В цикле статей, представленных на конкурс, изложены результаты комплексных исследований газо-аэрозольных эмиссий, выполненных в рамках Интеграционного проекта СО РАН “Аэрозоли Сибири” и Международного проекта Лесной службы Министерства сельского хозяйства США “Влияние пожаров в бореальных лесах Сибири на экологические последствия и устойчивость их биоценозов”.

Сравнение химического состава атмосферных аэрозолей (АА) в пожарный и безпожарный периоды позволило: 1. Оценить степень влияния аэрозольных эмиссий при лесных пожарах на уровень загрязнения атмосферы и изменение химического состава АА локального и регионального масштаба. Эти результаты позволяют оценить последствия на такие важные атмосферные процессы, как туманно- и облако- образование, радиационный обмен, образование кислотных осадков; 2. Удалось найти новые специфические трассеры, позволяющие идентифицировать источники аэрозольных эмиссий от лесных пожаров – соотношения катионов [K⁺/Na⁺] и анионов [NO₃/SO^2-₄]. Содержание органического и неорганического углерода а аэрозольных эмиссиях важно для оценки их влияния на гетерогенные химические процессы в атмосфере (C_орг) и радиационный теплообмен (С_неорг).

В первой статье проводится сравнение результатов предыдущих экспериментов и специального модельного эксперимента при эмиссии аэрозолей в период крупного лесного пожара. Эти эксперименты проведены с использованием вертолета МИ-8 летом 1993 года в Красноярском крае, при пролете через дымовой шлейф на высотах от 500 до 1500 метров. Здесь удалось получить данные по изменению химического состава в аэрозольных эмиссиях в зависимости от размеров частиц. Показано, что при этом существенно меняется химический состав как субмикронной (d<1,3мкм), так и грубодисперсной фракции (d>1,3 мкм) аэрозольных частиц. Первая фракция определяет влияние на атмосферные процессы глобального масштаба, вторая – регионального. Выяснено, что интегральный трассер эмиссии при лесных пожарах (К) не является однозначным, если анализировать химический состав при различной дисперсности аэрозолей. Анализ совокупности этих экспериментов показал, что используемый авторами комплекс методик, позволяет исследовать более детально различные процессы, приводящие к образованию аэрозолей при лесных пожарах.

Последние четыре статьи связаны с экспериментальными исследованиями газо-аэрозольных эмиссий при низовых лесных пожарах, которые проводились на специальном полигоне в Красноярском крае.

Во второй статье приводятся результаты определения многоэлементного состава аэрозольных эмиссий при низовых (менее интенсивных) и крупных (наиболее интенсивных) лесных пожарах с использованием метода РФА СИ. Методики определения разработаны авторами. Приведенные результаты позволяют также оценить влияние различных режимов горения на изменение многоэлементного состава горючих материалов, образующихся при лесных пожарах в бореальных лесах Сибири. Это также пионерские работы.

В третьей статье приводятся результаты одновременного определения химического состава аэрозольных и газообразных эмиссий при низовых пожарах разной интенсивности как непосредственно у поверхности фронта горения, так и на высоте нескольких сот метров. В этих экспериментах для высотного зондирования использовался самолет АН-2. Сравнение состава газообразных эмиссий на разных высотах показало, что состав основных газообразных компонентов, являющихся радиационно-активными и влияющими на радиационный обмен (климатические последствия), практически одинаков. Так как соотношение CO₂/CO является количественной мерой режима горения, то его измерение позволяет исследовать изменение химического состава газо-аэрозольных эмиссий в зависимости от режима горения. В наших экспериментах удалось получить количественную связь между химическим составом газо-аэрозольных эмиссий и концентрацией CO. Величина эмиссии CO₂ достаточно точно определяется по величине сгоревшей биомассы. Зная величины CO₂ и CO можно рассчитать химический состав газо-аэрозольных эмиссий при лесных пожарах Сибири разных типов. При наземных опытах точность измерения химического состава существенно выше. Поэтому разработанная авторами методика для определения химического состава газо-аэрозольных эмиссий в наземных условиях имеет значительные преимущества по сравнению с распространенными отборами проб с использованием самолетов и вертолетов. Получены данные о полном массовом балансе аэрозольных эмиссий. Эти результаты позволяют получить более детальные сведения о химических и физических процессах, проходящих в зоне горения лесных биоценозах лесов Сибири.

В четвертой статье приводятся результаты определения многоэлементного состава аэрозольных эмиссий и оценена их доля в суммарной аэрозольной эмиссии.

В последней статье методом РФА СИ получены данные об изменении многоэлементного состава различных типов лесных горючих материалов (растительных и почвенных) в сосняках бореальных лесов Сибири. С одной стороны, это позволяет определить влияние лесных пожаров и их экологические последствия на почвенный и растительный биоценоз в исследованных типах лесных сообществ бореальных лесов. С другой стороны, эти данные станут основой для дальнейших более детальных исследований сложных процессов горения при лесных пожарах.

1. K.P. Koutsenogii, V.I. Makarov, G.A. Kovalskaya, A.I. Smirnova, B.S. Smolyakov, L.A. Pavlyuk.
The chemical composition of the aerosol particle produced by the forest fires in Siberia. Proceedings from: The Joint Fire Science Conference and Workshop (Eds.: Kevin C. Ryan, Leon F. Neuenschwander), Grove Hotel, Boise, Idaho, June 15-17, 1999. 2000, pp. 219-222.

2. O.V. Chankina, T.V. Churkina, A.V. Ivanov, V.A. Ivanov, G.A. Ivanova, K.P. Koutsenogii, G.A. Kovalskaya.
Multielement composition of the aerosols of the forest fires of boreal forests upon burning of forest combustibles. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A, 2001, V. 470, No.1-2, pp. 444-447.

3. K. Koutsenogii, Y. Samsonov, V. Makarov, T. Churkina, G. Ivanova, A. Ivanov, S. Conard , S. Baker, W. Hao, D. McRae, A. Smirnova, B. Smolyakov, O. Chankina, T. Savchenko.
Ecological consequence wildland fire in Siberian boreal forest. Proceeding Book of Macro and Trace Elements. Mengen- und Spurenelemente. Agricultural, Biological, Environmental, Nutritional and Medical Importance of Macro, Trace and Ultra Trace Elements (Ed.: Manfred Anke) Workshop, October 18-19, 2002, Main Building of the Friedrich Schiller University, Jena 2002, pp. 364-370.

4. К.П. Куценогий, Ю.Н. Самсонов, Т.В. Чуркина, А.В. Иванов, В.А. Иванов.
Содержание микроэлементов в аэрозольной эмиссии при пожарах в бореальных лесах Центральной Сибири. Оптика атмосферы и океана, 2003, 16, №5-6, 461-465.

5. К.П. Куценогий, О.В.Чанкина, Г.А.Ковальская, Т.И. Савченко, А.В. Иванов, П.А. Тарасов.
Постпирогенные изменения элементного состава лесных горючих материалов и почв в сосновых лесах Средней Сибири. Сибирский экологический журнал, 2003, N 6, 735-742.