Химический состав атмосферных осадков

Мониторинг атмосферных осадков проводили в 19 пунктах. На станции фонового мониторинга Березинский заповедник (далее – СФМ Березинский заповедник), в соответствии  с рекомендациями Всемирной метеорологической организации, анализировались недельные пробы атмосферных осадков, на остальных – месячные пробы атмосферных осадков. В пробах атмосферных осадков определяли кислотность, содержание компонентов основного солевого состава и удельную электропроводность.

Содержание отдельных компонентов в атмосферных осадках, прежде всего, зависит от количества осадков: чем больше осадков, тем меньше их загрязненность. Влияет и направление ветра, и интенсивность осадков, и предшествующая выпадению погода (длительность периода без осадков).

В 2017 г. в среднем по стране выпало 766 мм осадков (в предыдущем году – 741 мм). Из 12 месяцев сухими были январь, февраль, май и июнь. Самым сухим был май (выпало 58% климатической нормы), наиболее влажным – октябрь (выпало 192% климатической нормы).

Общая минерализация. В 2017 г. в районах стационарных пунктов, проводящих наблюдения за региональным переносом загрязняющих веществ, величина общей минерализации атмосферных осадков (сумма ионов) варьировалась в диапазоне от 6,99 мг/дм³ (Мозырь) до 39,23 мг/дм³ (Барановичи).

В 7 пунктах выпадали осадки с малой минерализацией (не более 15,00 мг/дм³). Осадки с повышенной минерализацией отмечены только в Барановичах. В остальных пунктах среднегодовая минерализация находилась в пределах от 15,20 мг/дм³ до 20,97 мг/дм³.

По сравнению с предыдущим годом, минерализация атмосферных осадков в Новогрудке, Барановичах и Березино повысилась на 16-23%, Гродно и Жлобине – 36-38%, Лиде – на 56%. В Могилеве минерализация осадков увеличилась в 1,7 раза. Снижение минерализации осадков (на 11-22%) отмечено в Минске, на Нарочи и в Борисове. В остальных пунктах минерализация осадков сохранялась на прежнем уровне: отклонения не превышали ± 6%.  

В половине пунктов минимальные значения минерализации зафиксированы в осенние месяцы, которые характеризовались избыточным количеством осадков (выпало 1,5-2,0 климатической нормы), в Бобруйске, Гродно, Орше и Пинске – в декабре, в Минске, Могилеве, Мозыре, Полоцке и на Нарочи – в апреле и летние месяцы. Абсолютные минимальные значения минерализации (5,01-5,04 мг/дм³) зарегистрированы в Бресте и Минске, 3,78 мг/дм³ – в Мозыре.  

Максимальные значения минерализации (40,19 – 53,65 мг/дм³) отмечены в осадках, выпавших в Лиде и Барановичах, 65,01 мг/дм³ – в Жлобине.

На СФМ Березинский заповедник минимальное содержание сульфат-иона, гидрокарбонатов и нитратов в атмосферных осадках отмечено в октябре, который характеризовался обильными осадками (выпало почти две климатические нормы). Максимальные концентрации большинства загрязняющих веществ зафиксированы в мае. Основная причина – дефицит осадков (выпало всего 38% климатической нормы).

Основные компоненты. Как и в предыдущие годы, качественный состав атмосферных осадков характеризовался существенным разнообразием, однако доминирующая роль по-прежнему принадлежала гидрокарбонатам. Осадки гидрокарбонатного типа отмечены на 72% пунктов. В Пружанах, Гродно и Жлобине вклад гидрокарбонатов в общую минерализацию составлял 42-47%, в Барановичах – 51%. В отдельные месяцы вклад гидрокарбонатов в Барановичах достигал 62%. Минимальный вклад гидрокарбонатов в общую минерализацию (10,8-12,5%) характерен для Нарочи и Мозыря.   

