равномерное, в крупно- и среднепылеватой зависит от почвенного профиля. Радиальное распределение Fe, Ti, Cr, Ni, Cu отличается низкой контрастностью во всех фракциях. Поверхностно-аккумулятивное распределение более характерно для металлов в песчаных, мелкопылеватой и в илистой фракциях, что, вероятно, обусловлено биосорбционными процессами. Равномерное распределение или накопление металлов в нижней части профиля почв более типично в составе крупно- и среднепылеватых фракций. Максимальное сходство поведения большинства металлов обнаружено в почвенной массе и в илистой фракции, а минимальное – в почвенной массе и в крупной пыли, что подтверждает предположение об аллохтонном генезисе последней и ее слабом преобразовании в результате педогенеза. Проанализировано латеральное распределение металлов в гранулометрических фракциях гумусовых горизонтов почв типичных для ландшафтов Смоленско-Московской возвышенности гетеролитных водораздельно-долинной и водораздельно-овражной катен. В почвах водораздельно-овражной катены выявлено равномерное распределение содержания Fe, Pb, Zn, Cu в почвенной массе, Cu − во фракции 1–0,25 мм, Fe и Co − во фракции 0,05–0,01 мм. В гумусовых горизонтах почв водораздельно-долинной катены равномерно распределены Fe, Pb, Ni в почвенной массе, Pb – во всех гранулометрических фракциях, Ti – в илистой фракции, Zr – во фракции крупной пыли. В почве нижней части водораздельно-овражной катены снижается содержание Mn, Co, Zn, Ti, Zr во фракции крупного песка; водораздельно-долинной катены –Mn, Co, Zn, Pb в крупном песке и Zn, Zr, Pb – в илистой фракции. 5. Инструментальная база аэрозольного комплекса. Апробированные и тестированные методы анализа состава аэрозолей, определения ионной фракции, полиароматических соединений и элементов. Достижением первого года выполнения проекта явилось развитие научных основ и методов анализа аэрозольного состава атмосферы, создание инструментальной базы эффективной системы мобильного комплексного анализа загрязнений в сопряженных средах и ее применение для оценки степени загрязнения на основе анализа климатического трассера - черного углерода и экологически-опасных составляющих микрочастиц. В кооперации со специалистами глобальной сети наблюдений станций GAW создана система отбора микрочастиц РМ10, разработана технология аэталометрического анализа при проведении длительного мониторинга и кампаний вблизи источников, что указывает на высокую степень новизны при отсутствии системы мониторинга эмиссий черного углерода в городской среде мегаполиса. Адаптированы основы научного подхода к анализу состояния аэрозольной нагрузки, развиваемые на европейском уровне, в Европейской Кооперации в науке и технологии COST Action для оценки влияния множественных источников на качество воздуха мегаполиса. В рамках единого подхода к отбору и количественному определению массовых характеристик состава микрочастиц в атмосфере и осадках на территории фоновой городской станции – Метеорологической обсерватории МГУ (МО МГУ) проведены две сезонные измерительные кампании, в летние (июнь, июль) и осенние (сентябрь, октябрь, ноябрь) месяцы 2019 г. Полученные данные для концентраций черного углерода показали значительную суточную изменчивость и вариабельность в течение недели под воздействием эмиссий дизельного транспорта в ночное время и интенсивной энергетической нагрузки теплоэлектростанций в утренние часы во время отопительного сезона (с сентября по апрель). В летние месяцы характер суточного хода эмиссий микрочастиц при сжигании топлив в Московском мегаполисе меняется, сглаживается амплитуда суточного хода и исчезает утренний максимум. Анализ данных совместно с массовой концентрацией РМ10 позволил идентифицировать периоды максимального загрязнения эмиссиями от сжигания топлив до 25 %. Разработаны комплексные физико-химических методы характеристики микрочастиц, включая определение органического, ионного и элементного состава методами жидкостной хроматографии, капиллярного электрофореза, и методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Особое внимание уделено фундаментальным исследованиям многокомпонентного состава и микроструктуры источников сжигания природного газа, как одного из основных топлив, используемых в мегаполисе. Разработан подход к определению маркеров источников микрочастиц в загрязненной множественными индустриальными эмиссиями и продуктами сжигания топлив атмосферы, педосферы и гидросферы мегаполиса. 6.1. Ионный и изотопный состав атмосферных осадков отдельных снегопадов и дождей Выполнены измерения изотопно-кислородного и дейтериевого состава всех осадков 2019 г. по метеостанции МГУ, а также обобщение данных изотопно-кислородного состава всех осадков в Москве за 2015-2016 гг. Отбор проб осадков и определение их химического состава проводились в Метеорологической обсерватории МГУ имени М.В. Ломоносова (МО МГУ). Исследование выполнено для каждого случая дождя, снегопада или смешанных осадков. Проанализирован изотопно-кислородный состав всех осадков 2015-2016 гг. В течение 2015 г. были отобраны все случаи выпадения осадков (140 проб), в 2016 г. 154 пробы. Значения δ18О в атмосферных осадках Москвы в 2015 г. изменялись от –25.63‰ в декабре до –1.21‰ в мае, в 2016 г. изменялись от –28.943‰ в январе до +1.8‰ в апреле, обнаруживая закономерный сезонный ход с максимумом в апреле-июле и минимумом в декабре-январе. Средневзвешенные по количеству осадков среднемесячные значения δ18О коррелируют со среднемесячными значениями температуры воздуха, коэффициент корреляции составил 0.95. Для всех событий выпадения осадков в 2015-16 гг. коэффициент связи значений δ18О-t° составил 0.49‰/°С, а для среднемесячных средневзвешенных величин 0.5‰/°С с возрастанием достоверности линейной аппроксимации при переходе к среднемесячным значениям. Выраженное нарушение связи δ18О–t° было отмечено для февраля, мая и ноября 2015-16 гг. В мае это связано с испарением в подоблачном слое и происхождением воздушных масс. Процессы испарения приводили к потере влаги от 5 до 25%, что утяжеляло изотопный состав осадков от 1 до 6‰. Однако, не для всех дней испарение играло значительную роль. В феврале и ноябре изменение связи δ18О/t° связано с частой сменой воздушных масс и пестрой картиной происхождения влаги в этот период года. Минерализация отдельных эпизодов осадков в 2015 г. варьировала от 3.5 мг/л до 268.5 мг/л, максимальные значения до 145–175 мг/л отмечались в марте и апреле, 70% случаев выпадения осадков в 2015 г. на МО МГУ характеризовались величинами общей минерализации менее 30 мг/л, что соответствует средним многолетним для периода с 1982 по 2015 гг. Годовые значения всех ионов и минерализации в 2016 г. ниже, чем в 2015, поскольку в 2015 г. осадков было гораздо меньше, чем в 2016 г. (735 и 939,5 мм соответственно), т.е. в 2016 г. атмосфера очищалась более регулярно, и высокие концентрации ионов в пробах встречались гораздо реже. Особенно «чистыми» оказались холодные месяцы 2016 г.: значение средней минерализации, а также ионов сульфатов, гидрокарбонатов, кальция и магния оказались самыми низкими для холодных месяцев за все годы наблюдений. Это объясняется превышением количества осадков в эти месяцы по сравнению с многолетними наблюдениями почти на 100 мм. 6.2. Результаты измерений изотопно-кислородного состава речной воды р. Москвы и ее притоков Сетуни, Яузы, Раменки Отбор воды из р.Москва и ее притоков проводилось с 8.06 по настоящее время, 1 раз в неделю. Получены данные изотопного состава кислорода (δ18О, ‰) по образцам, отобранным в период с 8.06 по 5.11.2019 г. Значения δ18О в осадках варьировали в гораздо более широком диапазоне, чем в воде рек Москвы – от –1,22, –4 ‰ в июне до –14, –16‰ в ноябре, отмечено снижение значений δ18О от начала лета к началу ноября. Сопоставление данных по осадкам (осредненным за каждые 4 дня) и рекам г.Москвы показывает наличие слабого тренда, сопоставимого с осадками только для р.Яуза, для остальных притоков р.Москва и ее притоков рек Сетунь и Раменка тренд почти не выявлен. Это позволяет предположить, что реки Сетунь, Раменка и Москва в летне-осенний период 2019 г. получали интенсивное питание за счет грунтовых вод, средний изотопный состав которых в московском регионе составляет –10, –12 ‰. Более высокие значения δ18О, отмеченные для р.Яуза, объясняются большой площадью болот в водосборе в верхнем течении, вода которых характеризуется более высокими значениями изотопного состава, чем грунтовые воды. 6.3. Результаты аналитических измерений и характеристика сезонности распределения стабильных изотопов кислорода в снежной толще юго-запада Москвы Выполнены масс-спектрометрические измерения стабильных изотопов кислорода и водорода в снежной толще Москвы в конце зимы в 44 образцах из 11 профилей на территории МО МГУ, 26 образцах из 4 профилей на ул. Столетова, 30 образцах из 3 профилей на пойме р.Котловка. Проведен послойный отбор снежной толщи и анализ изотопного состава водорода и кислорода, выполнен анализ стабильных изотопов кислорода и водорода, проведено сравнение изотопного состава снега в шурфах. Значения δ18О в осадках в виде снега середины ноября 2018 по конец февраля 2019 г., отобранных в Метеообсерватории МГУ, варьировали от –9,99 до –23,59‰ (в среднем –17,72‰), минимальные значения были зафиксированы в декабре, наибольшие значения были характерны для ноября и февраля. Значения δ18О в снеге, отобранном в феврале-марте 2019 года на Западе и юго-западе Москвы, варьировали от –14,1 до –22,2‰. При этом значения снежном шурфе снизу-вверх вначале уменьшаются, а затем увеличиваются. Отбор снега на юго-западе Москвы (ул. Столетова) проводился трижды: 3 марта, 7 марта и 23 марта 2019. Третьего марта зафиксированы вариации δ18О в снежной толще: от –13,3 до –17,2 ‰ (среднее значение –15,6‰). Седьмого марта зафиксированы вариации δ18О в снежной толще: от –11,8 до –19,0 ‰ (среднее значение –16,3‰) . Двадцать третьего марта зафиксированы вариации δ18О в снежной толще: от –14,2 до –17,1 ‰ (среднее значение –15,8‰). Отмечена близкая динамика значений изотопного состава снега от нижних слоев к верхним, она совпадает с динамикой, отмеченной для осадков. 7. Методические основы анализа формирования потоков микрочастиц в поверхностных водах. Обобщение информации о речном стоке, источниках загрязнения и качестве воды в бассейне р. Москвы. Организация опорных станций и проведение гидролого-геохимических наблюдений по длине р. Москвы в основные фазы водного режима. Экспериментальные исследования трансформации веществ по длине речных систем в связи с массообменом в системе «поток–русловые отложения» на опорных постах В 2019 году была разработала и апробирована методология изучения потоков микрочастиц в бассейне р.Москвы и гидролого-геохимических условий их формирования и трансформации. Авторская методика отбора взвешенных наносов методом зонд-ловушки и дальнейшего их фракционирования позволила выделить в каждой из отбираемых проб наносов 4 фракции микрочастиц 1, 2,5, 5 и 10 мкм, в которых в дальнейшем производился анализ компонентного состава. На р. Москве и её ключевых притоках на всём протяжении от истока до устья организовано 64 опорные станции гидролого-геохимических наблюдений: 29 станций выше г. Москвы (из них 19 станций на р. Москве и 10 станций на её притоках), 11 станций в черте г. Москвы (из них 2 станции на р. Москве, 7 станций на её притоке – р. Сетуни, и 2 станции на притоках р. Сетуни), 24 станции ниже г. Москвы (из них 18 станций на р. Москве и 6 станций на её притоках). На всех опорных станциях организован отбор проб воды в основные фазы водного режима, а также донных отложений. Кроме того, на 4 опорных станциях на р. Москве (2 станции выше г. Москвы и 2 станции ниже г. Москвы), а также на всех 9 станциях в бассейне р. Сетуни в черте г. Москвы организованы экспериментальные наблюдения за потоками микрочастиц при помощи зонда-ловушки. В отбираемых пробах воды производятся определение содержания физико-химических параметров (содержание растворенного кислорода, рН, электропроводность), главных ионов, растворенных и взвешенных форм биогенных и органических веществ, а также элементного состава методом ICP-MS и ICP-AES. Все опорные пункты приурочены к предполагаемым наиболее существенным источникам трансформации вещественного стока по длине речных систем: местам впадения крупнейших или наиболее загрязнённых притоков, крупным населённым пунктам, пунктам выпуска сточных вод с городских очистных сооружений и т.п. По результатам гидролого-геохимических исследований в продольном изменении химического состава в р. Москве четко прослеживается влияние регулирования стока и сброса городских сточных вод. Повышенные концентрации загрязняющих веществ наблюдаются и в притоках р. Москвы, чьи водосборы охватывают территорию ниже по течению от г. Москвы (по сравнению с притоками, расположенными выше города). При этом сточные воды способствуют снижению содержания взвешенных веществ в реке. По результатам изучения сезонной изменчивости выявлено, что в период пониженной водности р.