Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Разработка Пермского Политеха повысит эффективность мониторинга атмосферного воздуха
Ученые Пермского Политеха и Центра медико-профилактических технологий обратили внимание на потребность в автоматизированных и мобильных устройствах, позволяющих оперативно в режиме реального времени анализировать химический и дисперсный состав пыли в воздухе и заместить трудоемкие методы отбора проб этой пыли. Авторы разработали портативное устройство измерения концентрации мелкодисперсных частиц в воздухе и провели тестовые испытания. При помощи микрофотографий для классификации и вычисления размеров частиц была обучена нейросеть.
Многие технологические процессы промышленных предприятий и фабрик — это источник интенсивных выбросов мелкодисперсных пылевых частиц в атмосферу, опасных для здоровья. Важность наблюдений за уровнем пыли в атмосферном воздухе как фактора риска дополнительной смертности и заболеваемости населения подтверждена многочисленными исследованиями. PM — взвешенные твердые микрочастицы, содержащиеся в воздухе и имеющие заданный диаметр (РМ2.5, РМ10). Доказано, что наиболее мелкие частицы РМ2.5 могут попадать в кровеносную систему. Каждое повышение концентрации РМ2,5 на 10 мкг/м3 сопряжено с ростом долговременного риска кардиопульмональной смертности на 6–13 процентов.
Данные ученых свидетельствуют о том, что твердые частицы РМ в качестве основного загрязнителя воздуха ухудшают структуру и функцию эпидермиса. В некоторых работах описано негативное влияние РМ2.5 на когнитивные функции и риск возникновения ранних деменций. Даже относительно низкие уровни РМ2.5 могут быть важным фактором окружающей среды, влияющим на модели структурного развития мозга в детстве. Подтверждается негативная роль пылевых частиц и в распространении инфекционных заболеваний, в частности Covid-19. Все это свидетельствует о высокой актуальности мониторинга мелкодисперсных пылей и управления уровнями загрязнения воздуха в российских городах, в том числе через нормирование выбросов хозяйствующих субъектов.
Ученые Пермского Политеха и Центра медико-профилактических технологий обратили внимание на потребность в автоматизированных и мобильных устройствах, позволяющих оперативно в режиме реального времени достаточно точно анализировать химический и дисперсный состав твердой компоненты загрязнения и заместить трудоемкие методы отбора проб и раздельное определение фракционного и химического состава пыли. Авторы разработали портативное устройство измерения концентрации пыли в воздухе и провели тестовые испытания. Для классификации и вычисления размеров частиц была обучена нейронная сеть на наборе микрофотографий.
Результаты исследований опубликованы в журналах «Анализ риска здоровью» и «Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, система управления». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». По данным Росгидромета суточные измерения взвешенных частиц РМ10 свидетельствуют о практически повсеместном превышении установленных гигиенических нормативов. Ученые называют основные причины неэффективности управления качеством воздуха в части загрязнения мелкодисперсной пылью. Промышленные предприятия крайне редко указывают на наличие мелкодисперсных пылей в составе отходящих пылегазовых смесей. Из-за чего источники ненормативного содержания РМ2.5, РМ10 в воздухе невозможно идентифицировать, и загрязнение остается вне системы государственного регулирования. Также сложность управления выбросами пыли состоит в том, что пыль — общераспространенное загрязняющее вещество. Из-за чего выделить и доказать вклад конкретного субъекта в уровень пылевого загрязнения очень непросто.
Для повышения оперативности мониторинга пылей ученые предложили двухэтапную схему распознавания отобранных из атмосферного воздуха частиц 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 расчета процентного содержания веществ в пробе.
Портативное устройство для решения задач обработки данных системы мониторинга может реализовывать схему многоэтапной обработки данных в парадигме «грубый-точный» на уровне самого прибора: непрерывные замеры концентрации частиц РМ2.5/PM10 в воздухе; проведение морфологического и компонентного анализа частиц с использованием оптических методов распознавания объектов и сопоставление распознанных частиц с пылевыми профилями предприятий. При использовании такой схемы ресурсоемкие 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.
Аппаратное и программное обеспечение протестировано в реальных условиях загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния горнодобывающего предприятия. Ученые выявили, что пылевое загрязнение атмосферного воздуха вблизи промышленного объекта с интенсивными выбросами твердых веществ в атмосферу характеризуется сложным и компонентным, и дисперсным составом. В составе пыли, которая на посту Росгидромета оценивается как «взвешенные вещества», были идентифицированы соли и оксиды железа, кремния, магния, марганца, алюминия и пр., что в достаточной мере соответствует результатам исследования, полученным на стационарном оборудовании.
«Классификация и вычисление размеров частиц выполняется с помощью модели нейронной сети, обученной на сотнях примеров, размеченных экспертами. Обучение нейронной сети выполнено с применением библиотек микрофотографий пылей разных производств и технологических аппаратов. Изображения на каждой микрофотографии характеризовались параметрами химического, фракционного и морфологического состава пыли. Изображения были размечены с указанием расположения и контуров объектов, которые должна распознавать нейросеть», — рассказывает кандидат технических наук, доцент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ Андрей Кокоулин.
Важной позитивной стороной построения профилей пылевых выбросов является возможность корректной оценки рисков для здоровья населения. Нередко пыли, которые кодируются в ходе инвентаризации самим хозяйствующим субъектом как «взвешенные вещества» содержат примеси солей или оксидов тяжелых металлов, опасность которых существенно выше, чем просто взвешенных частиц.
Пылевое загрязнение — серьезный источник 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, содержащихся в атмосферном воздухе, остается важнейшей актуальной задачей. Предлагаемые разработки ученых, основанные на современных методах, могут найти применение в системе постоянных наблюдений, которые ведутся специалистами Роспотребнадзора.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые из Института космических исследований РАН и МФТИ раскрыли химический механизм, объясняющий появление молекул воды на поверхностях астероидов.
Пластичность мозга — его способность перестраиваться под влиянием приходящей информации. Это свойство необходимо для обучения и адаптации. Пластичность особенно высока в детском и юношеском возрасте, она помогает быстро выучить иностранный язык и освоить сложные моторные навыки (например, фигурное катание). Ресурс пластичности есть и у пожилых людей — благодаря альтернативным нейронным сетям они восстанавливаются после травмы или инсульта. Как выясняется, высокая пластичность это не всегда хорошо. Нарушение тонкого баланса между пластичностью и стабильностью может вести к неприятным последствиям, таким как хроническая боль, тиннитус (звон в ушах) и фобии.
Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета разработали эффективный способ обнаружения в крови важнейшего биомаркера иммунитета — неоптерина — с помощью нанотехнологий и лазера.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
На наземные растения, в основном деревья, приходится 80 процентов всей биомассы Земли, 450 миллиардов тонн сухого углерода и более двух триллионов тонн «живого веса». Поэтому идея сажать новые леса для связывания СО2 из атмосферы долго казалась логичной. Новые данные показали, что реальность заметно сложнее.
«Любить лишь можно только раз», — писал поэт Сергей Есенин, а герои культовых сериалов приходили к выводу, что «настоящая» влюбленность случается в жизни максимум дважды. Однако ни один из этих тезисов не подкреплен научными данными. Американские исследователи подошли к вопросу иначе: опросили более 10 тысяч человек и вывели среднее число сильных влюбленностей, возможных в течение жизни.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно