Ученые СФУ помогут выявить утечки метана и сократить парниковый эффект
Новый высокочувствительный автоматический метод для обнаружения минимальных количеств токсичных газов в воздухе, в том числе метана, разрабатывают в сотрудничестве с экспертами Научно-образовательного центра мирового уровня «Енисейская Сибирь» ученые Сибирского федерального университета (СФУ), 13 марта сообщает пресс-служба вуза.
Ученые намерены использовать для дистанционного измерения концентраций углеводородов в приземном слое атмосферы принцип резонансного лазерного поглощения.
Такие устройства могут применяться в городской и промышленной среде, сельскохозяйственных угодьях, а также в лесных экосистемах и на болотах. Организованный с их помощью мониторинг позволит оперативно выявлять источники загрязнения на промышленных предприятиях, определять наличие утечек из нефте- и газопроводов, а также находить несанкционированные свалки и начинающиеся пожары.
Они позволят решить существующую сейчас проблему автоматизации процессов селективного и комплексного исследования состава атмосферы в процессе экологического мониторинга.
Для крупных мегаполисов постоянное наблюдение за концентрацией и эмиссией метана очень важно потому, что отравление этим газом вызывает остановку дыхания и сердца у человека, приводя к смерти.
Кроме того, метан после диоксида углерода — следующий по распространенности среди парниковых газов, он участвует в процессе формирования озоновых дыр, приводя в мегаполисах к ситуации режима «черного неба».
Руководитель исследования, доцент базовой кафедры фотоники и лазерных технологий Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Алексей Ципотан рассказал о задачах проводимого исследования:
«Сейчас мы наблюдаем создание Глобальной инициативы по метану (Global Methane Initiative, GMI) — она отражает стремление международного сообщества проводить консолидированную политику по сокращению общемирового объема выбросов метана в атмосферу. Одновременно инициируются мероприятия по сбору и утилизации метана как источника экологически чистой энергии. Если метан грамотно утилизировать, это может притормозить распространение парникового эффекта».
В основу разрабатываемого модифицированного дифференциального метода дистанционного зондирования метана ученые закладывают эффект селективного взаимодействия молекул метана с лазерным излучением.
«Мы считаем, что разработка технических решений для активного зондирования приземного слоя в селективном диапазоне длин волн, основанных на принципе резонансного лазерного поглощения, а также последующая цифровая обработка сигнала и распределенная обработка больших данных позволят очень точно определять концентрацию метана в атмосфере», — заявил ученый.
Проект, который рассчитан на два года, в настоящее время находится на стадии разработки методологии для определения концентрации токсичных газов в атмосфере. В дальнейшем будет создана полноценная система экологического мониторинга, которую можно интегрировать в существующие программы Министерства экологии и рационального природопользования РФ.
Главными преимуществами нового метода являются скорость и высокая точность нахождения местоположения выходов на земную поверхность метаносодержащих взвешенных веществ.
«Определение концентраций метана (а также этана, бутана и пропана) в режиме реального времени позволит на ранних стадиях выявлять утечки, отслеживать динамику газов и формировать эффективные меры предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера», — подчеркнул Алексей Ципотан.
Это позволит предотвращать загрязнение окружающей среды, а также гибель людей в угольных шахтах и на нефтегазовом производстве. При этом данный экспресс-метод не будет зависеть от человеческого фактора, являясь полностью автоматическим и дистанционным.
В процессе создания этой методики красноярские ученые создадут комплекс оптической спектральной аппаратуры для дистанционного измерения концентраций предельных углеводородов в атмосфере.
Полевые испытания будут проводиться в условиях города (в Красноярске), в сельхозугодьях Красноярского края и в научной станции ZOTTO вблизи села Зотино Красноярского края, предназначенной для мониторинга парниковых газов в приземных слоях атмосферы сибирских лесов.
Красноярские ученые считают, что с помощью нового метода можно будет выявлять самые различные источники загрязнения, а также получать обоснованный прогноз по достижению предельно-допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в атмосфере.
Это поможет, в свою очередь, предотвращать накопление вредных газов в промышленных помещениях и шахтах, что позволит существенно снизить количество техногенных катастроф.