Москва обладает минимальной самоочищающей способностью, ввиду чего содержание загрязняющих веществ в ней значительно повышается.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Результаты определения физико-химических показателей и массовых концентраций основных групп поллютантов в микрочастицах РМ10, выделенных из проб аэрозолей, снега, воды, дорожной пыли и почв на фоновой территории и в пределах импактных зон Москвы сведены в единую базу данных. Основной блок базы данных «Исследования компонентов природной и городской среды в условиях мегаполиса и на фоновых территориях» включает 40 таблиц, сгруппированных по компонентам «Атмосфера», «Поверхностные воды», «Почвы», «Дорожная пыль». Общее число определений различных показателей, включенных в базу данных, на настоящий момент составляет 97148 определений. Разработана методика непрерывных измерений в атмосфере полной массовой концентрации взвешенных частиц с диаметром < 10 мкм (РМ10) и продуктов сжигания топлив транспортными и промышленными системами – черного углерода. Создана система отбора аэрозолей, позволяющая проводить суточный отбор проб в стандарте РМ10 для анализа их химического состава. Для определения элементного состава, неорганических ионов и полиароматических углеводородов (ПАУ) усовершенствованы методы аналитической химии. Проанализированы результаты одновременных измерений массовой концентрации РМ10, черного углерода и элементного состава аэрозолей в ходе проведенных на Метеорологической обсерватории (МО) МГУ кампаний в весенний сезон 2017 и 2018 гг., летний и осенний сезоны 2019 г. и зимой 2020 г. Выполнена оценка варьируемости концентраций совместно с измерениями метеорологических параметров и розы загрязнения. На основе статистических методов впервые идентифицированы основные факторы, определяющие химический состав атмосферы и его изменение под воздействием источников эмиссий в городе и вследствие весенних пожаров вокруг Москвы. В период 2008-2018 гг. объем выбросов в атмосферу мегаполиса на 65% определялся влиянием 13-ти действующих ТЭЦ и котельных и еще на 20-30% - влиянием НПЗ. В структуре выбросов города почти 50% составляют NOx, 15% СО, как следствие доминирования ТЭЦ на газе, 16% - SO2 и 11% - летучие органические соединения, поступающие в основном от нефтепереработки. В ЗАО значимыми источниками загрязнения являются ТЭЦ и котельные, размещение которых определяет рейтинг муниципальных районов и устойчивость загрязнения. Ни одна из промзон ЗАО не характеризуется сокращением уровня воздействия более 41%. Индекс интенсивности использования территории промзон г. Москвы заметно снизился в результате замещения торговыми, офисными, транспортными и сервисными, но ПЗ «Очаково» остается повышенным. Наличие тепловой станции является ключевым фактором сохранения промышленного влияния. Проанализированы полученные ранее данные о химическом составе поверхностных горизонтов почв и дорожной пыли (летний сезон), а также снежного покрова (зимний сезон) на территории ЮВАО Москвы. Пробы дорожной пыли отбирались на дорогах разной крупности, почв и снега – рядом с точками опробования пыли. Исследование химического состава проб разных компонентов городской среды позволило оценить сезонную изменчивость загрязнения окружающей среды в юго-восточной части мегаполиса. РМ10 дорожной пыли и поверхностных горизонтов почв, а также микрочастицы снежного покрова в ЮВАО более чем в 10 раз по сравнению с фоном обогащены Sb, Zn, W, Cd, Sn, Bi; повышенные концентрации установлены для Cu, Pb, Mo, Ca. Автотранспорт активно поставляет в окружающую среду Sb, Zn и W, поскольку именно эти ТММ интенсивнее всего накапливаются в дорожной пыли. В частицах РМ10 почв и микрочастицах снега наиболее значительна аккумуляция Cd. На всех дорогах суммарное обогащение РМ10 дорожной пыли ТММ более выражено, чем РМ10 почв и микрочастиц снега на территории ЮВАО. Лишь во дворах жилых домов суммарное обогащение ТММ микрочастиц снега примерно на 15% больше, чем РМ10 дорожной пыли из-за резкого ослабления воздушной миграции поллютантов во дворах, где значительно усиливается выпадение частиц из атмосферы. При изучении распределения ПАУ в дорожной пыли Москвы особое внимание уделено бенз(а)пирену (БаП). Детальную оценку загрязнения пыли группой ПАУ проводили на примере ЮВАО Москвы, в котором расположено большое число промышленных предприятий, включая нефтеперерабатывающий завод в Капотне. Среднее содержание БаП в дорожной пыли Москвы составило 0,25 мг/кг, максимальное значение (1,02 мг/кг) зафиксировано в Центральном округе. ЮВАО имеет наименьшее (0,12 мг/кг) среднее содержание БаП в пыли. Это связано с преобладанием легких ПАУ в нефти, а также с малой сорбционной способностью дорожной пыли на юго-востоке Москвы. 54% проб дорожной пыли отличаются 10-кратным превышением ПДК БаП. В дорожной пыли ЮВАО доминируют гомологи нафталина, дифенил и фенантрен, на которые в сумме приходится более 80% всех ПАУ. Из тяжелых ПАУ наиболее высокие концентрации имеют бенз(ghi)перилен с максимумом во дворах и хризен с максимумом на малых дорогах. Пересчитанные на БаП данные показали превышение российского норматива по бенз(а)антрацену в 21 раз и бенз(ghi)перилену в 1,2 раза, что говорит о чрезвычайно опасной экологической ситуации в ЮВАО. Оценка уровней опасности БаП в дорожной пыли для здоровья населения показала, что значения индексов среднесуточного хронического поступления микрочастиц различными путями в организм взрослого и ребенка сильно варьируют. Значения среднесуточного хронического потребления загрязненной почвы ADD в различных округах Москвы по сравнению с эталонными значениями возрастают в 1,1-45 раз. Показатель ADD уменьшается в ряду САО> СВАО> ВАО> ЦАО> ЮАО> ЗАО> ЮЗАО> СЗАО> ЮВАО. Наблюдается сильная дифференциация ADD в зависимости от интенсивности движения с максимумами на МКАДе и радиальных шоссе в ВАО, на ТТК – в ЮВАО, на крупных улицах – СВАО, на средних – ЮАО, на мелких – САО, а во дворах – в ЦАО. Проглатывание частиц пыли с пищей и др. является основным путем поступления БаП как у взрослого человека, так и у ребенка. У взрослого пероральным путем поступает 90,6% БаП, у ребенка – 93,3%, а через контакт с кожей 9,3% и 6,7%, соответственно. Средние значения индекса опасности БаП для взрослого человека во всех округах относятся к низкому уровню. Анализ риска развития злокачественных опухолей под влиянием БаП показал, что относительно эталона показатель TR, учитывающий все пути поступления микрочастиц в организм человека, возрастает в среднем от 4.2 до 32 раз и сильно варьирует по округам Москвы. Загрязнение дорожной пыли ТММ в Москве неравномерно. Центры аномалий располагаются в центральной (Sb, Pb, Zn, Cd, Sn, Bi), восточной (Pb, Mo, W, Bi), западной (Sb, Pb), южной (Cu, W) и северной (Cu, Sn, Mo) частях города. На фоне остальных округов выделяются ЦАО с повышенными уровнями Zn в дорожной пыли и ЮАО – Cu. Суммарное загрязнение дорожной пыли Москвы ТММ уменьшается в ряду: СВАО > ЮАО > ЗАО > ЦАО > ЮЗАО > ВАО > ЮВАО > СЗАО > САО. При низком суммарном уровне опасности загрязнения пыли ТММ во всех округах на юге обнаружены аномалии с высоким уровнем опасности, а на западе – с очень высоким. Важным фактором распределения всех ТММ, кроме Mo и Bi в частицах РМ10 дорожной пыли Москвы является геометрия городских каньонов. Каньонный эффект, связанный с активным продуванием дорог в направлении движения транспорта, приводит к снижению концентраций ТММ в РМ10 и проявляется у Cd и Pb при росте ширины каньона. С ростом автопробега в каньонах в частицах РМ10 растут концентрации K, Cu, Bi, а с ростом выбросов транспорта – Cr, Zn, Mo, Sb. Основные механизмы фиксации ТММ во фракции РМ10 связаны с формированием геохимических барьеров: щелочного (Co, Ni, Cu, Ba), сорбционно-седиментационного (K, Cr, Ni, Zn, Mo, Sn, Sb, Ba, Bi), хемосорбционного (Co, Mo, Sn, W) и органоминерального (W и Pb). Сравнение фракционной структуры ТММ в микрочастицах дорожной пыли восточной (промышленной) и западной (транспортной) частях Москвы показало, что в ЗАО в пределах малых и средних дорог основная масса всех ТММ содержится в частицах РМ>50, роль которых постепенно снижается при увеличении транспортного потока. В ВАО, в отличие от ЗАО, с ростом интенсивности движения транспорта доля, связанная с фракцией PM>50, у большинства ТММ увеличивается, а с РМ1-10 и РМ10-50 – уменьшается, не изменяясь в РМ1. В обоих округах обогащение всех фракций дорожной пыли Cd, Sb, Zn, Sn, Cu, Pb, W, Bi и Mo указывает на поступление этих ТММ с выбросами транспорта. Для восточной части Москвы характерны повышенные уровни обогащения Sb, Mo и Bi из-за существенного вклада промышленных источников. В западной части города из-за интенсивного воздействия транспорта уровни обогащения пыли Pb, Cu, W, Zn и Cr выше, чем в ВАО. Исследовано соотношение растворенных и взвешенных форм ТММ в снеге рядом с дорогами разной крупности в западной части Москвы. В придорожном снеге ЗАО влияние техногенных источников приводит к значительному росту доли взвешенных форм ТММ относительно фона. Она составляет > 90% у Sn, Ti, Bi, Al, W, и Fe, 80-90% – Pb, V, и Cr, 50-80% – Rb, Mo, Mn, As, Co, Cu, Ba, Sb, Mg, и Zn. В растворенной фазе преобладают K, Ni, Cd, Sr, Ca и Na. Рядом с МКАД отмечена наибольшая доля взвешенных форм всех ТММ. Средние дороги, как и МКАД, характеризуются значительной долей взвешенных форм Sn, Ti, Bi, Al, W, Fe, Pb, V, Cr и Mo и относительно небольшой – для Zn и Cd. В снеге на МО МГУ и во дворах с автостоянками по сравнению с дорогами на 10% и более возрастает доля растворенных Cd, K, Zn, Mg, Ba, Cu, Rb. Концентрации веществ в выбросах Очаковской ТЭЦ находятся в пределах допустимого уровня. Наибольшие концентрации у оксидов азота. Пространственное распределение среднегодовых концентраций существенно отличается от распределения максимально-разовых, наблюдаемых при опасных скоростях ветра. К северо-востоку на удалении 2-2,5 км формируется зона с концентрацией веществ, превышающей в >7 раз среднее значение. В условиях опасных скоростей ветра превышение концентраций на удалении 1,5-6,5 км составляет 6 раз. При этом для быстро оседающих взвешенных частиц максимум концентрации достигается ближе к источнику (2-2,5 км), а для хорошо рассеивающихся оксидов азота, диоксида серы и оксида углерода – на расстоянии 5,5-6,5 км. Выполнен анализ изотопно-кислородного и дейтериевого состава 281 случаев выпадения осадков в 2017-2018 гг. и в 2014-2016 гг. Наиболее изотопно тяжелые осадки выпадали в июне и августе 2017 г. и мае и июле 2018 г., самые легкие в конце октября 2017 и в январе 2018 г, обнаруживая закономерный сезонный ход с максимумом летом и минимумом зимой. Для осадков 2017-2018 гг. определен коэффициент, равный 0,38 ‰/°С. Основными источниками осадков являются районы северной Атлантики, Атлантического океана в секторе от 45 до 40° с.ш., Средиземное море и внутриконтинентальные районы южной Европы и сектор, включающий акваторию Черного моря и внутриконтинентальные районы к югу от Москвы. Проанализированы стабильные изотопы кислорода и плотность снега в снежной толще на МО МГУ, формировавшейся с ноября 2018 по февраль 2019 г. В нижних слоях снежной толщи средние значения δ18О соответствует изотопному составу снега, выпадавшего до середины января. В верхней половине изотопные значения близки к среднему значению для снега, выпадавшего со второй половины января до конца февраля. Максимальная плотность отмечена в средней части снежной толщи. Продолжен еженедельный отбор воды из р.Москвы и ее притоков – рек Сетунь, Раменка и Яуза и анализ изотопно-кислородного состава воды рек. Изотопный состав осадков демонстрирует большие вариации, чем вода рек г.Москвы при общей тенденции к увеличению или уменьшению. Значения δ18О воды всех рек снижались с начала ноября по начало марта в среднем на 1,2–1,5 ‰, что соответствует увеличению грунтового питания рек в зимнее время. Заметное повышение значений δ18О в воде рек отмечено с конца июня по начало сентября, что отражает сезонность в осадках и повышение доли поверхностного стока в питании рек. Отдельные отрицательные изотопные пики в воде рек обусловлены влиянием обильных изотопно легких осадков. Проведен цикл гидролого-геохимических наблюдений на р. Москвы от истока до устья и в ее бассейне на 73 станциях: 29 выше г. Москвы (19 на р. Москве и 10 на её притоках), 20 в черте г. Москвы (8 и 12), 24 станции ниже г. Москвы (18 и 6). Дана характеристика гидрогеохимического режима р. Москвы, её притоков и модельного бассейна р. Сетунь в разных синоптических условиях 2019 и 2020 гг. Измерения охватили в том числе период прохождения экстремальных ливневых паводков, когда по данным МО МГУ только за 29-31 мая выпало 103 мм осадков. Измеренные расходы воды на р. Сетуни 01 июня 2020 г. соответствовали 3 % обеспеченности в нижнем течении (18 м3/с). Взвеси урбанизированного бассейна в целом 2 раза мельче средней крупности взвешенных наносов рек мира. Средний диаметр взвешенных наносов р. Сетунь изменяется от 0.011 до 0.164 мм и составляет в среднем 0.044 мм, при этом среднемировом значении 0,087 мм. В целом для периода весеннего половодья также характерна более высокая вариабельность концентраций тяжелых металлов и металлоидов. Характерным проявлением антропогенного преобразования химического состава р.Сетунь являются совершенно не характерные для природных условий крайне высокие концентрации фосфора и общего азота в период летней межени, практически в 2 раза превышавшие аналогичные значения для половодья. Реакция на синоптические воздействия гидролого-геохимического режима речного потока осложняется высокой интенсивностью пульсаций концентрации взвешенных частиц, проявляющейся в усилении вклада макротурбулентных изменений мутности. Определены уровни природной вариабельности физико-химических свойств горизонтов А и В текстурно-дифференцированных фоновых почв Московского региона (подзолистых и дерново-подзолистых южной части Валдайской возвышенности), а также их элементного состава, включая подвижные формы химических элементов. В гумусовом горизонте А (дерново-)подзолистых почв автономного ландшафта установлена низкая вариабельность величины рН, содержания 5 гранулометрических фракций, а также Cr, Cs, Li, Mg, Ni, V, W и большинства редкоземельных элементов. Средняя вариабельность свойственна содержанию гумуса и широкому спектру макро- (Ca, Fe, K, Na, Ti) и микроэлементов (As, B, Cd, Co, Cu, Mo, Pb, Rb, Sb, Sn, Sr, Ta, Th, U, Zn, Zr) и отдельным редкоземельным элементам (Gd, Hf, La, Lu, Nb, Tl), высокая вариабельность характерна для валовых Ag, Al, Ba, Ba, Bi. Для подвижных форм получены ряды, отличающиеся от валовых концентраций элементов существенно более высокой вариабельностью. Установлена значимая сезонная вариабельность содержания гумуса и значений pH фоновых почв, а также элементного состава As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Sr, Ti, U, Zn, Zr, включая подвижные формы. Исследовано содержание Fe, Mn, Ti, Zr, Ni, Co, Cr, Zn, Pb в почвенной массе и в гранулометрических фракциях гумусовых горизонтов почв, типичных для юго-восточной части Смоленско-Московской возвышенности. Содержание элементов определялось двумя методами: атомно-эмиссионным количественным спектральным методом (КС) и масс-спектральным + атомно-эмиссионным с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) методами. По данным ICP-MS метода содержание Fe и Mn больше, чем по данным КС-метода в почвенной массе, Mn – во фракции 0,25-0,05 мм; Fe и Ni – во фракции 0,05-0,01 мм; Fe, Ni, Co – во фракции 0,01-0,001 мм; Fe, Ni, Cr, Zn, Co – во фракции < 0,001 мм. Гранулометрическое фракционирование металлов, т.е. распределение содержания по гранулометрическим фракциям в почвенной массе, по результатам двух видов анализа полностью совпадает для Mn, Co, Pb, Zr, Cu. Слабо различается оно у Zn, Fe, Ti, Ni – максимальные и минимальные концентрации этих элементов выявлены в одинаковых фракциях.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Результаты определения физико-химических показателей и массовых концентраций основных групп поллютантов в микрочастицах РМ10, выделенных из проб аэрозолей, снега, воды, дорожной пыли и почв на фоновой территории и в пределах импактных зон г. Москвы загружены в единую базу данных. В подраздел «Атмосфера» добавлены данные определений массовых концентраций элементов в аэрозолях (количество элементо-определений 3740); изотопного состава (576 определений), физико-химических свойств дождевых осадков и содержания в них взвешенных и растворенных форм ТММ (всего 25284 определения) на метеообсерватории МГУ в 2019-2020 гг.; результаты исследований снежного покрова в ЗАО в 2018 г. (4350 определений); данные снегомерной съемки в марте 2021 г. (12615 определений). В подраздел «Поверхностные воды» включены данные о физико-химических свойствах, гранулометрическом составе наносов и элементном составе вод, наносов и донных отложений р. Сетунь (общее число определений 23920). В подраздел «Почвы» добавлены данные гранулометрического анализа фоновых почв ЦЛГЗ (16706 определений), результаты сопряженных исследований почв и дорожной пыли ЗАО Москвы (3357 определений по почвам и 3161 определений в пробах дорожной пыли). Данные об элементном составе дорожной пыли в ЗАО включены в подраздел «Дорожная пыль». Общее число определений различных показателей, включенных в базу данных в отчетном году, составляет около 93700. В БД включены также метеопараметры, контролируемые на МО МГУ (95000 элементов базы данных за 2020-2021гг). Выявлены высокие темпы сокращения выбросов ТЭЦ, которые определяются изменением топливного баланса и модернизации мощностей. На примере Очаковской ТЭЦ показано снижение выбросов загрязняющих веществ при сохранении пространственной структуры ареала загрязнения. Для более быстро оседающих взвешенных частиц максимум концентрации достигается ближе к источнику (0,8-1,5 км), а для хорошо рассеивающихся оксидов азота, диоксида серы и оксида углерода – дальше от источника выбросов (5,5-6,5 км). Максимальные концентрации в условиях опасных скоростей ветра возрастают более чем в 6 раз. Объем выбросов от автотранспорта в районе Очаково увеличился, но медленнее, чем интенсивность движения за счет улучшения качества транспортных средств. Ареалы интенсивного воздействия транспорта сохраняются вблизи крупных магистралей при сокращении площади зон с максимальной плотностью загрязнения. Значительно уменьшились площади и интенсивность ареалов повышенного ИЗА на пересечениях элементов улично-дорожной сети. В 2019 г. ИЗА в пределах модельного района варьирует от 0,1 до 1,55 при среднем значении 0,54, что соответствует низкой интенсивности воздействия. За период 2014–2019 гг. среднее значение ИЗА увеличилось на 35%, однако разница между минимальным и максимальным значением ИЗА сократилась на 26%. Создана методология оценки массовых концентраций фракций аэрозолей РМ10 (стандарт качества воздуха), РМ2.5 (вдыхаемая фракция) и РМ2.5-10 (пылевая фракция) на базе инструментальной поддержки Аэрозольного комплекса МГУ. Разработанная методика анализа варьируемости черного углерода (ВС) в биполярном представлении метеорологических параметров