Новая разработка повысит эффективность мониторинга воздуха

Многие промышленные предприятия являются источниками интенсивных выбросов мелкодисперсных пылевых частиц в атмосферу, опасных для здоровья человека. Важность наблюдений за их уровнем как фактора риска дополнительной смертности и заболеваемости населения подтверждена многочисленными исследованиями. Уже доказано, что микрочастицы с диаметром 2.5 мкм (РМ2.5) могут попадать в кровеносную систему и вообще могут негативно влиять на многие органы человека. Подтверждается отрицательная роль пыли и в распространении инфекций. Всё это свидетельствует о высокой актуальности мониторинга воздуха и управления уровнями его загрязнения.

Известно, что промышленные предприятия редко указывают в отчётах на наличие мелкодисперсной пыли в составе выбросов пылегазовых смесей. Из-за чего источники ненормативного содержания РМ2.5, РМ10 в воздухе невозможно идентифицировать, и загрязнение остаётся вне системы государственного регулирования. Также сложность управления выбросами пыли состоит в том, что пыль — общераспространённое загрязняющее вещество. Из-за чего выделить и доказать вклад конкретного субъекта в уровень пылевого загрязнения очень непросто.

В Пермском Политехе (ПНИПУ) и Центре медико-профилактических технологий обратили внимание на проблему, а именно на потребность в автоматизированных и мобильных устройствах, позволяющих в онлайн режиме оперативно и достаточно точно анализировать состав твёрдой компоненты загрязнения. Кроме того, датчики могут заместить трудоёмкие методы отбора проб и раздельное определение фракционного и химического состава пыли. В итоге учёные разработали портативное устройство измерения концентрации пыли в воздухе и провели тестовые испытания. При помощи микрофотографий для классификации и вычисления размеров частиц была обучена нейросеть.

Для повышения оперативности мониторинга пыли учёные предложили двухэтапную схему распознавания проб по принципу «от грубого к точному». Первый этап включает в себя определение общей концентрации частиц РМ, что поможет найти наилучшую локацию для проведения точных измерений. На втором этапе применяется принцип «компьютерного зрения», автоматизирующий рутинные операции распознавания образов объектов для расчёта процентного содержания веществ в пробе. При использовании такой схемы ресурсоёмкие операции, связанные с оптическими методами обработки изображений, выполняются только в тех точках, где есть необходимость. В результате составление картограммы загрязнений происходит оперативно, в непрерывном режиме. В итоге при тестировании воздуха вблизи горнодобывающего предприятия в составе пыли были идентифицированы соли и оксиды железа, магния, марганца и другие токсины, что соответствует результатам обработок, полученных на стационарном оборудовании в лаборатории.

Важной позитивной стороной построения профилей пылевых выбросов является возможность корректной оценки рисков для здоровья населения. Нередко пыли, которые кодируются в ходе инвентаризации хозяйствующим субъектом как «взвешенные вещества», содержат примеси солей или оксидов тяжёлых металлов, опасность которых существенно выше, чем просто «взвешенных частиц».

Пылевое загрязнение считается серьёзным источником угроз и опасностей для здоровья населения. В силу того, что на основе гигиенических оценок, в том числе оценки и характеристики уровней рисков для здоровья, принимаются управляющие решения, корректная оценка дисперсного и компонентного состава пыли, содержащейся в атмосферном воздухе, остаётся важнейшей актуальной задачей.

Компании, производства — последние новости

Пермский край — эко-новости региона