Моделирование полусферного переноса стойких органических загрязнителей

МСЦ-В Технический отчет 8/2002

В.Шаталов, А.Маланичев, Н.Вулых, Б.Струков

Краткое содержание

Благодаря особенностям физико-химических свойств, СОЗ могут переноситься и накапливаться в окружающей среде в полусферном и глобальном масштабе. В этой связи загрязнение окружающей среды СОЗ в Северном полушарии представляет интерес для многих международных организаций (например, CLRTAP, AMAP, и т.д.).

Согласно рабочему плану EMEП 2002, МСЦ-В начал разработку полусферной многосредовой модели СОЗ. Первые результаты, в том числе описание модели и предварительные расчеты, в марте 2002 года в Женеве были представлены Целевой группе по измерениям и моделированию (Task Force on Measurements and Modelling). TFMM сделала заключение, что полусферное моделирование является одним из приоритетных направлений дальнейшей деятельности EMEП. Было подчеркнуто, что разработка полусферного подхода уточнит оценку загрязнения региона EMEП, а также отдаленных регионов и, в частности, новых участников Конвенции по дальнему переносу загрязнений, расположенных вне сетки EMEП (Convention on LRTAP).

Этот технический отчет описывает достижения в исследовании дальнего переноса и накопления СОЗ в Северном полушарии, для таких СОЗ как ПАУ, ПХДД/Ф, ПХБ, g-ГХЦГ и ГХБ. Показана необходимость моделирования переноса некоторых СОЗ в полусферном масштабе. Разработана предварительная версия многосредовой модели переноса СОЗ, а также выполнены расчеты переноса ПХБ, g-ГХЦГ и ГХБ. Кроме того, протестированы экспериментальные версии модуля морских течений и льдов.

В ходе работ по перечисленным направлениям были получены следующие результаты:
- Сделана оценка способности к дальнему переносу на основе региональной модели MSCE-POP, что позволило выбрать вещества для полусферного моделирования (ПХБ, g-ГХЦГ и ГХБ).
- Выполнен краткий обзор существующих модельных подходов к оценке переноса и накопления СОЗ в полусферном масштабе. Разрабатываемая полусферная модель для оценки загрязнения СОЗ основана на атмосферном модуле переноса со схемой адвекции Ботта, пространственным разрешением 2.5°x2.5°. и вертикальной s-координатой. Помимо атмосферы, модель включает в себя программные модули, описывающие процессы в почве, морской воде и растительности.
- Предварительные расчеты полусферного переноса ПХБ, g-ГХЦГ и ГХБ для 1990 года подтвердили работоспособность модели. Они показали, что для европейского региона воздушные концентрации хорошо согласуются с результатами, полученными с помощью региональной модели, и находятся в диапазоне, близком к диапазону данных мониторинга. Было продемонстрировано, что загрязнители от европейских источников переносятся в такие отдаленные регионы, как Арктика, Азия и Северная Америка. Наибольшую способность к дальнему переносу показал ГХБ. Для более точной оценки загрязнения следует провести моделирование в течение достаточно длительного периода (например, до 30 лет для ПХБ).
- Была подготовлена и исследована предварительная версия модуля расчета переноса СОЗ морскими льдами. Кроме того, было предложено уточнение перераспределения загрязнителя между различными фазами, а также учтена седиментация в морской среде. Численные эксперименты показали, что эта модификация улучшила описание поведения СОЗ в морской воде.

Дальнейшая разработка полусферной модели преследует цель усовершенствовать описание процессов в различных природных средах. В модель для атмосферы планируется ввести выведение загрязнения вместе со снегом. Было уточнено перераспределение СОЗ между воздухом, почвенным раствором, органическим веществом и растворенной органикой. Больше внимания будет уделяться процессам деградации в атмосфере, почве и морской воде. Морской модуль будет дополнен более подробным описанием процессов седиментации и межфазного распределения. Помимо этого, будет усовершенствован и интегрирован в полусферную модель модуль переноса СОЗ морским льдом.