GAINESVILLE, Fla. - - A Floridai Egyetem professzora megtalálta a módot a rendkívül alacsony légszennyezettségi szint kimutatására és azonosítására, ami aggodalomra ad okot a kis részecskék belélegzésének egészségügyi hatásai miatt.
David Hahn, az UF gépészmérnöki professzora fejlesztette ki a technikát – a Laser Induced Breakdown Spectroscopy nevű jól ismert technika egyedülálló alkalmazását – a Sandia National Laboratories (Livermore, Kalifornia) segítségével.
A folyamat egy levegőmintavevővel kezdődik, amely az UF nukleáris tudományos épületének tetején található, és amely kiszűri a viszonylag nagy részecskéket, és a levegőt egy közeli laboratóriumba pumpálja.Ezután a levegő áthalad egy erős infravörös lézer pulzáló sugarán, és egy kis része 35 000 fok fölé melegszik.
A hő elpárologtatja a levegőben lévő molekulákat és részecskéket, ami fényvillanást és hangos reccsenést eredményez. Bár a szem nem látja, az elpárologtatott mintában minden egyes atomelem más-más hullámhosszú fényt bocsát ki. Egy spektrométer rögzíti ezeket az "ujjlenyomatokat", és meghatározza, mely elemek vannak jelen, így valós idejű képet ad a levegőben lévő részecskékről.
Hahn a július negyediki ünnep alatt tesztelte a technikáját, és a tűzijátékok befejezése után egy hétig mérte a magnézium, a tűzijátékokban használt fém megnövekedett koncentrációját a levegőben. A növekedés olyan csekély volt, hogy nem jelentett veszélyt az emberi egészségre, de a teszt kimutatta, hogy a technika hasonlóan alacsony szintű károsabb részecskéket is képes kimutatni, mint például az arzén, a króm vagy az ólom.
"A teszt valóban bebizonyította, hogy ez a technika képes mérni a részecskekoncentráció mértékét, amely több nagyságrenddel a szabályozási szabványok alatt van" - mondta Hahn."Ez egyre fontosabbá válik, mivel a szennyezés ellenőrzésében részt vevő emberek igyekeznek pontosabban nyomon követni a szennyezést és jobban meghatározni annak forrásait."
Az emberi haj átmérője 50 és 100 mikron között van, 1 mikron pedig a méter milliomod részét jelenti. Hahn azt mondja, hogy technikájával a részecskék akár egytized mikron méretét is meg lehet mérni, így meghatározva a tömeget és az összetételt is. A technika rendkívül alacsony koncentrációjú részecskéket is észlel. A tűzijáték során a technika a tűzijáték után egy hétig átlagosan 44,4 rész per billió magnéziumkoncentrációt mért, szemben a tűzijáték előtti 2,8 rész per billió részével.
Hahn szerint a közelmúltban végzett kutatások azt mutatják, hogy a nagyon kicsi részecskék veszélyesebbek, mint a nagyobbak, mivel a szervezet természetes védekező rendszere felfogja és kilöki a nagyobb részecskéket, míg a kicsik a tüdőüregekbe kerülnek, és idővel károkat okoznak. A szmog egyik fő összetevője, a levegőben szálló részecskék az asztmához és más betegségekhez kötődnek.Egy nemrégiben készült tanulmány Ausztriában, Franciaországban és Svájcban az éves halálesetek 3 százalékát a részecskéknek tulajdonította.
Az ilyen kutatásokra válaszul a szövetségi szabályozó hatóságok egyre inkább a kis részecskék vizsgálatára és szabályozására törekedtek. Két évvel ezelőtt például a Környezetvédelmi Ügynökség 2,5 mikronos részecskékre csökkentette a szálló por szabályozására vonatkozó szabványát.
A környezetvédelmi tisztviselők szeretnének többet megtudni arról, hogy a levegő milyen apró részecskéket tartalmaz – különböző napszakokban és eltérő időjárási körülmények között – és honnan származnak a részecskék. A LIBS technika segíthet mindkét kérdés megválaszolásában, mert valós időben észleli a kis részecskék alacsony szintjét, mondta Hahn. Ez lehetőséget teremt arra, hogy a szabályozók sokkal hatékonyabb, célzottabb szabályozást hozzanak létre – mondta. "Jelenleg nincs túl jó érzés arról, hogy milyen források milyen részecskéket termelnek" - mondta Hahn. "Ha sokkal pontosabban meg tudjuk állapítani, hogy ezek a részecskék autókból, növényekből vagy mezőgazdaságból származnak, akkor utánajárhatunk ezeknek a forrásoknak és kijavíthatjuk őket."
Ben Smith, az UF kémiai osztályának tudósa elmondta, hogy Hahn technikája egyike a két jelenlegi technika közül, amelyek rendkívül kicsi, gyéren eloszló részecskéket képesek kimutatni és mérni. A másik technika felszerelése azonban bonyolultabb és drágább is, és legalább 150 000 dollárba kerül, míg Hahn technikájának körülbelül 80 000 dollárba kerül.
"A tudósokat egyre jobban érdeklik a valóban kisméretű részecskék, és azok milyen hatással vannak az emberi egészségre" - mondta Smith. "David technikájában valódi lehetőségek rejlenek mind az ipari, mind a környezeti monitorozás terén."
Színes vagy fekete-fehér fotó elérhető ezzel a történettel. További információért hívja a News & Public Affairs fotózást a 352-392-9092 telefonszámon.
Író: Aaron Hoover, [email protected]
Forrás: David Hahn, 352-392-0807, [email protected]