В 13 пунктах доля сульфат-иона составляла от 10% до 15%, Гомеле и Бресте – 19-20%, в Мозыре – 27%. В Барановичах и Пинске доля сульфат-иона была ниже 10%. Максимальный вклад нитрат-иона в общую минерализацию атмосферных осадков (28-30%) характерен для Березино, Гомеля и Мозыря, 52% - для Нарочи. Минимальный (1-4%) вклад ионов аммония отмечен в Барановичах, Березино, Бобруйске, Жлобине, Гомеле, Лиде, Могилеве, Орше, Полоцке и на Нарочи. В остальных пунктах доля ионов аммония варьировалась в диапазоне от 5% до 9%.  

В катионах по-прежнему основную долю занимал кальций: в Орше, Бобруйске, Могилеве и Полоцке от 14% до 18%, в других пунктах – от 6% до 11%. В большинстве пунктов вклад катионов калия и магния был ниже 5%, натрия – 7%.

На СФМ Березинский заповедник доминирующая роль принадлежала гидрокарбонатам (в предыдущем году – нитрат-ионам). Вклад сульфат-иона был на порядок ниже. В катионах основную долю занимал кальций. 

Кислотность осадков. Кислотность осадков обусловлена распределением вклада основных кислотообразующих ионов (SO^2-₄ и NO^-₃) и ионов НСО^-₃.

Среднегодовая величина рН осадков на Нарочи составляла 5,06. В Мозыре, Минске, Лиде, Березино, Бресте и на СФМ Березинский заповедник среднегодовые значения рН варьировались в диапазоне 5,64-5,99; в остальных пунктах – от 6,06 до 6,45.

Выпадения кислых осадков (рН<5,0)  в течение 1-4 дней отмечены в Гомеле, Жлобине, Минске, Могилеве, Орше, Полоцке и на СФМ Березинский заповедник. В Бобруйске и Бресте зафиксировано 7 дней с выпадениями кислых осадков.

Почти 90% выпадений кислых осадков зарегистрировано в отопительный сезон. В Мозыре выпадения кислых осадков отмечали во все месяцы, кроме июня. Минимальные значения рН составляли: в Мозыре – 4,04 (24 ноября); Бресте – 4,08 (20 сентября); Могилеве – 4,28 (11 октября); Полоцке – 4,29 (17 марта); на СФМ Березинский заповедник и Минске – 4,47-4,49 (12 января).

Как и в предыдущие годы, для большинства пунктов характерны выпадения слабощелочных осадков. В Бресте, Бобруйске, Гомеле, Минске, Полоцке, Могилеве, Жлобине и на СФМ Березинский заповедник повторяемость их составляла 63-79%, в Барановичах, Борисове, Орше, Пинске и Пружанах – более 90%. Самая низкая повторяемость выпадений слабощелочных осадков (12%) характерна для Мозыря. В 10 пунктах зафиксированы выпадения щелочных осадков (рН>7,0). Чаще всего выпадения щелочных осадков отмечались в Бобруйске, Гомеле, Жлобине, Могилеве и Полоцке. Максимальное значение (рН=7,95) зафиксировано 26 июня в Могилеве.  

Таким образом, результаты исследования химического состава атмосферных осадков позволили сделать следующие выводы:

- в Мозыре, Минске, Бресте, Борисове, Гомеле, Лиде и на Нарочи выпадали осадки с малой минерализацией (не более 15,00 мг/дм³). В Барановичах минерализация осадков составляла 39,23 мг/дм³. В остальных пунктах мониторинга среднегодовая минерализация осадков находилась в пределах от 15,20 мг/дм³ до 20,97 мг/дм³;

- по сравнению с предыдущим годом, минерализация атмосферных осадков в Новогрудке, Барановичах, Березино, Гродно, Жлобине, Лиде и Могилеве повысилась.  Некоторое снижение минерализации осадков отмечено только в Минске, Борисове и на Нарочи. В других пунктах существенного снижения/увеличения минерализации осадков не отмечено;

- в осадках, выпавших в Березино, Бресте, Борисове, Гомеле, Гродно, Лиде, Мозыре, Новогрудке, Пинске и на Нарочи доминировали гидрокарбонаты и нитраты, в Бобруйске и Полоцке – гидрокарбонаты и сульфаты. В Барановичах, Жлобине, Минске, Могилеве, Орше и Пружанах вклад нитратов и сульфатов в общую минерализацию почти равнозначен;

- наибольшая повторяемость (62%) выпадений кислых осадков характерна для Мозыря, щелочных осадков – для Гомеля и Могилева. В 2017 г. увеличилось количество выпадений кислых и слабокислых осадков в Полоцке. Выпадения кислых осадков отмечены 15-23 марта. Вполне вероятно, что причиной увеличения кислотности осадков явилось преобладание длительного периода с повышенным содержанием в воздухе серы диоксида.

