sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.7868/S2658697526020105sergeogr-3159Research ArticleПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ И ГЕОЭКОЛОГИЯNATURAL RESOURCE USE AND GEOECOLOGYСтатистические распределения концентраций диоксида азота в приземной атмосфере Санкт-ПетербургаStatistical Distributions of Nitrogen Dioxide Concentrations in the Surface Atmosphere of St. PetersburgКрицукС. Г.KritsukS. G.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ЛатыповИ. Ш.LatypovI. Sh.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ГорныйВ. И.GornyV. I.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ТронинА. А.TroninA. A.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ВасильевМ. П.VasilyevM. P.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

mih.vasilev@mail.ruНеробеловГ. М.NerobelovG. M.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

СеребрицкийИ. А.SerebritskyI. A.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности Российской академии наук (НИЦЭБ РАН); Санкт-Петербургский Федеральный центр Российской академии наук (СПб ФИЦ РАН)РоссияSt. Petersburg Research Center for Environmental Safety of the Russian Academy of Sciences (RRCES RAS); St. Petersburg Federal Center of the Russian Academy of Sciences (SPB FRC RAS)Russian FederationКомитет по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности, Администрация Санкт-ПетербургаРоссияCommittee on Nature Management, Environmental Protection, and Environmental Safety, St. Petersburg AdministrationRussian Federation202602082026902415426Copyright © Крицук С.Г., Латыпов И.Ш., Горный В.И., Тронин А.А., Васильев М.П., Неробелов Г.М., Серебрицкий И.А., 20262026Крицук С.Г., Латыпов И.Ш., Горный В.И., Тронин А.А., Васильев М.П., Неробелов Г.М., Серебрицкий И.А.Kritsuk S.G., Latypov I.S., Gorny V.I., Tronin A.A., Vasilyev M.P., Nerobelov G.M., Serebritsky I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/3159

В статье представлены результаты оценки рисков превышения предельно допустимых концентраций диоксида азота в атмосферном воздухе Санкт-Петербурга на основе данных измерений на 16 автоматических станциях мониторинга в 2019–2021 гг. и зависимости концентраций от времени суток и сезона. Диоксид азота является высокотоксичным веществом и относится ко второму классу опасности. Это определяет необходимость учета распределения концентраций диоксида азота при городском территориальном планировании. В результате проведенного исследования было определено, что вариации концентраций NO2 определяются взаимодействием нескольких квазипериодических процессов: сезонными и суточными вариациями плотности транспортных потоков, изменением интенсивности солнечной радиации и связанных с ней фотохимических реакций с участием диоксида азота, а также интенсивности метеорологических явлений. Статистические распределения концентраций NO2 асимметричны, их предпочтительным приближением является логнормальная модель. Риски превышения среднесуточных предельно допустимых концентраций диоксида азота (по САНПИН 1.2.3685-21) находятся в пределах 0.0–1.1%, а при использовании предельно допустимых концентраций, рекомендованных ВОЗ, — в диапазоне 3–20%. Приведенный в статье подход к оценке рисков превышения предельно допустимых концентраций диоксида азота может быть применен и для анализа концентраций других экотоксикантов, негативно воздействующих на здоровье населения или нарушений городской среды.

This article presents the results of an assessment of the risks of exceeding maximum permissible concentrations of nitrogen dioxide in the atmospheric air of St. Petersburg based on measurement data from 16 automatic monitoring stations in 2019–2021 and their dependence on time of day and season. Nitrogen dioxide is a highly toxic substance and belongs to hazard class II. This necessitates taking into account the distribution of nitrogen dioxide concentrations in urban spatial planning. The study revealed that variations in NO2 concentrations are determined by the interaction of several quasi-periodic processes: seasonal and diurnal variations in traffic density, changes in solar radiation intensity and associated photochemical reactions involving nitrogen dioxide, and the intensity of meteorological phenomena. The statistical distributions of NO2 concentrations are asymmetric, and the lognormal model is the preferred approximation. The risks of exceeding the average daily threshold limit value (TLV) of nitrogen dioxide (according to Sanitary Regulations and Standards 1.2.3685-21) are in the range of 0.0–1.1%, and when using the TLV recommended by the WHO, in the range of 3–20%. The approach to assessing the risks of exceeding the TLV for nitrogen dioxide concentrations presented in this article can also be applied to analyzing the concentrations of other ecotoxicants that negatively impact public health or disrupt the urban environment.

