VARIATIONS OF CONCENTRATION OF AEROSOL PARTICLES (<10 $$μ$$$$m) IN VILNIUS
D. Šopauskienė and D. Jasinevičienė
Institute of Physics, Savanorių 231, LT-02300 Vilnius, Lithuania
E-mail: daliasop@ktl.mii.lt

Received 19 March 2009; revised 21 May 2009; accepted 18 June 2009

Long-term observations of atmospheric constituents such as particulate matter (PM) are increasingly important in evaluating their adverse effects on human health and climate. Time series (2005–2007) of the hourly mass concentrations of PM10 recorded at three air quality monitoring (AQM) sites characterized by a different exposure to traffic emissions in Vilnius city have been used for the investigation of spatial and temporal variations as well as the input of pollutants to PM10 levels by long-range transport of air masses. The distribution plots of PM10 24-h mean mass concentrations showed a unimodal lognormal distribution with the mode centered on 34.4, 21.6, and 19.9 $μ$g/m³, respectively, at the trafc-exposed (Žirmūnai), semi-urban (Senamiestis), and urban background (Lazdynai) sites. The difference between traffic-exposed and urban background data indicates average concentration increment of 12.5 $μ$g/m³ of PM10. Site-specific, clear diurnal and seasonal fluctuations were observed for PM10 concentrations at all AQM sites. Two major pollution episodes when PM10 24-h mean exceeded 50 $μ$g/m³ were differentiated. The first one (25 April – 15 May 2006) was characterized by the long-range transport of pollutants emitted by biomass burning in southeastern Europe. In the second episode (9–17 January 2009), high levels of PM10 were determined, tracing the polluted air mass transport from southwestern Europe where large combustion plants are responsible for two thirds of the European Union (EU) total sulphur emissions.

Keywords: PM10, mass concentration, statistical analysis, intraurban uniformity, long-range transport, air mass backward trajectories

AEROZOLIO DALELIŲ (<10 μm) KONCENTRACIJOS VILNIUJE KAITA
D. Šopauskienė, D. Jasinevičienė
Fizikos institutas, Vilnius, Lietuva

Per pastaruosius kelis dešimtmečius pastebimai didėja mokslinių publikacijų, kuriose įvairiais aspektais pateikiami duomenys apie atmosferos aerozolio daleles [5, 6]. Dėl savo fizinių ir cheminių savybių įvairovės jos tiesiogiai veikia daugelį atmosferos procesų, tuo pačiu globalų ir regiono klimatą [4]. Be to, nustatytas ryšys tarp aerozolio dalelių koncentracijos ir žmonių sergamumo bei mirtingumo, ypač urbanizuotuose rajonuose [2]. Aerozolio dalelių savybės ir koncentracija kinta laike ir erdvėje priklausomai nuo jų emisijos šaltinių tipo, stiprio ir geografinės vietos. Taigi, įvairiais aspektais vykdomi aerozolio dalelių tyrimai skirtingose pasaulio vietose yra labai aktualūs ir dažnai įjungiami į įvairių pasaulinių programų sudėtį [19, 24, 25]. Pagrindinis šio darbo tikslas buvo nustatyti aerozolio dalelių, kurių skersmuo yra mažesnis nei 10 μm, masės koncentracijos erdvinės sklaidos Vilniaus mieste ypatumus, paros ir sezoninę jos kaitą bei įvertinti toli esančių taršos šaltinių poveikį. Trijų oro kokybės tyrimų stočių Vilniuje aerozolio dalelių masės koncentracijos duomenys paimti iš Lietuvos aplinkos apsaugos agentūros interneto puslapio [13]. Pasirinktose stotyse nenutrūkstamai matuojamos ore aerozolio dalelių koncentracijos: esant intensyviam transporto eismui Kareivių gatvėje (Žirmūnuose), gausiai žmonių lankomame ir tankiai gyvenamame rajone (Senamiestyje) ir atokiau nuo intensyvaus transporto eismo gatvių bei stacionarių taršos šaltinių esančiame gyvenamajame rajone (Lazdynuose).
Atlikus statistinę 2005–2007 m. aerozolio dalelių 24 val. (t. y. paros) vidutinių masės koncentracijų analizę, nustatyta, kad visose trijose oro kokybės tyrimo vietose gautus duomenis gerai aprašo lognormalinis pasiskirstymas, turintis tik po vieną modą, kuri Žirmūnuose, Senamiestyje ir Lazdynuose atitinkamai yra 34,4, 21,6 ir 19,9 μg/m³. Dideli koreliacijos koeficientai (0,71 < r < 0,82) su patikimumu p > 0,99, gauti lyginant aerozolio dalelių koncentracijas dviejose jų matavimo stotyse (2 pav.), rodo gana vienodą jų paros vidutinių koncentracijų eigą ir tai, kad aerozolio dalelių koncentracijas lemia tie patys taršos šaltiniai (lokalinė teršalų emisija bei jų pernaša iš tolimesnių regionų). Tačiau Žirmūnuose 12,5 μg/m³ vidutiniškai didesnės nei Lazdynuose ir Senamiestyje (2(a, b) pav.) aerozolio dalelių koncentracijos rodo vietinio taršos šaltinio (autotransporto) įtaką. Lazdynuose matuojamos aerozolio dalelių koncentracijos gali būti traktuojamos kaip Vilniaus miesto foninės koncentracijos. Visose matavimo stotyse aerozolio dalelių koncentracijos turėjo ir paros, ir sezoninį sandą. Didesnės koncentracijos buvo būdingos laikotarpiui nuo vasario iki gegužės mėn., o mažiausios – vasarą.
Nagrinėjant dviejose stotyse vienu metu stebėtus du (5 ir 6 pav.) didelių aerozolio dalelių koncentracijų (>50,0 μg/m³) atvejus ir analizei panaudojus atgalines oro masių pernašos į Vilnių trajektorijas, nustatyta, kad aerozolio dalelių dideles koncentracijas lėmė teršalai, atnešti iš pietrytinės ir pietvakarinės Europos emisijos šaltinių.