Modelling of concentration dynamics of fungal aerosols in the atmospheric boundary layer: I. Basic processes and equations

Cover Page

Abstract


Fungi are the important allergens, pathogens of plants, animals and humans, as well as they produce toxins and are
agents of biodegradation of natural and artificial materials. The publication summarizes the relatively few theoretical and
experimental papers devoted modeling the the dynamics of bioaerosols in the surface layer of the atmosphere. The emphasis
is done on processes and quantitative regularities that are important for the calculation of the dynamics of fungal aerosol,
which consist of fungal spores and mycelial fragments of various diameters. We describe the key processes determining the
dynamics of bioaerosols in the surface layer of the atmosphere, namely: emission, gravitational sedimentation, turbulent
diffusion, washing by precipitations, particle collision, and a number of other processes. We carried out the formulation of
the problem, introduced a number of equations, describing the dynamics of bioaerosols in the surface layer of the
atmosphere, we discussed the boundary conditions, necessary to carry out the calculations.


About the authors

M V Glagolev

Институт лесоведения РАН

Author for correspondence.
Email: m_glagolev@mail.ru

A F Sabrekov

Институт лесоведения РАН

Email: m_glagolev@mail.ru

E V Faustova

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: m_glagolev@mail.ru

O E Marfenina

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: m_glagolev@mail.ru

References

  1. Бекорюков В.И., Кароль И.Л. 1962. Теоретическая оценка эффективности улавливания аэрозолей липкими планшетами в приземном слое атмосферы // Вопросы ядерной метеорологии / Под ред. И.Л. Кароля и С.Г. Малахова. М.: Госатомиздат. С. 221-248.
  2. Вишневецкий С.Л. 1990. Кнудсена число // Физическая энциклопедия. Т. 2: Добротность - магнитооптика / Под ред. А.М. Прохорова. М.: Сов. энциклопедия. С. 388-389.
  3. Гендугов В.М., Глазунов Г.П. 2007. Ветровая эрозия почвы и запыление воздуха. М.: ФИЗМАТЛИТ. 240 с.
  4. Гиляров М.С. 1986. Биологический энциклопедический словарь. М.: Сов. энциклопедия.
  5. Глаголев М.В. 2010. К методу «обратной задачи» для определения поверхностной плотности потока газа из почвы // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. Т. 1. № 1. С. 17-36.
  6. Глаголев М.В., Сабреков А.Ф. 2012. Идентификация газообмена на границе экосистема/атмосфера: метод обратной задачи // Математическая биология и биоинформатика. Т. 7. № 1. С. 81-101.
  7. Глаголев М.В., Сабреков А.Ф., Казанцев В.С. 2010. Физикохимия и биология торфа. Методы измерения газообмена на границе почва-атмосфера. Томск: Изд-во ТГПУ. 104 с.
  8. Глазкова А.А., Кузнецова И.Н., Шалыгина И.Ю., Семутникова Е.Г. 2012. Суточный ход концентрации аэрозоля (РМ10) летом в Московском регионе // Оптика атмосферы и океана. Т. 25. № 6. С. 495-500.
  9. Голицын Г.С. 2013. Статистика и динамика природных процессов и явлений: Методы, инструментарий, результаты. М.: КРАСАНД. 400 с.
  10. Десятков Б.М., Бородулин А.И., Котлярова С.С. 1997. Определение потока аэрозольных частиц, выделяемых подстилающей поверхностью, путем решения обратной задачи их распространения в атмосфере // Оптика атмосферы и океана. Т. 10. № 6. С. 639-644.
  11. Еланский С.Н., Рыжкин Д.В. 2004. Вариации концентрации грибных спор в приземном воздухе Москвы // Материалы международной научной конференции "Биология, систематика и экология грибов в природных экосистемах и агрофитоценозах", Минск. С. 92-95. Статья также доступна по URL (дата обращения 20.02.2012): http://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=%D0%B5%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9%20%D0%B4.%D0%B2.%20%D1%80%D1%8B%D0%B6%D0%BA%D0%B8%D0%BD&source=web&cd=3&sqi=2&ved=0CC4QFjAC&url=http%3A%2F%2Fkartofel.org%2Fdownload%2Fminsk2.doc&ei=attBT6CLFrOP4gTVv9XFCA&usg=AFQjCNEakKvAfBaAmnUiJCW3NrxE8alOtQ&cad=rjt
  12. Зимин А.Г. 1962. Механизмы захвата и осаждения атмосферных примесей облаками и осадками // Вопросы ядерной метеорологии / Под ред. И.Л. Кароля и С.Г. Малахова. М.: Госатомиздат. С. 116-150.
  13. Кароль И.Л. 1962. О роли турбулентного рассеяния по направлению ветра в полуэмпирической теории атмосферной турбулентной диффузии // Вопросы ядерной метеорологии / Под ред. И.Л. Кароля и С.Г. Малахова. М.: Госатомиздат. С. 190-203.