Химический состав атмосферных осадков на станциях

Высокое, Браслав и Мстиславль

В 2017 г., в рамках Программы ЕМЕП, на станции Высокое (западная граница республики) продолжались работы по мониторингу атмосферных осадков. Дополнительно, в рамках данной программы работ, проводились наблюдения за суточными выпадениями атмосферных осадков на станциях Мстиславль (восточная граница республики) и Браслав (северная граница республики).

На станции Высокое значения рН атмосферных осадков варьировались в диапазоне от  5,57 до 6,80, при среднем годовом 6,41. Минимальное значение (рН=5,10) отмечено в осадках, выпавших 23-24 февраля и 2-3 марта, максимальное (рН=7,00) – 6-7 сентября.  На станциях Мстиславль и Браслав, как и в предыдущем году, диапазон значений рН более широкий. На станции Мстиславль значения рН варьировались в диапазоне от 5,50 до 7,06, при среднем годовом 6,43, на станции Браслав – от 5,25 до 6,95, при среднем годовом 5,59. На станции Мстиславль выпадения слабокислых осадков зафиксированы в отопительный сезон. Минимальное значение (рН=4,60) отмечено в осадках, выпавших 10-11 декабря. В апреле-мае и сентябре-октябре эпизодически отмечались осадки с рН>7,00. Максимальное значение (рН=8,24) зарегистрировано в осадках, выпавших в конце ноября. На станции Браслав в 52% выпадений зафиксированы осадки с рН<5,50. Доля выпадений кислых осадков (рН<5,00) составляла 21%. Большинство выпадений кислых осадков отмечено в теплый период года. Минимальное значение (рН=4,63) зарегистрировано в осадках, выпавших 12-13 июня. Осадки с рН>7,0 отмечены только в январе. Максимальное значение составляло 7,93.

Содержание загрязняющих веществ в атмосферных осадках, выпавших на станции Мстиславль, сохранялось на уровне предыдущего года. На станциях Высокое и Браслав отмечено увеличение содержания в атмосферных осадках сульфатной серы и азота окисленного.

Как и в предыдущие годы, диапазон минимальных и максимальных концентраций загрязняющих веществ весьма значителен (таблица 1). На станциях Высокое и Браслав большинству компонентов максимальные концентрации на несколько порядков выше минимальных концентраций.

Таблица 1 – Минимальные и максимальные концентрации сульфатной серы, окисленного и восстановленного азота на трансграничных станциях в 2017 году, мг/дм³

Максимальное содержание сульфатной серы и азота окисленного на станциях Высокое и Браслав зарегистрировано в октябре-ноябре, на станции Мстиславль – в январе. Следует отметить, что в 2017 г. максимальные концентрации сульфатной серы и азота восстановленного в районах станций Высокое и Браслав были значительно выше, чем в 2016 г. Увеличение концентраций азота восстановленного на станциях Высокое и Браслав зафиксировано в марте-апреле, на станции Мстиславль – в ноябре.

Динамика среднегодовых взвешенных концентраций серы и азота на станции Высокое по-прежнему очень неустойчива. Однако по сравнению с 2008 г. концентрации сульфатной серы понизились в 4 раза, азота восстановленного – на 64%. Несмотря на некоторое увеличение концентраций этих компонентов, содержание их в атмосферных осадках в 2016-2017 гг. было минимально за весь период наблюдений. Концентрации азота восстановленного понизились на 43% (таблица 2).   

Таблица 2 – Динамика среднегодовых взвешенных концентраций серы и азота (мг/дм³) и величины рН в атмосферных осадках на ст. Высокое в 2008 – 2017 гг.