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 Долгие годы исследователи полагали, что внутренняя структура полости носа неандертальцев была устроена таким образом, что помогала этим людям переносить холод. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение эту гипотезу. Ученые впервые проанализировали носовую полость неандертальца в хорошо сохранившемся черепе и выяснили, что его нос не был приспособлен к суровому климату.
В 2025 году российская атомная отрасль отмечает 80-летие — от первого ядерного реактора до космических амбиций и повседневных чудес. Знаете ли вы, когда ученые признали реальность атомов, сколько известно видов радиоактивного распада или когда на полях стали выращивать мутантов?
Согласно учебникам истории, в бронзовом веке в казахской степи кочевали лишь немногочисленные племена со своими стадами. Но в начале 2000-х там обнаружили древнее поселение с остатками крупных домов, которое могло быть административным либо культурным центром. Это навело ученых на мысль, что жизнь в степи складывалась куда сложнее и была более организованной, чем предполагалось. Международная команда ученых представила новые результаты исследования этого поселения и выяснила, что на самом деле оно представляло собой крупнейший в этом регионе протогородской центр с масштабным производством оловянистой бронзы.
Согласно учебникам истории, в бронзовом веке в казахской степи кочевали лишь немногочисленные племена со своими стадами. Но в начале 2000-х там обнаружили древнее поселение с остатками крупных домов, которое могло быть административным либо культурным центром. Это навело ученых на мысль, что жизнь в степи складывалась куда сложнее и была более организованной, чем предполагалось. Международная команда ученых представила новые результаты исследования этого поселения и выяснила, что на самом деле оно представляло собой крупнейший в этом регионе протогородской центр с масштабным производством оловянистой бронзы.
Ю-Цон Тан (YuCong Tang) — концептуальный художник из Китая. Научно-фантастические мотивы — одно из основных направлений его творчества. Он исследует, как научные открытия и технологии будущего трансформируют среду обитания.
В темных лабиринтах подземного муравейника разыгрывается коварный сценарий, достойный политического триллера. Вместо того чтобы силой захватить трон, королева одного вида муравьев применяет хитрую тактику. Она проникает в чужую крепость и с помощью поддельного химического сигнала подстрекает верную стражу к свержению собственной повелительницы. Результат — жестокая казнь законной королевы и добровольное подчинение всего муравейника новой владычице.
Проанализировав данные наблюдений, полученных с помощью наземных обсерваторий за последние два десятилетия, астрономы обнаружили потенциально обитаемый мир — суперземлю Gliese 251 c (GJ 251 с). Планета обращается вокруг красного карлика на расстоянии около 18 световых лет от Земли и считается одним из самых перспективных кандидатов для поисков жизни.
По расчетам, большинство «гостей» из других звездных систем летят к Земле примерно со стороны созвездия Геркулес. Скорее всего, они время от времени падают на нашу планету, просто мы еще не научились это замечать. Как удалось вычислить, чаще всего они должны падать зимой и где-то в окрестностях экватора.
В современном доме, насыщенном разнообразной техникой, удлинители стали незаменимым атрибутом, позволяющим обеспечить электропитанием все необходимые устройства. Однако мало кто задумывается, что привычное использование этого аксессуара может нести серьезную угрозу безопасности. По статистике, значительная часть бытовых пожаров происходит из-за неправильной эксплуатации электропроводки и вспомогательных устройств. Какие приборы категорически нельзя подключать через удлинители и почему это может привести к трагическим последствиям, рассказывает профессор кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА, доктор физико-математических наук Алексей Юрасов.
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