Ученые МГУ совместно с ИОА СО РАН создали фотохимический реактор для изучения дымов лесных пожаров

Ученые НИИ ядерной физики МГУ в рамках совместной работы с Институтом оптики атмосферы СО РАН  создали уникальный инструмент — самый большой в мире экспериментальный фотохимический реактор ФОТО-БАК. Об этом сообщили в пресс-службе вуза. 

Реактор применяется для исследования дымов пожаров с моделированием солнечного излучения на базе большой аэрозольной камеры (1800 кубических метров) в ИОА СО РАН. Создание ФОТО-БАК поддержано 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.

Частоты и масштабы лесных пожаров за последние десятилетия изменились во всем мире. Это, в свою очередь, стимулировало развитие новых технологий. Такие технологии призваны исследовать эмиссии и влияние транспортирующихся на значительные расстояния дымовых шлейфов на экосистему Арктики, экологическое состояние городов и здоровье населения.

ФОТО-БАК оснащен современным комплексом аппаратуры анализа газового и аэрозольного состава атмосферы, образующегося в процессе горения и пиролиза лесных горючих материалов. В ходе исследования ученые разработали инструментальные и методические основы комплексного исследования свойств аэрозолей природных пожаров. Также они провели всестороннюю характеристику ФОТО-БАК, оценили важнейшие параметры камеры: среди них — 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. Результаты опубликованы в журнале Environmental Science Processes & Impacts. 

Важнейшим результатом реализации проекта стало 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 кампаний 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 суммарным содержанием наиболее токсичных соединений полиароматических углеводородов. Суммарная концентрация соединений ПАУ в дымах сосны выше, чем опада в 6,5 и 2,5 раза для режима тления и горения. Значения токсического эквивалента смеси ПАУ по бензпирену 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.

Сейчас идет адаптация разработанной в рамках создания ФОТО-БАК методологии в проекте РНФ №19-77-3004-П  «Мегаполис». Реализация проекта происходит на географическом факультете МГУ, в его ходе специалисты анализизруют влияние дымовых шлейфов на московский мегаполис в период рязанских пожаров августа 2022 года. Софинансирование и поддержка физико-химических анализов предоставлены Институтом экологического проектирования и изысканий (АО«ИЭПИ»).