©
P-Reliz.ru - агрегатор пресс-релизов

Наука для чистого воздуха

Исследователи из Тольяттинского государственного университета и центра робототехники «Аиралаб Рус» представили новый подход к мониторингу и прогнозированию качества атмосферного воздуха в городах. В основе метода лежат математические модели, которые позволяют предсказывать распространение вредных веществ, таких как опасные взвешенные частицы PM2.5 и PM10*, с учётом погодных условий.

Загрязнённый воздух крупных городов – это незаметная глазу, но грозная опасность, которая ежедневно влияет на здоровье миллионов людей. Особенно остро эта проблема стоит в промышленных центрах, где высокая концентрация транспорта и предприятий создаёт сложную и постоянно меняющуюся экологическую картину. Традиционный способ контроля – выезд специалистов по жалобам жителей – часто напоминает попытку поймать уходящий поезд: к моменту приезда мобильной лаборатории выброс может рассеяться, а его источник останется ненайденным.

Учёные из Тольяттинского государственного университета и исследовательского центра робототехники «Аиралаб Рус» предложили принципиально иной, упреждающий подход. Они разработали и успешно апробировали математические модели, способные прогнозировать распространение в воздухе таких опасных загрязнителей, как микрочастицы PM2.5 и PM10. Частицы представляют существенную опасность из-за своей способности проникать в кровь и наносить системный ущерб всему организму. Даже кратковременное воздействие высоких концентраций вредно, а длительное существенно увеличивает риски хронических заболеваний и сокращает продолжительность жизни.

Так, Всемирная организация здравоохранения классифицирует загрязнение воздуха с PM2.5 как фактор, оказывающий доказанное негативное влияние на здоровье человека. Прежде всего, он связан с развитием заболеваний дыхательной системы, а также сердечно-сосудистых и других хронических патологий.

В основе нового метода учёных лежит не громоздкий компьютерный расчёт, а практически применимые аналитические уравнения, учитывающие силу источника выброса, естественное рассеивание и ключевой внешний фактор – текущие погодные условия. Математические модели позволяют рассчитать так называемое «критическое время».

 – Это промежуток, за который концентрация вредных веществ достигнет максимума в определённой точке, – поясняет один из авторов работы, директор института машиностроения, химии и энергетики ТГУ Павел Мельников. – Зная это «окно», надзорные органы могут планировать выезды мобильных экологических лабораторий не постфактум, а с опережением в момент ожидаемого максимума концентраций. Онлайн-данные стационарных датчиков и математическая модель позволяют определить оптимальное место и время отбора проб с учётом метеоусловий и повысить эффективность выявления источника выброса.

Проверка методики на реальных данных сети мониторинга воздуха в Тольятти показала, что теоретические кривые роста и спада концентрации уверенно повторяют картину, регистрируемую стационарными датчиками. Это подтверждает, что предложенные учёными модели верно отражают физику процессов, происходящих в городской атмосфере.

Внедрение этого подхода открывает новые возможности не только для надзорной деятельности. Промышленные предприятия получат возможность в онлайн-режиме учитывать фоновую экологическую нагрузку и метеопрогноз, гибко корректируя свои технологические процессы, чтобы минимизировать воздействие на окружающую среду. Для жителей городов в перспективе это означает появление общедоступных интерактивных карт с прогнозом качества воздуха, которые помогут планировать свой день и повысят прозрачность экологической обстановки.

– Сегодняшние вызовы в области экологии требуют от нас не просто фиксации нарушений, а интеллектуального управления экологическими рисками, – резюмирует Павел Мельников. – Разработанная нами математическая основа – это переход от тактики ликвидации последствий к стратегии их предотвращения. Она позволяет перевести мониторинг воздуха в режим прогнозирования, давая и контролирующим органам, и промышленным предприятиям мощный инструмент для принятия обоснованных решений в реальном времени.

Результаты этого исследования учёные Тольяттинского госуниверситета уже используют в работе аккредитованной передвижной экологической лаборатории – в 2020 году администрация г.о. Тольятти передала её вузу как независимой организации, имеющей достаточные компетенции для осуществления замеров, проведения анализа атмосферного воздуха и выдачи юридически значимых заключений. Учёные видят в своей разработке фундамент для создания «умных» городских систем, которые сделают экологический контроль не реактивным, т.е. решающим проблемы только после их появления, а предиктивным, основанным на прогнозировании и опережающих действиях.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (№ 23-29-10135). Статья о ней опубликована в научном журнале «Теоретическая и прикладная экология» (2025. № 4).

P-Reliz.ru - аггрегатор пресс-релизов

Другие пресс-релизы Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет"


Срок службы деталей КПП может увеличиться

Исследователи из Тольяттинского государственного университета (ТГУ) предложили режим термической обработки латуни, который более чем в два раза повышает износостойкость материала, используемого для изготовления колец синхронизаторов коробки переключения передач (КПП). Главный секрет – закалка в водополимерном растворе с изменяемой скоростью охлаждения за счёт подбора его концентрации, что отличается от традиционного охлаждения на воздухе после штамповки.


В ТГУ улучшают сплавы магния и алюминия

Российский научный фонд (РНФ) поддержал грантами исследования двух учёных Тольяттинского государственного университета (ТГУ). Цель одного из проектов – управлять скоростью растворения биорезорбируемых магниевых сплавов, используемых в производстве медицинских имплантатов, второй проект посвящён улучшению свойств сплавов из алюминия, применяемых в авиации и машиностроении.


В клиниках РФ идёт активное внедрение имплантатов MgSorb

В НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского состоялась научно-практическая конференция «MgSorb: клинический опыт и перспективы применения магниевых имплантов. От импорта к технологическому суверенитету». Одним из центральных событий стала презентация разработок Тольяттинского государственного университета (ТГУ) и ООО «Медицинская Торговая Компания» (МТК) – первых в России биорезорбируемых (растворяющихся) имплантатов из сплава магния MgSorb.


«Магнитная губка» очистит арктические воды от разливов нефти

Учёные Тольяттинского государственного университета (ТГУ) и Саратовского государственного технического университета имени Ю.А. Гагарина (СГТУ) нашли способ сделать ликвидацию нефтяных аварий в Арктике быстрой и управляемой. Они разработали сорбенты, которые не только впитывают нефть при экстремально низких температурах, но и благодаря магнитным свойствам легко извлекаются после очистки.


Опыт ЦМХ ТГУ признан одним из самых перспективных в России

Образовательную модель Центра медицинской химии (ЦМХ) Тольяттинского государственного университета (ТГУ) для подготовки кадров в сфере разработки новых лекарственных препаратов необходимо тиражировать в других вузах страны. Такое предложение на заседании Научного Совета по медицинской химии Российской академии наук (РАН) озвучил ведущий учёный-химик Константин Балакин. По его мнению, это позволит системно решить проблему кадрового дефицита в отечественной фармацевтической отрасли.


Как измерить износ деталей, не останавливая машину?

Исследователи из Тольяттинского государственного университета (ТГУ) разработали метод акустической диагностики, который на 45% повышает вероятность обнаружения опасного износа деталей по сравнению с известными решениями. Cистема, в основе которой алгоритмы машинного обучения, «слушает» работающий механизм, анализирует его акустические сигналы и заранее предупреждает о поломке.


ТГУ локализовал высокотехнологичную линию контроля на АВТОВАЗе

Тольяттинский государственный университет завершил масштабный проект глубокой модернизации линии автоматического контроля блоков цилиндров производства компании Marposs (Италия) на АО «АВТОВАЗ». Расширение функциональности линии позволит защитить продукцию от контрафакта и значительно повысить ресурс двигателей 1,8 л для новой LADA Niva. Проект выполнен передовой инженерной школой ТГУ «Гибридные и комбинированные технологии» (ПИШ «ГибридТех»).