Измерение сажи в атмосферном воздухе – одна из важнейших на сегодня задач для экологов и исследований изменения климата.
В нашей информационной статье мы хотим в общих чертах рассмотреть данную тему, рассказать о воздействии сажи или черного углерода на экологию и здоровье человека, а также рассмотреть новую линейку оборудования для мониторинга черного углерода – анализаторы Black Carbon Sensor.
Если Вам просто требуется консультация специалиста или нужно подобрать оборудование для мониторинга сажи – просто отправьте запрос нашим сотрудникам.
Черный углерод
Черный углерод представляет собой тугоплавкую форму элементарного углерода, получаемую в результате процессов пиролиза (то есть термического разложения органики при высоких температурах и полном или частичном отсутствии кислорода) или образующуюся во время горения органических веществ.
В аэрозольной форме она представляет собой микроскопические дисперсные частицы размером менее двух с половиной микрон, что позволяет отнести ее к наиболее опасным экологическим факторам (подробнее о воздействии этих частиц на климат и здоровье мы расскажем ниже).
Источников черного углерода довольно много. Он может получаться во время сжигании топлива в двигателях автомобилей, горения древесины, утилизации отходов на свалках и пр. При этом вместе с черным углеродом образуются и другие вредные вещества – углекислый и угарный газы, летучие органические вещества и т.д. Обычно весь комплекс этих веществ называется сажей.
В некоторых случаях можно увидеть, как разделяют именно черный углерод и коричневый углерод, под последним понимая органическую фракцию аэрозоля, выделяемая при сжигании леса, дрова, торфа, которая поглощает свет преимущественно в ультрафиолетовом и синем диапазонах.
В зависимости от региона и экономических условий источники сажи могут сильно варьироваться. Для Азии и Африки таким источником в 60-0% случаев будет являться твердое топливо, такое как уголь, использующееся в качестве бытового источника энергии или ресурса для тепловых электростанций. Если мы говорим о Европе, то это чаще всего автомобили и общественный транспорт (около 70%).
Основными секторами выбросов черного углерода сегодня являются:
- процессы получения бытовой энергии (печки, очаги),
- общественный или частный транспорт,
- промышленное производство,
- сельское хозяйство,
- сжигание отходов,
- угольные электростанции.
Сажа сегодня остается одной из наиболее значимых угроз для климата. Несмотря на усилия по декарбонизации, ее концентрация в атмосфере остается высокой из-за роста мирового энергопотребления и лесных пожаров
Воздействие черного углерода на экологию и здоровье людей
Сажа относится к наиболее важным факторам глобального потепления благодаря своей способности поглощать свет и за счет этого прогревать воздух вокруг себя.
В данном случае сила воздействия также будет зависеть от региона, поскольку концентрация сажи пространственно сильно меняется.
Мелкодисперсные частицы, к которым относится сажа, могут находиться в атмосфере значительное время, переносясь ветром на сотни километров. При этом они будут работать аналогично покрытым асфальтом трассам, создающим очаги тепла в населенных пунктах. Такой же эффект будет наблюдаться и в земной атмосфере. Хотя влияние отдельных очагов сажи и невелико, их постоянно растущее количество таково, что они влияют даже на образование облачного покрова. погодные условия в регионе и характер осадков.
Особенно их влияние сказывается на арктических регионах. Важным фактором контроля роста средней температуры на планете является альбедо, т.е. способность отражать свет у льда и снега. Сажа осаждается на эти поверхности, приводя к их нагреву и таянию. В результате арктические и ледниковые регионы особенно уязвимы для черного углерода.
Измерение сажи в атмосферном воздухе часто осложнено сопутствующими соединениями, также способными оказывать воздействие на окружающую среду, хотя тип и количество сопутствующих загрязнителей различаются в зависимости от источника.
В некоторых случаях они даже могут охлаждать воздух, и специалисты рассматривают некоторые из них как многообещающие средства для создания контрмер в ближайшем будущем.
