vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2022-58-3-334-344vestich-744Research ArticleПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИPROBLEMS OF ECOLOGYПространственная и временная вариабельность содержания формальдегида в атмосферном воздухе по данным спутниковых измеренийSpatiotemporal variability of formaldehyde content in atmospheric air according to satellite measurementsКокошЮ. Г.KokoshYu. G.

Кокош Юлия Геннадьевна – канд. географ. наук, старший научный сотрудник.

Ул. Ф. Скорины, 10, 220076, Минск

Kokosh Yuliya G. – Ph. D. (Geography), Senior Researcher.

10, Skoriny str., 220076, Minsk

y-kokosh@mail.ruКакарекаС. В.KakarekaS. V.

Какарека Сергей Витальевич – доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией.

Ул. Ф. Скорины, 10, 220076, Минск

Kakareka Sergey V. – D. Sc. (Engineering), Professor, Head of the Laboratory.

10, Skoriny str., 220076, Minsk

sk001@yandex.ruИнститут природопользования, Национальная академия наук БеларусиInstitute for Nature Management, National Academy of Sciences of Belarus202207092022583334344Copyright © Кокош Ю.Г., Какарека С.В., 20222022Кокош Ю.Г., Какарека С.В.Kokosh Y.G., Kakareka S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/744

Формальдегид (HCHO) является ключевым веществом в химии атмосферы, предшественником озона (O3) и важным индикатором фотохимической активности атмосферы. Он также известен как канцероген для человека и животных. Для оценки пространственно-временной изменчивости содержания формальдегида проанализированы многолетние данные (2003–2016 гг.) измерений спектрометра OMI, размещенного на спутнике Aura. Результаты анализа показали, что тропосферное содержание формальдегида над большей частью территории Беларуси за 2003–2016 гг. имело неравномерное пространственное распределение: наблюдается сокращение концентраций в направлении с юго-запада на северо-восток. Крупные города и промышленные центры образуют зоны повышенного загрязнения тропосферы. Содержание формальдегида в ячейках над территорией Беларуси за период исследования находилось в диапазоне до 30,8×1015 мол./см2 и в среднем составило 6,5×1015 мол./см2. В большинстве полученных значений (84,1 %) концентрации формальдегида фиксировались в пределах 2,0–10,0×1015 мол./см2 и только 0,6 % превысили 15,0×1015 мол./см2. Полученные данные сопоставлены с данными наземной системы мониторинга атмосферного воздуха. Содержание формальдегида в тропосфере над территорией Беларуси, как и в приземном слое атмосферы, носит выраженную сезонную динамику с максимумом в теплый период года с наиболее высокими концентрациями в июле и августе. Анализ внутригодовой динамики содержания формальдегида в приземном слое и в столбе тропосферы свидетельствует о наличии общих тенденций как в целом для Беларуси, так и по отдельным городам.

Formaldehyde (HCHO) is a key ingredient in atmospheric chemistry, a precursor to ozone (O3) and an important indicator of atmospheric photochemical activity. It is also known to be a human and animal carcinogen. To assess the spatial and temporal variability of the formaldehyde content, the article analyzes long-term data (2003–2016) of measurements of the OMI spectrometer located on the Aura satellite. The results of the analysis showed that the tropospheric content of formaldehyde over most of the territory of Belarus for 2003–2016 had an uneven spatial distribution: there is a decrease in concentrations in the direction from the southwest to the northeast. Large cities and industrial centers form zones of increased troposphere pollution. The content of formaldehyde in the cells over the territory of Belarus during the study period was in the range of up to 30.8×1015 mol/cm2 and averaged 6.5×1015 molec./cm2. In most of the obtained values (84.1 %), the formaldehyde concentrations were fixed within the range of 2.0–10.0×1015 molec./cm2, and only 0.6 % exceeded 15.0×1015 molec./cm2. The obtained data are compared with the data of the ground-based atmospheric air monitoring system. The content of formaldehyde in the troposphere over the territory of Belarus, as well as in the surface layer of the atmosphere, has a pronounced seasonal dynamics with a maximum in the warm season with the highest concentrations in July and August. An analysis of the intra-annual dynamics of formaldehyde content in the surface layer and in the troposphere column indicates the presence of general trends, both for Belarus as a whole and for individual cities.1

