Мониторинг морских выбросов на суше и на море с помощью дронов и портативных датчиков частиц

Инженеры из Кембриджа впервые использовали дроны, портативные датчики частиц и новую модель для измерения, картирования и характеристики вредных частиц в выбросах судов как на суше, так и на море. Это первое исследование, в котором таким способом были выполнены многопараметрические измерения частиц, включая площадь поверхности, осаждаемую в легких (LDSA), черный углерод и количество частиц. Работа может помочь в разработке экологических инициатив по очистке морского сектора.

Твердые частицы (PM) — вредный загрязнитель, содержащийся в выбросах. Их вдыхание вызывает серьезные проблемы со здоровьем, а также негативно влияет на климат. Усилия по регулированию морского сектора требуют новых знаний и методов для характеристики эволюции частиц в выбросах судов, рассеивающихся в портовых зонах. Исследователи провели эксперименты в порту Рафина в Греции. В течение семи дней проводились измерения с суши (с помощью портативных датчиков) и с дронов в море (с помощью нового набора инструментов на борту) для пяти пассажирских паромов, в основном работающих на холостом ходу в порту.

Дроны входили в шлейфы выбросов, собирая данные в реальном времени вблизи источника (паромов). Результаты опубликованы в журнале Atmospheric Environment. Измерения трех характеристик частиц (LDSA, черный углерод, количество частиц) позволили получить ценную информацию о рассеивании шлейфа, что было бы невозможно при мониторинге лишь одного параметра. Команда также смогла смоделировать трехмерную эволюцию характеристик частиц, объединив модель дисперсии гауссова шлейфа с новым подходом Incompletely Stirred Reactor Network (ISRN).

Приземные измерения показали, что средние значения LDSA, на которые влияют количество и размер частиц, увеличиваются в 20 раз выше фонового уровня по мере движения шлейфа. Концентрации черного углерода, определяемые массой, были примерно в 12 раз выше фоновых. «Пиковые концентрации черного углерода и LDSA в наших точках измерений сопоставимы с уровнями воздействия в подземных горных выработках и почти вдвое выше, чем персональное воздействие на взлетно-посадочной полосе аэропорта», — отметила первый автор статьи, доктор Молли Хауген.

Исследователи обнаружили, что соотношение LDSA к черному углероду в одной из точек увеличилось на порядок, то есть LDSA растет значительно быстрее. При сравнении данных с суши и с дронов концентрации LDSA и количества частиц на суше были примерно на 50% ниже, в то время как черный углерод — примерно равен. «Регулирование и мониторинг только черного углерода может угрожать общественному здоровью, поскольку более мелкие частицы, не улавливаемые такими измерениями, с большей вероятностью попадают и остаются в легких», — подчеркнула доктор Хауген.