Состав и свойства мелкомасштабных частиц в атмосфере Центральной Азии

Мелкодисперсные частицы фундаментальным образом воздействуют на климат и биосферу из-за их влияния на процесс распределения солнечной энергии над поверхностью Земли. Их адекватное наблюдение является важной проблемой дистанционного зондирования Земли из космоса. В работе проведено комплексное исследование, характеризующее свойства, происхождение и проявления мелкомасштабных частиц над регионом Центральной Азии. Осуществлен сбор атмосферных нано– и микромасштабных частиц и получены их микрофотографии. Диапазон частиц по размерам составляет от долей микрометра до нескольких микрометров. Исследован химический состав частиц с помощью метода энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии. Построены диаграммы, характеризующие результаты рентгеновского спектрального анализа. Показано, что в состав частиц входят такие химические элементы, как Si, S, Al, Ca, K, Fe, Mg, Na, Cl, O, C, F, Au, Pd, P, Ti и др. Присутствие в образцах хлора связано с материалом фильтров Петрянова AFA-RSP-10, используемых при сборе частиц, – хлорированным поливинилхлоридом (PVC-C). Произведен перерасчет процентного содержания химических элементов, содержащихся в веществе частиц на фильтрах с учетом элементов, составляющих вещество фильтров Петрянова. На основе химического состава проведена оценка минералогического состава частиц. Показано, что могут быть выделены следующие три основные категории частиц: (1) обогащенные кварцем минералы (содержащие Si и O); (2) полевые шпаты, содержащие Si, Al, Mg, Na, Ca, K; (3) слоистые силикаты, содержащие Al, Si, а также K или Mg. Иногда встречаются минералы, содержащие карбонат кальция. Кроме того, в ряде ситуаций присутствует биологический материал (спорыньи, плесень и т.п.), по-видимому, появившийся на фильтрах в процессе хранения. Повышенная концентрация минеральной пыли на участках наблюдений возникает, когда воздушные массы, образовавшиеся в регионе Аральского моря и двух пустынь (Кызылкум и Каракумы) в Узбекистане и Туркменистане, переносят пыль из Аральского моря и двух этих пустынь. Существенный вклад может вносить также пыль из пустыни Такла-Макан в Китае. Подтверждено значительное влияние почв Аральского моря на повышенную концентрацию металлов коры и редкоземельных элементов в мелкомасштабных минеральных частицах. Проявления мелкодисперсных частиц связаны, в основном, с тем, что они являются одним из самых существенных источников неопределенности в оценке аэрозольного радиационного форсинга. Отмечается, что при нарушениях радиационного фона в климатической системе происходит перераспределение энергии, вследствие чего возникают погодные (климатические) аномалии, в которых важную роль играет аэрозольное загрязнение атмосферы.