диоксид азотастатистические распределенияСанкт-Петербургнормальное распределениелогнормальное распределениериск превышения ПДКnitrogen dioxidestatistical distributionsSt. Petersburgnormal distributionlognormal distributionrisk of exceeding the TLVРабота выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации “Разработка методов мониторинга здоровья экосистем Северо-Запада России” (FFZF-2025-0018).The work was carried out within the framework of the state assignment of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation “Development of Methods for Monitoring the Health of Ecosystems in the North-West of Russia” (FFZF-2025-0018).ReferencesБезуглая Э.Ю., Смирнова И.В. Воздух городов и его изменения. СПб.: Астерион, 2008. 254 с.Bezuglaya E.Yu., Smirnova I.V. Vozdukh gorodov i ego izmeneniya [Urban Air and Its Changes]. St. Petersburg: Asterion Publ., 2008. 254 p.Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.3492-17. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений. 2018. https://docs.cntd.ru/document/556185926?marker= 6520IMDirective (EU) 2024/2881 of the European Parliament and of the Council of 23 October 2024 on ambient air quality and cleaner air for Europe (recast). Available at: https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2024/2881 (accessed: 01.11.2025).Еланский Н.Ф., Шилкин А.В., Пономарев Н.А., Захарова П.В., Качко М.Д., Поляков Т.И. Пространственно-временные вариации содержания загрязняющих примесей в воздушном бассейне Москвы и их эмиссии // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2022. Т. 58. № 1. С. 92–108.Elansky N.F., Lokoshchenko M.A., Trifanova A.V., Belikov I.B., Ckorokhod A.I. On contents of trace gases in the atmospheric surface layer over Moscow. Izv. Atmos. Ocean. Phys., 2015, vol. 51, no. 1, pp. 30–41. https://doi.org/10.1134/S000143381501003XЕланский Н.Ф., Локощенко М.А., Трифанова А.В., Беликов И.Б., Скороход А.И. О содержании малых газовых примесей в приземном слое атмосферы над Москвой // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51. № 1. С. 39–51.Elansky N.F., Shilkin A.V., Ponomarev N.A., Zakharova P.V., Kachko M.D., Poliakov T.I. Spatiotemporal variations in the content of pollutants in the Moscow Air Basin and their emissions. Izv. Atmos. Ocean. Phys., 2022, vol. 58, pp. 80–94. https://doi.org/10.1134/S0001433822010029Еланский Н.Ф., Шилкин А.В., Семутникова Е.Г., Захарова П.В., Ракитин В.С., Пономарев Н.А., Вереvкин Я.М. Недельный цикл содержания загрязняющих примесей в приземном воздухе г. Москвы // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т. 31. № 10. C. 829–836.Elansky N.F., Shilkin A.V., Semutnikova E.G., Zaharova P.V., Rakitin V.S., Ponomarev N.A., Verevkin Y.M. Weekly cycle of pollutant concentrations in nearsurface air over Moscow. Atmos. Ocean. Opt., 2019, vol. 32, pp. 85–93. https://doi.org/10.1134/S1024856019010068Ионов Д.В., Поберовский А.В. Изменчивость содержания окислов азота в приземном слое атмосферы по данным наблюдений в Петергофе // Метеорология и гидрология. 2020. № 10. С. 73–81.Gigienicheskie normativy GN 2.1.6.3492-17. Predel’no dopustimye kontsentratsii (PDK) zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosfernom vozdukhe gorodskikh i sel’skikh poselenii [Hygienic Standards GN 2.1.6.3492-17.Локощенко М.А., Богданович А.Ю., Еланский Н.Ф., Лезина Е.А. Температурные инверсии в Москве и их влияние на состав приземного воздуха // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57. № 6. С. 1–10.Maximum Permissible Concentrations (MPC) of Pollutants in the Atmospheric Air of Urban and Rural Settlements]. 2018. Available at: https:// docs.cntd.ru/document/556185926?marker=6520IM (accessed: 01.11.2025). (In Russ.).Нормативы удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок. М., 2013. 31 с. https://vti.ru/files/public/uchebno-metod_ posobie-k_soglasheniyu_0665.pdfIonov D.V., Poberovskii À.V. Variability of Nitrogen Oxides in the Atmospheric Surface Layer near Saint Petersburg. Russ. Meteorol. Hydrol., 2020, vol. 45, pp. 720–726. https://doi.org/10.3103/s1068373920100064Санитарные правила и нормы САНПИН 1.2.3685-21 “Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания”. Утв. Постановлением Главного гос. санитарного врача РФ от 28.01.2021 г. № 2 (ред. от 30.12.2022) https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_375839/fa69e15a74de57cbe09d347462434c11fcfeeaca/Lokoshchenko M.A., Bogdanovich A.Yu., Elansky N.F., Lezina E.A. Thermal inversions and their influence on the composition of the surface air layer over Moscow. Izv. Atmos. Ocean. Phys., 2021, vol. 57, pp. 559–567. https://doi.org/10.1134/S0001433821060086Силаева П.