  14. Константинов А.Р. 1968. Испарение в природе. Л.: Гидрометеоиздат.
  15. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. 1980. Справочник по элементарной физике. М.: Наука. 208 с.
  16. Малахов С.Г., Солодихина Л.Д. 1962. О вымывании дождем продуктов распада радона из атмосферы // Вопросы ядерной метеорологии / Под ред. И.Л. Кароля и С.Г. Малахова. М.: Госатомиздат. С. 151-162.
  17. Мамонова И.В. 1993. Критерии миграционной активности плесневых грибов в помещении // Микология и фитопатология. Т. 27. Вып. 1. С. 23-28.
  18. Матвеев Л.Т. 2000. Физика атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат.
  19. Марфенина О.Е., Колосова Е.Д., Глаголев М.В. 2016. Численность грибных диаспор, оседающих из приземного воздуха на участках с разным растительным покровом в г. Москве // Микология и фитопатология. Т. 50. № 6. С. 379-385.
  20. Махонько К.П. 1962. Суточные изменения запыленности приземного слоя атмосферы // Вопросы ядерной метеорологии / Под ред. И.Л. Кароля и С.Г. Малахова. М.: Госатомиздат. С. 253-258.
  21. Обухов А.М. 1988. Турбулентность и динамика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат. С. 148-149, 154, 156.
  22. Обухов А.М., Монин А.С. 1954. Основные закономерности турбулентного перемешивания в приземном слое амосферы // Труды Геофизического ин-та АН СССР. № 24 (151). С. 163-187.
  23. Пискунов В.Н. 2010. Динамика аэрозолей. М.: ФИЗМАТЛИТ. 296 с.
  24. Прохоров А.М. (ред.). 1983. Советский энциклопедический словарь. М.: Сов. энциклопедия. 1600 с.
  25. Прохоров А.М. (ред.). 1994. Физическая энциклопедия. Т. 4: Пойнтинга-Робертсона - Стримеры. М.: Большая Рос. энциклопедия. 704 с.
  26. Пруппахер Г.Р. 1976. Химические основы изменения климата // Химия нижней атмосферы / Под ред. Расул С. М.: Мир. С. 11-89.
  27. Робинсон Д.Д. 1981. Аэрозоли как один из видов выбросов при производстве энергии // Энергия и климат. Л.: Гидрометеоиздат. С. 98-122.
  28. Романков П.Г., Курочкина М.И. 1974. Гидромеханические процессы химической технологии. Л.: Химия. 288 с.
  29. Рыжкин Д.В., Еланский С.Н., Желтикова Т.М. 2002. Мониторинг концентрации спор грибов Cladosporium и Alternaria в атмосферном воздухе г. Москвы //Атмосфера. Пульманология и аллергология. № 2. С. 30-31. Статья также доступна по URL: http://kartofel.org/download/ryzhkin.pdf (дата обращения 20.02.2012)
  30. Сеттон О.Г. 1958. Микрометеорология. Л.: Гидрометеоиздат. С. 349-350.
  31. Хайди Г.М. 1976. Процессы удаления газообразных и взвешенных загрязнений из атмосферы // Химия нижней атмосферы / Под ред. Расул С. М.: Мир. С. 155-222.
  32. Arya S.P. 1999. Air pollution meteorology and dispersion (Vol. 6). New York: Oxford University Press. 310 p.
  33. Flesch T.K., Wilson J.D., Yee E. 1995. Backward-time Lagrangian stochastic dispersion models and their application to estimate gaseous emissions // Journal of Applied Meteorology. V. 34. No. 6. P. 1320-1332.
  34. Galperin M.V., Scotnikova O.G., Panin M.P. 1998. A model of transport, deposition and re-suspension of hazard pollution released by point large source and carried by the polydispersional particles // 23rd NATO/CCMS International Technical Meeting on Air Pollution Modelling and its Application (September 28 - October 2, 1998; Riviera Holiday Club, Varna, Bulgaria). Preprints. V. II. P. 377-384.
  35. Gillette D.A. 1977. Fine particulate emissions due to wind erosion // Transactions of the American Society of agricultural engeneers. V. 20. No. 5. P. 890-897.
  36. Goyer N., Lavoie J., Lazure L., Marchand G. 2001. Bioaerosols in the Workplace: Evaluation, Control and Prevention Guide. IRSST.
  37. Rannik Ü., Zhou L., Zhou P., Gierens R., Mammarella I., Sogachev A., Boy M. 2016. Aerosol dynamics within and above forest in relation to turbulent transport and dry deposition // Atmos. Chem. Phys. V. 16. P. 3145-3160.
  38. Sesartic A., Lohmann U., Storelvmo T. 2013. Modelling the impact of fungal spore ice nuclei on clouds and precipitation // Environ. Res. Lett. V. 8. 014029. doi: 10.1088/1748-9326/8/1/014029
  39. Stohl A., Hittenberger M., Wotawa G. 1998. Validation of the Lagrangian particle dispersion model FLEXPART against large-scale tracer experiment data // Atmospheric Environment. V. 32. P. 4245-4264.

Statistics

Views

Abstract - 343

PDF (Russian) - 268

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2016 Glagolev M.V., Sabrekov A.F., Faustova E.V., Marfenina O.E.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies