Фотохимический реактор ФОТО-БАК в ИОА СО РАН
Уникальный фотохимический реактор создали ученые МГУ и Института Оптики Атмосферы СО РАН для изучения дымов лесных пожаров
Ученые НИИ ядерной физики МГУ совместно с Институтом Оптики Атмосферы СО г. Томск создали уникальный инструмент - самый большой в мире экспериментальный фотохимический реактор ФОТО-БАК для исследования дымов пожаров с моделированием солнечного излучения на базе Большой Аэрозольной Камеры (1800 м3) в ИОА СО РАН.
Разработаны инструментальные и методические основы комплексного исследования свойств аэрозолей природных пожаров. ФОТО-БАК оснащен современным комплексом аппаратуры анализа газового и аэрозольного состава атмосферы, образующегося в процессах горения и пиролиза лесных горючих материалов. Проведена всесторонняя характеристика ФОТО-БАК, оценены важнейшие параметры камеры, такие как скорость потерь частиц и летучих органических соединений, скорость фотолиза NO2, инициирующего дневную фотохимию атмосферы, способность генерировать вторичные органические аэрозоли, а также однородность распределения дымов в камере. Создание ФОТО-БАК поддержаны совместным российско-немецким проектом РФФИ №20-55-12001 фундаментальных исследований свойств дымовых аэрозолей в шлейфах природных пожаров и опасного воздействия на окружающую среду и здоровье людей;
Результаты опубликованы в журнале Environmental Science Processes & Impacts, и доступны по ссылке .
Изменение частоты и масштаба лесных пожаров за последние десятилетия во всем мире и Сибирских пожаров, в частности, стимулировали развитие новых технологий исследования эмиссий лесных пожаров и влияния дымовых шлейфов, транспортирующихся на значительные расстояния, на экосистему Арктики, на экологическое состояние городов и здоровье населения.
Важнейшим результатом реализации проекта явилось проведение Комплексного Микрофизико-химико-биологического Эксперимента по моделированию дымовых эмиссий пожаров сибирских лесов и торфяников при контролируемых условиях горения в течение длительного времени. Впервые изучена эволюция аэрозолей горения сибирских биомасс (сосны, опада, торфа), образующихся в условиях тления и открытого горения, и трансформирующихся во время последовательного стимулированного солнечным излучением фотохимического и темнового старения дымов, моделирующего дневные и ночные условиях распространения шлейфа пожара в окружающей среде.
«В ряде кампаниях по сжиганию биомасс в ФОТО-БАК проведен отбор проб больших объемов микрочастиц для комплексного физико-химического анализа состава и токсикологического воздействия на клеточном уровне. Показано, что химический состав аэрозолей существенно варьируется в зависимости от типа биомассы, режима горения и возраста дыма. В темновых условиях дымы открытого горения отличаются от тления существенно более низким (в 3-6 раз) суммарным содержанием наиболее токсичных соединений полиароматических углеводородов (ПАУ). Суммарная концентрация соединений ПАУ в дымах сосны выше, чем опада в 6.5 и 2.5 раз для режима тления и горения. Значения токсического эквивалента смеси ПАУ по бенз(а)пирену свидетельствуют о существенно более высокой степени канцерогенной опасности дымов тления по сравнению с дымами открытого горения, а также дымов от сжигания древесины сосны по сравнению с дымами от сжигания опада хвойных деревьев», – рассказывает руководитель проекта, ведущий научный сотрудник НИИЯФ МГУ, Ольга Поповичева.
Разработанная в ФОТО-БАК методология адаптируется в настоящее время в проекте РНФ №19-77-3004-П «Мегаполис», выполняемом на географическом факультете МГУ, для анализа влияния дымовых шлейфов на Московский мегаполис в период Рязанских пожаров августа 2022 года. Авторы благодарны Институту экологического проектирования и изысканий (АО «ИЭПИ») за софинансирование и поддержку аэрозольных измерений.
Пресс-служба НИИЯФ МГУ