Эффект, оказываемый на здоровье
Самой большой проблемой с точки зрения медицины является то, что сажа относится к частицам PM2.5, то есть к мелкодисперсным твердым частицам менее двух с половиной микронов в диаметре.
Это одна из ведущих причин ухудшения здоровья и развития хронических заболеваний, ведущих к повышению смертности.
Они опасны тем, что из-за микроскопического размера проникают глубоко внутрь органов, попадая в кровоток и разносясь по всему организму, оседая в тканях. В человеческом теле просто нет естественных механизмов, способных их задержать. Список болезней, вызываемых ими, довольно длинный: они вызывают хронические воспаления, тяжелые сердечно-сосудистые (инфаркты, инсульты) и легочные заболевания (астма, ХОБЛ), а также повышают риск рака, снижают иммунитет и сокращают продолжительность жизни в целом.
Сельское хозяйство и воздействие на выращиваемые культуры
Сажа влияет на сельское хозяйство как напрямую, так и косвенно.
Оседая на поверхности листа, сажа повышает их температуру так же, как и снега в Арктике. Помимо этого, она также может препятствовать процессам фотохимического тушения, попросту закрывая солнечный свет.
Оказывая воздействие на формирование облачного покрова, черный углерод также меняет режим осадков в регионе, нарушая их нормальное распределение. Имеет значение и изменение нормальных температур, слишком жаркое лето, ведущее к лесным пожарам.
Весь этот список вызывает далекоидущие последствия как для экосистем в целом, так и для выращивания культур.
Измерение сажи в атмосферном воздухе - методы и приборы
Измерение сажи в атмосферном воздухе осложнено тем, что это не газообразное вещество. Поэтому для мониторинга используется ее свойство поглощать световое излучение.
К наиболее распространенным относятся оптические методики анализа.
Аэталометр – это основной прибор для работы с атмосферными загрязнениями. Он пропускает поток воздуха через специальный фильтр, на котором оседают микроскопические частицы. Затем прибор облучает фильтрующий материал светом и измеряет, насколько уменьшилась интенсивность света, проходящего через него.
Современные модели могут использовать сразу несколько длин волн для анализа, позволяя дифференцировать различные источники углерода (например, отличая влияние транспорта от сжигания древесины или отходов).
Для лабораторных исследований более характерен термооптический анализ (хотя они также могут использовать и аэталометры).
Суть метода в измерении характеристик светопоглощения у пробы воздуха в зависимости от температуры.
Глобально может использоваться дистанционное зондирование с помощью лидаров и спутников, позволяющее измерить толщину слоев аэрозоля на больших территориях, что помогает оценивать перемещение шлейфов дыма и сажи.
Если Вам требуется аэталометр для измерения сажи в атмосферном воздухе, можно обратить внимание на линейку анализаторов BCS.
Это профессиональные приборы, предназначенные для измерений в реальном времени на основе оптического принципа. Они отличаются портативностью и простотой использования для экологического мониторинга.
В зависимости от Ваших потребностей возможна поставка как компактных датчиков для быстрых измерений и проведения инспекций, так и стационарных решений для работы в сложных условиях в течение до 15 месяцев.
Наши приборы проводят измерения на нескольких длинах волн, позволяя провести подробный анализ источников сажи.
Технология компенсации нагрузки на фильтр значительно повышает качество данных и позволяет использовать мониторы сажи BCS в точках с высокими уровнями загрязнения.
Измерение сажи в атмосферном воздухе с анализаторами BCS
Вы хотите купить анализаторы сажи в воздухе? Вам требуется профессиональная консультация и помощь в подборе анализатора черного карбона? Хотите запросить актуальные цены на поставку оборудования и сроки перевозки?
Наш сотрудники помогут Вам с решением любых вопросов – просто отправьте запрос на нашу электронную почту.
Дополнительные опции для наших заказчиков включают:
- шеф-монтаж, подключение и настройку оборудования;
- обучение персонала работе с анализаторами;
- разработку готового решения на основе предоставленного заказчиком технического задания;
- постоплата по условиям тендера.