позволяет идентифицировать локальный источник высоких концентраций аэрозолей. Измерения концентраций ВС в период пандемии СOVID-19 показали значительное влияние снижения экономической деятельности населения на загрязнение атмосферы Москвы. Падение интенсивности потока транспорта и изменение режима работы промышленных и теплоэнергетических предприятий города в период ограничительных мер весной 2020 г. сказалось на динамике суточного и недельного хода ВС. Снижение сжигания природных топлив в это время коррелировало с увеличенным вкладом сжигания биомасс в жилом секторе и во время сельскохозяйственных пожаров вокруг мегаполиса. Совместный график концентраций ВС и направления ветра в виде розы загрязнений позволил определить расположение локальных источников максимальных концентраций ВС. Уменьшение концентраций ВС и мелкодисперсных частиц РМ2.5 в городской атмосфере связано со спадом экономической активности, улучшением качества воздуха и условий для здоровья населения в г. Москве в период пандемии СOVID-19. Проведена оценка содержания тяжелых металлов и металлоидов (ТММ) в микрочастицах РМ10 и РМ1 дорожной пыли Москвы. Фракция РМ10 является одной из важнейших фаз-носителей ТММ, аккумулируя W, Sb, Bi, Zn в 5-6, Sn в 4,5, Cd, Cs, Cu, Li, Co, Mo в 2-3,5 раза интенсивнее, чем дорожная пыль в целом. Очень высокий уровень загрязнения характерен для РМ10 на МКАД на юге города. Аномалии ТММ в РМ10 с очень высокой опасностью формируются на всех типах дорог, а во дворах домов Zc возрастает до чрезвычайно высокого уровня. В PM1 пыли дорог интенсивно накапливаются Bi, Sn, Sb, W, Cr, Mo, Pb, Cu. В целом для РМ1 характерен средний уровень загрязнения с умеренно опасной и опасной ситуацией. Результаты изучения форм ТММ в снежном покрове ЮВАО Москвы рядом с дорогами разного типа показали уменьшение суммарного накопления взвешенных и растворенных форм ТММ при уменьшении размера дороги. В придорожном снеге поставка твердых частиц из техногенных источников приводит к концентрированию ТММ во взвешенной фазе, которая составляет > 90% у Zr, Ti, Th, Sn, Al, Fe, Ce, Pb, Ta, Bi, Y, Be, Cr, 80-90% – W, Cs, As, V, Rb, Tl, Li, U, Mn, Mg, Co, Ba, La, 50-80% – Mo, Sb, Zn, K, Cd, Cu, Sr. В растворенной фазе преобладают Na, Ca и Ni (67-94%). Разработана методология сопряженного анализа микрочастиц в системе «атмосфера–осадки» на примере данных о содержании ТММ в аэрозолях, дождевой воде и осажденной твердой фракции осадков во время и после снятия ограничительных мер в Москве в апреле-июле 2020 г., которая включает: сравнение концентраций ТММ в аэрозолях в дни до, во время и после выпадения осадков; сравнение геохимической специализации и расчет коэффициентов корреляции между твердой фазой осадков и аэрозолей; расчет вымывающей способности осадков при помощи коэффициента захвата (SR). В дни с осадками концентрации практически всех ТММ сокращаются по сравнению с предшествующими днями: на 30-50% уменьшаются концентрации Sb, Ti, Pb, La, Tl, Cd, Ce, Sn, Be, Al, Co, Y, на 10-30% – Th, Ca, U, Cu, As, Bi, V, Mg, Li, Rb, Fe, Zr, Sc, Ni, Na, Mn, W и Cs, растут лишь у Sr, K, Ba и Mo. После выпадения дождей в последующие сутки концентрации ТММ в воздухе начинают восстанавливаться. Аэрозоли по сравнению с микрочастицами в осадках интенсивнее обогащены всеми ТММ, но особенно сильно – Sb (в 62 раза), Cd (38), Sn (27), S (26), Mo (17), Cu (15), V, Sr, Zn (10). Более слабое обогащение микрочастиц в осадках связано с переходом ТММ из взвешенной фазы в растворенную. Для V, Fe, Mn, Cr, Cd, Cu, Zn, Ca, Na и Co показатель SR близок к значениям для других регионов мира, однако для Pb, Sb, As, Ni, Mg, K, Al и S величина SR в несколько раз выше, что говорит о существенной роли осадков в очищении атмосферы и значительной поставке ТММ с внутриоблачными процессами. Впервые в России проведена оценка вкладов различных источников в содержание ТММ в микрочастицах РМ1 дорожной пыли Москвы с применением рецепторной модели неотрицательного матричного разложения. Выделено шесть вероятных источников ТММ в РМ1 дорожной пыли и подтвержден значительный вклад техногенных источников: истирание тормозных механизмов – в содержание Mo (66% от содержания металла в РМ1), Sb (55), Cr (44), Sn (43), Bi (41), износ шин – Zn (73%) и W (11%), абразия металлических изделий – Pb (73%) и Sb (10%), промышленные выбросы – Cu (62%), Bi, Sn и Cr (13-10%), выдувание частиц горных пород – W (72%), Bi, Cr, Sn, Cd, Sb, Pb, Zn (24-14%), выдувание частиц почв, удобрений и сжигание биомассы – Cd (82%), Cr, Sn, Sb, Cu, Mo (16-10%). Для оценки уровней опасности неканцерогенных ТММ в микрочастицах РМ1 дорожной пыли определено их среднесуточное хроническое поступление в верхние дыхательные пути детей и взрослых, которое убывает в ряду Zn > Cu > V > Pb > Ni > Cr > Co > W > Cd > Mo > Sn > Sb > Bi. Значение индексов суммарного среднесуточного хронического потребления загрязненной пыли ADDingest и ADDdernal сильно варьирует в зависимости от элемента от 7.6 * 10-10 до 9.3*10-3 мг кг-1∙сут. В ЦАО установлены наивысшие средние значения этих показателей для Zn, Sn, Bi; в СЗАО – Cr, Co, Ni, Mo; в ЮЗАО – Pb, Cu; в ЗАО – V; в ЮАО – Sb; в САО – W. В организм взрослого человека пероральным путем поступает 63-87% всех исследуемых ТММ, а в организм ребенка 92-99%. Наибольшее воздействие на взрослого оказывают Co, Cr, V, Pb, Sb иW, на долю которых суммарно приходится 92-95%, а на детей – Co, Pb, W, Sb, Cr и V. По интегральному показателю HI округа образуют ряд: СЗАО > ЮЗАО > ЮАО > ЦАО > ЗАО > ЮВАО > САО > СВАО > ВАО. Анализ риска развития злокачественных опухолей под влиянием содержащихся в частицах дорожной пыли РМ1 канцерогенных элементов показал, что показатель Incremental Lifetime Cancer Risk ILCR убывает в ряду Cr > Cd > Pb. При антропогенном воздействии резко (в 3.4–19.7 раза) возрастает риск развития злокачественных опухолей от Cr и Pb. Наибольшее влияние оказывает контакт с кожей, на долю которого приходится от 55 до 61% суммарного риска TR. Среднее значение TR на территории г. Москвы составляет 3.04*10-4, с максимумом в СЗАО (TR = 7.48*10-3), что соответствует высокому уровню риска. Основной вклад вносят Cr и Cd, обусловливающих 89-98 % TR. В бассейне р.Сетунь проведено опробование снежного покрова по сетке с шагом 2 км. Получены данные о содержании в 60 точках 71 микроэлемента во взвешенной и растворенной формах снега и частицах РМ10 , а также о рН, электропроводности и ионном составе снега. Пылевая нагрузка в снеге бассейна р.Сетунь варьирует в диапазоне от 4,1 до 230 кг/км2 в сутки при среднем 35 кг/км2 в сутки, что в 8 раз выше значения на фоновой территории в Можайском районе. Наименьшими значениями пылевой нагрузки отличаются парки, расположенные в разных частях бассейна. Значения рН снега варьируют от 6,7 до 8. Электропроводность снега варьирует от 4,9 до 382 мкСм/см, наиболее высокие значения, превышающие фоновые в 77 раз, наблюдаются вблизи крупных дорог. Ионный состав снега преимущественно гидрокарбонатно-кальциевый и хлоридно-кальциевый, преобладание хлоридов говорит о загрязнении противогололёдными реагентами. Во взвешенной форме в снеге бассейна р.Сетунь выявлено повышенное содержание W, Cu, Ca, Sb, Mg, Zn, U, Ni, в талой воде – W, Na, Sr, Ca, Al, Ba, Si. Загрязнение W обусловлено выбросами промзоны Очаково и наиболее крупных дорог. Выполнен анализ изотопно-кислородного и дейтериевого состава 283 случаев выпадения осадков с количеством >1 мм в течение 2019-2020 гг. Наиболее изотопно тяжелые осадки выпадали в апреле 2019 г. и в июне и октябре 2020 г., самые изотопно легкие осадки – в середине октября и в середине января 2019 г. и в начале января 2020 г., обнаруживая закономерный сезонный ход с максимумом летом и минимумом зимой. Значения δ18О в осадках варьировали в гораздо более широком диапазоне, чем в воде рек-притоков Москвы, при этом наблюдается тенденция их совместного увеличения или уменьшения из-за зависимости изотопного состава осадков от температуры воздуха. За период с апреля 2019 г. по сентябрь 2021 г. средний изотопный состав рек Москвы соответствовал среднему изотопному составу атмосферных осадков. Анализ химического состава микрочастиц взвеси модельной р. Сетунь показал более высокие концентрации элементов в микрочастицах, чем в интегральных пробах взвеси, сохраняя близкий или несколько повышенный уровень вариации. Для большинства ТММ наблюдается устойчивое увеличение концентрации при уменьшении размера частиц. Концентрации элементов во фракции РМ1, как правило, примерно в 1,6 раза превышают концентрации в валовой пробе, во фракции РМ1-10 – в среднем в 1,3 раза. Наибольшие коэффициенты накопления характерны для Cd, Be, Pb, Cr, Li, Ni и Zn (в устье реки 1.8-2.3 для PM1 и 1.4-1.8 для PM1-10). Для большинства рассматриваемых элементов фракция РМ10 обеспечивает чуть больше 40% от их суммарного содержания в речной взвеси, фракция РМ1 – около 6-8%. Только несколько элементов характеризуются сильно увеличенной долей переноса в микрочастицах: для Be, Co, Pb и V, а также в некоторых случаях Cd, Cs, Sn и W вклад фракции РМ10 в суммарный перенос достигает 70% и более. Вклад фракции РМ1 для этих элементов также велик и достигает 10-18%, для Ag, As, Cr, Ni, Sc, Zn он равен в среднем около 8% при максимуме 13%. Выделены несколько групп загрязнителей, характеризующихся различными закономерностями распределения в речной взвеси р. Сетуни. Выявлены тренды сезонной динамики величины рН, Сорг., гранулометрического состава, общего содержания химических элементов и их подвижных форм в фоновых почвах южной части Валдайской возвышенности. Увеличение температуры воздуха и количества осадков определяет рост содержания органоминеральных соединений As, Ni, Pb, Zn, Fe, Mn, Sr и обменных форм As, Zr, комплексных форм As, Mo, Ni, Pb, Cu, силикатной формы Zr и общего содержания Fe, Mn, Ti. Анализ содержания элементов во фракциях <1 мкм и 1-10 мкм в гор. AY дерново-подзолистых почв показал концентрацию большинства элементов во фракции <1мкм, а Ba, Cd, Mn, Pb, Sb, Sr, Ti, V – во фракции 1-10 мкм. В гор. BТ содержание всех элементов, кроме Pb и Cr больше во фракции < 1мкм, чем во фракции 1-10 мкм. Радиальная геохимическая структура фоновых почв не зависимо от сезона года характеризуется аккумулятивным распределением валового содержания Pb, Sb, Zn, комплексных соединений Cr, Mn, Rb, Sr, W с накоплением на биогеохимическом барьере. Валовые, обменные и сорбированные соединения Cr, La, Mn, Rb, Sr, U, W, Zr выносятся из верхней части почв. Латеральная почвенно-геохимическая структура фоновой катены характеризуется накоплением на биогеохимическом барьере почв междуречья и склона общего содержания Bi, Cd, Pb, Sb и Zn; подчиненный ландшафт обогащён Fe и обеднён Mo. Исследовано содержание химических элементов в гранулометрических фракциях гумусовых горизонтов фоновых лесных почв Смоленско-Московской возвышенности. Фракцией–носителем Fe, Mn, Li, Be, Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Rb, Mo, Cd, Sn, Sb, Cs, Pb, Ta, Tl, Bi, Th служит <1 мкм, а фракция 1-10 мкм – для Ti,Y,Nb,Ba,U. Фракция 10-50 мкм является носителем Zr,Sr и Hf, а фракция 1000-250 мкм – только W. Фракции <50 мкм определяют общее содержание большинства элементов более чем на 80%.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Снижение удельного загрязнения с начала 2000-х гг. и валового загрязнения атмосферы и водных источников с 2007 г. – основные тренды в развитии города. Промышленная составляющая загрязнения максимально упростилась, но увеличение разнообразия стационарных непромышленных источников нередко вызывает расширение спектра загрязняющих веществ вместе с диверсификацией источников теплоснабжения. Территориальные контрасты между промзонами по интегральному индексу воздействия снижаются. Объем выбросов от ТЭЦ снижается медленно, но нарастает децентрализация теплоснабжения. При базовом тренде снижения уровня воздействия всех видов транспорта в результате совершенствовании технологий и изменения в 2019 г. методики расчёта выбросов автотранспорта объемы выбросов сократились в 3 раза, но роль транспорта в загрязнении городской среды остается существенной. Автотранспорт стал главным фактором снижения территориальных различий экологической ситуации в Москве. Развита и апробирована технология анализа свойств и состава микрочастиц в атмосфере на базе Аэрозольного комплекса, объединившего инструменты измерений массовой концентрации РМ10, черного углерода, водорастворимых ионов и полиароматических углеводородов. Результаты измерительных кампаний весной 2018 г., летом-осенью 2019 г. и зимой 2020 г. показали высокий уровень аэрозольной нагрузки на атмосферу мегаполиса. Определены сезонные тренды и эпизоды максимального загрязнения при изменчивости метеорологических условий в разное время года. Оценка пространственной неоднородности аэрозольной нагрузки на атмосферу мегаполиса выполнена на основе характеристик загрязнения атмосферы города на МО МГУ в сравнении с загородной территорией УНС «Сатино» в период июнь-июль 2021-2022 гг. В течение 2021 г. на МО МГУ зафиксировано 144 случая выпадения осадков, в которых был определен их изотопно-кислородный и дейтериевый состав. Самые изотопно легкие осадки выпадали в холодный период, наиболее изотопно тяжелые осадки – в теплый. Все полученные значения δ18О и δ2Н осадков Москвы близки к линии метеорных вод. Изучение взаимосвязи химического состава осадков с типами и траекториями движения воздушных масс показало наибольшие концентрации ионов и минерализацию осадков в марте–апреле 2021 г., что связано с вымыванием примесей и увеличением аэрозоля после схода снежного покрова. Значения δ18О в осадках варьировали в гораздо более широком диапазоне, чем в воде р. Яузы, обнаруживая сезонный ход. Подробно охарактеризован состав главных и второстепенных природных парагенезисов во фракциях гумусовых горизонтов фоновых почв Смоленско-Московской возвышенности, в том числе в тех фракциях, которые способны к активному участию в воздушной миграции (РМ10, PM1) и латеральном суспензионном перемещении с водным стоком. Во фракции РМ1-10 выделены четыре основные ассоциации: (1) Fe–Mo–W–Cr–Sb–Co–Ga–V–Th–Ni–Sn–Ta–As–Be–Mn–Sc–Nb, (2) Сu–Zn–Y–Pb–Ta–Sn–Be–As–Nb, (3) Al–Ba–Rb–Ti–Zr, (4) Bi–W–Pb–As–Sb–V–U–Cr–Mn. Во фракции РМ1 главные ассоциации представлены Al–Ga–Сs–Li–Hf–Th–Tl–Be–Sc–Nb–Tа и Co–Fe–Bi–Ni–W–Cr–Mo–V. Изучено влияние свойств снега, техногенных и ландшафтных факторов на накопление форм ММ в снежном покрове Западного округа (ЗАО) г. Москвы. Накопление большинства ММ во взвеси вблизи автодорог зависит от их типа, влагозапаса в снеге, поступления хлорид-ионов с противогололедными реагентами (ПГР) и ориентации уличных каньонов. Накопление ММ в растворенной фазе снега определяется крупностью дорог, пылевой нагрузкой, выбросами автотранспорта, а также протяженностью каньонов. Анионный состав фильтрата второй по значимости фактор, но является ведущим лишь для Co, Sr, Fe, Th, Tl. Сравнительная оценка экологической опасности загрязнения верхних горизонтов почв и дорожной пыли на примере ЗАО показала более интенсивное загрязнение почв по сравнению с пылью. Содержание ММ в почвах и пыли ЗАО показало многократное превышение их ПДК и ОДК в почвах почти в 100% проб у Zn, Ni и As. Распределение поллютантов в микрочастицах РМ10 системы «снег–дорожная пыль–почвы» характеризуется наибольшим накоплением в РМ10 твердой фазы снега техногенных Sb, W, Bi, Sn, Cd, Cu, Pb, Mo, Zn, дорожной пыли – Sb, W, Zn, Bi, Sn, Cd, Cu, почвах – Cd, Sb, W, Zn, Bi. Выявлены поступающие в частицах РМ10 из общих источников Sb, W, Bi, Sn, Cd, Cu, Pb, Mo и Zn и их миграция между компонентами. Апробация технологии сопряженного анализа состава микрочастиц в подсистеме «вода–взвешенные наносы–влекомые наносы–русловые отложения» в бассейне р.Москвы выявила ключевые механизмы загрязнения поверхностных вод. Поступление тонкодисперсных частиц из городских ландшафтов определяет исключительную роль глинистой фракции PM10 – около 60% от объема переносимых взвесей при характерном значении для рек ЕТР 26%. Основная масса (до 40%) взвешенного вещества связана с еще более тонкой фракцией PM1-5. В половодье грансостав взвешенных наносов утяжеляется, доля фракции РМ10 по сравнению с меженью возрастает с 89 до 98%, что свойственно урбанизированным территориям, тогда как в бассейнах рек с незначительной техногенной нагрузкой обычно наблюдалась обратная картина. В зависимости от ассоциирования химических элементов и соединений со взвесью и механизма взаимодействия с водами разного генезиса, выделены 4 группы элементов и соединений, отличающихся ходом концентраций в периоды половодья и паводков. Валидация предлагаемой технологии проводилась на всех стадиях ее разработки. Она включала 4 этапа: полевой; лабораторный; покомпонентной оценки состояния атмосферы, наземных и аквальных ландшафтов; сопряженного анализа микрочастиц в системе «аэрозоли–осадки–снег–дорожная пыль–почвы–речные воды–речная взвесь–донные отложения». На полевом этапе ее обоснованность обеспечивается наблюдениями на отдельных станциях мониторинга в соответствии с характерными временами процессов в различных средах. При организации площадного мониторинга соблюдается принцип отбора проб из разных компонентов городской среды в одних и тех же пунктах. Химико-аналитические работы по определению содержания химических элементов в разных компонентах городской среды проводятся в одной лаборатории с использованием единых методик и аналитических стандартов. Для каждого компонента урбосистемы рассчитывается единый геохимический коэффициент обогащения EF с использованием одинакового эталона сравнения и нормирующего элемента (Al). На этапе сопряженного анализа микрочастиц создается цифровая база данных с результатами моноэлементных и интегральных оценок загрязнения компонентов городской среды; выявляются геохимические связи в сопряженных подсистемах; анализируется состав микрочастиц в разные сезоны. Эффективность разрабатываемой технологии продемонстрирована при исследовании аэрозольного загрязнения атмосферы Москвы в период локдауна COVID-19 и в последующий период восстановления. Весной 20202 г. динамика суточного и недельного хода чёрного углерода характеризовалась снижением доли сжигания природных топлив и увеличенным вкладом сжигания биомасс в жилом секторе и сельскохозяйственных пожаров вокруг мегаполиса. В период восстановления летом 2020 г. отмечены заметные изменения в интенсивности и направлении источников высоких концентраций черного углерода и мелкодисперсных частиц РМ2.5, обусловленные ростом экономической активности. Анализ временных трендов загрязнения почв ВАО в период с 2010/2011 по 2021 гг. показал нисходящий тренд в накоплении всего спектра ММ. Наиболее резким спадом (почти в 2 раза) отличаются концентрации V, Cr, Mo, Ag, Sn, Sb, W, Bi, суммарный показатель загрязнения Zc уменьшился на 49%. Наиболее значительно (на 68%) сокращение Zc в промышленной зоне за счет Sb, W, Pb, Cd, Cr, Ni, Cu, Bi, Zn, поступающих из стационарных источников. В пространствен-ной структуре загрязнения отмечено уменьшение площади полиэлементной аномалии на севере; оставшиеся с 2010/2011 гг. аномалии в центре, на юго-востоке и северо-западе ВАО обусловлены сохранением техногенной нагрузки. Площади с высоким уровнем экологической опасности уменьшились с 75% до 35%.