Ю., Силаев А.В. Особенности рассеивания выбросов диоксида азота предприятиями энергокомплекса и их влияние на население мегаполисов // Вестн. Рос. ун-та дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2018. Т. 26. № 1. С. 63–72. https://doi.org/10.22363/2313-2310-2018-26-1-63-72Nerobelov G., Virolainen Y., Ionov D., Polyakov A., Rozanov E. WRF-Chem modeling of tropospheric ozone in the coastal cities of the Gulf of Finland. Atmosphere, 2024, vol. 15, no. 7, art. 775. https://doi.org/10.3390/atmos15070775Таймаров М.А., Кувшинов Н.Е., Ахметова Р.В., Сунгатуллин Р.Г. Исследование химических процессов образования оксидов азота при сжигании газа и мазута // Вестн. Казанского технологического ун-та. 2016. Т. 19. № 20. C. 80–83.Normativy udel’nykh vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosferu ot kotel’nykh ustanovok [Standards for Specific Emissions of Pollutants into the Atmosphere from Boiler Plants]. Moscow, 2013. 31 p.Тронин А.А., Киселёв А.В., Крицук С.Г. Многолетние тренды содержания диоксида азота в воздушном бассейне России по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 2. С. 259–265.Sanitary rules and regulations SANPIN 1.2.3685-21 “Hygienic standards and requirements for ensuring the safety and (or) harmlessness of environmental factors to humans”. Approved by Resolution of the Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation dated January 28, 2021, no. 2 (as amended on December 30, 2022). (In Russ.).Тронин А.А., Седеева М.С., Неробелов Г.М., Васильев М.П. Мониторинг содержания диоксида азота в атмосфере городов Европы и России по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 1. С. 287–297.Seinfeld J.H., Pandis S.N. Atmospheric chemistry and physics: from pollution to climate change. Wiley&Sons, 2016. 1152 p.Directive (EU) 2024/2881 of the European Parliament and of the Council of 23 October 2024 on ambient air quality and cleaner air for Europe (recast). https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2024/2881Silaeva P.Yu., Silaev A.V. Peculiarities of dispersion of nitrogen dioxide emissions by the energy complex enterprises and their impact on the population of megapolises. Vestn. RUDN. Ser.: Ekol. Bezopasn. Zhiznedeyat., 2018, vol. 26, no. 1, pp. 63–72. (In Russ.). https://doi.org/10.22363/2313-2310-2018-26-1-63-72Nerobelov G., Virolainen Y., Ionov D., Polyakov A., Rozanov E. WRF-Chem Modeling of Tropospheric Ozone in the Coastal Cities of the Gulf of Finland // Atmosphere. 2024. Vol. 15. № 775. 35 p. https://doi.org/10.3390/atmos15070775Sportisse B. Fundamentals in Air Pollution. Springer Science+Business Media B.V, 2010. https://doi.org/1007/978-90-481-2970-6Sportisse B. Fundamentals in Air Pollution. Springer Science+Business Media B.V. 2010. https://doi.org/10.1007/978-90-481-2970-6Taimarov M.A., Kuvshinov N.E., Akhmetova R.V., Sungatullin R.G. Study of chemical processes of the formation of nitrogen oxides during the combustion of gas and fuel oil. Vestn. Kazan. Tekhnolog. Univ., 2016, vol. 19, no. 20, pp. 80–83. (In Russ.).Seinfeld J.H., Pandis S.N. Atmospheric chemistry and physics: from pollution to climate change. 3rd ed. Wiley & Soins Inc., 2016. 1152 p.Tronin A.A., Kiselyov A.V., Kritsuk S.G. Estimation of multiyear changes in nitrogen oxide concentrations over Russia from satellite measurements. Sovr. Probl. Dist. Zondir. Zemli Kosmosa, 2019, vol. 16, no. 2, pp. 259–265. (In Russ.). https://doi.org/10.21046/2070-7401-2019-16-2-259-265Tronin A.A., Sedeeva M.S., Nerobelov G.M., Vasiliev M.P. Monitoring of nitrogen dioxide content in the atmosphere of cities in Europe and Russia using satellite data. Sovr. Probl. Dist. Zondir. Zemli Kosmosa, 2023, vol. 20, no. 1, pp. 287–297. (In Russ.). https://doi.org/10.21046/2070-7401-2023-20-1-287-297Tronin A.A., Sedeeva M.S., Nerobelov G.M., Vasiliev M.P. Monitoring of nitrogen dioxide content in the atmosphere of cities in Europe and Russia using satellite data. Sovr. Probl. Dist. Zondir. Zemli Kosmosa, 2023, vol. 20, no. 1, pp. 287–297. (In Russ.). https://doi.org/10.21046/2070-7401-2023-20-1-287-297

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