формальдегидспектрометр OMIатмосферный воздухмониторингformaldehydeOMI spectrometeratmospheric airmonitoringРабота выполнена в рамках Государственной программы научных исследований «Природопользование и экология», подпрограммы «Природные ресурсы и экологическая безопасность»; № госрегистрации 20160130 (2016–2018); № госрегистрации 20192480 (2019–2020)The study has been performed within The State Program of Scientific Research «Nature management and ecology», subprogram «Natural resources and environmental safety»; state registration no. 20160130 (2016–2018); state registration no. 20192480 (2019–2020)ReferencesНациональная система мониторинга окружающей среды Республики Беларусь. Мониторинг атмосферного воздуха. Архив результатов наблюдений за 2005–2015 гг. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.nsmos.by/content/173.html. – Дата доступа: 24.04.2021.National Environmental Monitoring System of the Republic of Belarus. Monitoring of atmospheric air. Archive of observation results for 2005–2015. Available at: https://www.nsmos.by/content/173.html (accessed 24 April 2021) (in Russian).Нормативы предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и ориентировочно-безопасных уровней воздействия загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов и мест массового отдыха населения [Электронный ресурс]: пост. Мин-ва здравоохранения РБ, 08.11.2016, № 113 // База нормативных правовых актов Министерства здравоохранения РБ. – Режим доступа: http://www.svetlcge.by/wp-content/uploads/2016/02/Постановление-МЗ-РБ-от-08.11.2016-№-113.pdf. – Дата доступа: 10.10.2021.Norms of maximum permissible concentrations of pollutants in the atmospheric air and approximately safe levels of exposure to pollutants in the atmospheric air of settlements and places of mass recreation of the population: Decree of the Ministry of Health of the Republic of Belarus, 08.11.2016, No. 113. Base of regulatory legal acts of the Ministry of Health of the Republic of Belarus. Available at: http://www.svetlcge.by/wp-content/uploads/2016/02/Postanovleniye-MZ-RB-ot-08.11.2016-№-113.pdf/ (accessed 10 October 2021 (in Russian).Assessment report on formaldehyde for developing ambient air quality objectives. Edmonton: Alberta Environment, 2004. – 112 p. https://doi.org/10.5962/bhl.title.102043Assessment report on formaldehyde for developing ambient air quality objectives. Edmonton: Alberta Environment, 2004. 112 p. https://doi.org/10.5962/bhl.title.102043Какарека, С. В. Формальдегид в атмосферном воздухе городов / С. В. Какарека // Изв. РАН. Сер. Географическая. – 2012. – № 4. – С. 104–111.Kakareka S. V. Formaldehyde in urban air. Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya, 2012, no. 5, pp. 82–89 (in Russian).Безуглая, Э. Ю. Воздух городов и его изменения / Э. Ю. Безуглая, Н. В. Смирнова. – СПб.: Астерион, 2008. – 254 с.Bezuglaya E. Y, Smirnova N. V. Air of cities and its changes. St. Petersburg, Asterion Publ., 2008. 254 p. (in Russian).Кокош, Ю. Г. Сезонная динамика содержания формальдегида в атмосферном воздухе городов Беларуси / Ю. Г. Кокош, С. В. Какарека // Природопользование. – 2019. – № 1. – С. 28–36.Kokosh Y. G., Kakareka S. V. Seasonal dynamics of formaldehyde concentrations in atmospheric air of Belarusian cities. Prirodopol’zovaniye = Nature management, 2019, no. 1, pp. 28–36 (in Russian).Какарека, С. В. Многолетняя динамика содержания формальдегида в атмосферном воздухе городов Беларуси / С. В. Какарека, Ю. Г. Кокош // Природопользование : сб. науч. тр. / Институт природопользования НАН Беларуси ; редкол.: А. К. Карабанов (гл. ред.) [и др.]. – Минск, 2013. – Вып. 23. – С. 31–39.Kakareka S. V., Kokosh Yu. G. The long-term dynamics of formaldehyde content in the atmospheric air of the cities of Belarus. Prirodopol’zovaniye: sb. nauch. tr. [Nature management: a collection of articles]. Minsk, 2013, vol. 23, pp. 31–39 (in Russian).Оценка состояния экосистемы на основе данных дистанционного зондирования атмосферы / Ф. П. Капсаргин [и др.] // Сибир. аэрокосм. журн. – 2012. – № 6 (46). – С. 73–77.Kapsargin F. P., Kashkin V. B., Simonov K. V., Zuev D. V. Assessment of ecosystem based on remote sensing of the atmosphere. Sibirskii aerokosmicheskii zhurnal = Siberian Aerospace Journal, 2012, no. 6 (46), pp. 73–77 (in Russian).Satellite data of atmospheric pollution for U.S. air quality applications: Examples of applications, summary of data end-user resources, answers to FAQs, and common mistakes to avoid / B. N. Duncan [et al.] // Atmospheric Environment. – 2014. – Vol. 94. – P. 647–662. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2014.05.061Duncan B. N., Prados A. I., Lamsal L. N., Liu Y., Streets D. G., Gupta P., Hilsenrath E., Kahn R. A., Nielsen J. E., Beyersdorf A. J. , Burton S. P., Fiore A. M., Fishman J., Henze D. K., Hostetler C. A., Krotkov N. A., Lee P., Lin M., Pawson S., Pfister G., Pickering K. E., Pierce R. B., Yoshida Y., Ziemba L. D. Satellite data of atmospheric pollution for U.S. air quality applications: Examples of applications, summary of data end-user resources, answers to FAQs, and common mistakes to avoid. Atmospheric Environment, 2014, vol. 94, pp. 647–662. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2014.05.061Twelve years of global observations of formaldehyde in the troposphere using GOME and SCIAMACHY sensors / J.-F. De Smedt [et al.] // Atmos. Chem. Phys. – 2008. – Vol. 8. – P. 4947–4963. https://doi.org/10.5194/acp-8-4947-2008De Smedt I., Müller J.-F., Stavrakou T., van der A R., Eskes H., Van Roozendael M. Twelve years of global observations of formaldehyde in the troposphere using GOME and SCIAMACHY sensors. Atmospheric Chemistry and Physics, 2008, vol. 8, pp. 4947–4963. https://doi.org/10.5194/acp-8-4947-2008The ozone monitoring instrument. IEEE Trans / P. F. Levelt [et. al.] // Geosci. Remote Sens. – 2006. – Vol. 44, N 5. – P. 1092–1101. https://doi.org/10.1109/TGRS.2006.872333Levelt, P., Oord, G. H. J., Dobber M., Mälkki Anssi, Visser, Harm, Vries, Johan, Stammes, Piet, Lundell, Jens, Saari, Heikki. The Ozone Monitoring Instrument. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2006, vol. 44, no. 5, pp. 1093–1101. https://doi.org/10.1109/TGRS.2006.872333OMI Algorithm Theoretical – Basis Document / ed. K. Chance. – OMI, 2002. – Vol. IV: OMI Trace Gas Algorithms. – 78 с.Chance K. (ed.). OMI Algorithm Theoretical – Basis Document. Vol. IV: OMI Trace Gas Algorithms. OMI, 2002. 78 с.TEMIS – Tropospheric Emission Monitoring Internet Service [Electronic source]. – Mode of Access: http://www.temis.nl/index.php. – Date of Access: 20.04.2018.TEMIS – Tropospheric Emission Monitoring Internet Service. Available at: http://www.temis.nl/index.php (accessed 20 April 2018).Space-based formaldehyde measurements as constraints on volatile organic compound emissions in East and South Asia / T.-M. Fu [et al.] // J. Geophys. Res. – 2007. – Vol. 112, N D6. – P. 1–15. https://doi.org/10.1029/2006JD007853Fu T.-M., Jacob D. J., Palmer P. I., Chance K., Wang Y. X., Barletta B., Blake D. R., Stanton J. C., Pilling M. J. Spacebased formaldehyde measurements as constraints on volatile organic compound emissions in East and South Asia. Journal of Geophysical Research, 2007, vol. 112, no. D6. https://doi.org/10.1029/2006JD007853Diurnal, seasonal and long-term variationsof global formaldehyde columns inferred from combined OMI and GOME-2 observations / De Smedt J.-F. [et al.]/ / Atmospheric Chemistry and Physics. – 2015. – Vol. 15, № 21. – P. 12519–12545. https://doi.org/10.5194/acp-15-12519-2015344 Proceedings of the National Academy ofDeSmedt I., Stavrakou T., Hendrick F., Danckaert T., Vlemmix T., Pinardi G., Theys N., Lerot C., Gielen C., Vigouroux C., Hermans C., Fayt C., Veefkind P., Müller J. F., Van Roozendael M. Diurnal, seasonal and long-term variations of global formaldehyde columns inferred from combined OMI and GOME-2 observations. Atmospheric Chemistry and Physics, 2015, vol. 15, no. 21, pp. 12519–12545. https://doi.org/10.5194/acp-15-12519-2015Sitnov, S. A. Formaldehyde and nitrogen dioxide in the atmosphere during summer weather extremes and wildfires in European Russia in 2010 and Western Siberia in 2012 / S. A. Sitnov, I. I. Mokhov // International Journal of Remote Sensing. – 2017. – Vol. 38, N 14. – P. 4086–4106. https://doi.org/10.1080/01431161.2017.1312618.Sitnov S. A., Mokhov I. I. Formaldehyde and nitrogen dioxide in the atmosphere during summer weather extremes and wild-fires in European Russia in 2010 and Western Siberia in 2012. International Journal of Remote Sensing, 2017, vol. 38, no. 14, pp. 4086–4106. https://doi.org/10.1080/01431161.2017.1312618Ситнов, С. А. Недельная цикличность содержания CH2O и NO2 в атмосфере российских регионов (по спутниковым данным) [Электронный ресурс] / С. А. Ситнов, И. И. Мохов. – 2017. Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/322420770_Nedelnaa_ciklicnost_soderzania_CH2O_i_NO2_v_atmosfere_rossijskih_regionov_po_sputnikovym_dannym. – Дата доступа: 06.12.2018.Sitnov S. A., Mokhov I. I. Weekly cyclicity of CH2O and NO2 content in the atmosphere of Russian regions (according to satellite data). 2017. Available at: https://www.researchgate.net/publication/322420770_Nedelnaa_ciklicnost_soderzania_CH2O_i_NO2_v_atmosfere_rossijskih_regionov_po_sputnikovym_dannym (accessed 6 December 2018). (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.