Poboljšana sto godina stara jednačina za predviđanje kretanja opasnih zagađivača u vazduhu

Novi metod razvijen na Univerzitetu u Voriku u Engleskoj nudi prvi jednostavan i prediktivan način za izračunavanje kako se nepravilno oblikovane nanočestice — opasna klasa zagađivača putem vazduha — kreću kroz vazduh.

Svaki dan udahnemo milione mikroskopskih čestica, uključujući čađ, prašinu, polen, mikroplastiku, viruse i sintetičke nanočestice. Neke su dovoljno male da uđu duboko u pluća i čak u krvotok, doprinoseći stanjima kao što su bolesti srca, moždani udar i rak.

Preporučujemo

Većina ovih čestica nošenih vazduhom je nepravilnog oblika. Ipak, matematički modeli koji se koriste za predviđanje kako se ove čestice ponašaju obično pretpostavljaju da su one savršene sfere, jednostavno zato što su jednačine lakše za rešavanje. To otežava praćenje ili predviđanje kretanja stvarnih, nesferičnih — i često opasnijih — čestica.

Sada je istraživač na Univerzitetu u Voriku razvio prvu jednostavnu metodu za predviđanje kretanja nepravilnih čestica bilo kog oblika. Studija prerađuje sto godina staru formulu radi prevazilaženja ključne praznine u nauci o aerosolima.

Autor, profesor Dankan Lokerbi, kaže: “Motivacija je bila jednostavna: ako možemo tačno da predvidimo kako se čestice bilo kog oblika kreću, možemo značajno poboljšati modele zagađenja vazduha, prenosa bolesti i čak atmosferske hemije. Ovaj novi pristup se temelji na vrlo starom modelu - jednostavnom, ali moćnom - čineći ga primenjivim na složene i nepravilno oblikovane čestice.”

Otkriće proističe iz preispitivanja jednog od temelja nauke o aerosolima – Kaningemovog faktora korekcije. Razvijen 1910. godine, taj faktor treba da predviđa aerodinamički otpor u pogledu sićušnih čestica.

Lokerbijev rad je preformulisao Kaningemovu ideju u opštiji i elegantniji oblik. On uvodi “tenzor korekcije” — matematički instrument koji obuhvata čitav spektar sila otpora koje deluju na čestice bilo kog oblika, od sfera do tankih diskova, bez potrebe za intenzivnim simulacijama i empirijskim podešavanjima.

“To daje prvi okvir za tačno predviđanje kako nesferične čestice putuju kroz vazduh, a pošto su ove nanočestice tesno povezane sa zagađenjem vazduha i rizikom od raka, ovo je važan korak napred i za zdravlje životne sredine i za nauku o aerosolima", kaže Lokerbi.

Novi model daje snažniji temelj za razumevanje kako se čestice u vazduhu kreću — u oblastima od kvaliteta vazduha i modeliranja klime do nanotehnologije i medicine. Može pomoći istraživačima da bolje predvide kako se zagađivači šire kroz gradove, kako putuje vulkanski pepeo ili dim šumskih požara, ili kako se inženjerski stvorene nanočestice ponašaju u sistemima proizvodnje i primene lekova.

Sa najmodernijim sistemom za generisanje aerosola, istraživači će moći da generišu i precizno proučavaju širi spektar stvarnih, nesferičnih čestica, dalje potvrđujući i proširujući novu metodu.

„Moći ćemo da istražimo kako se stvarne čestice u vazduhu ponašaju pod kontrolisanim uslovima, što će pomoći da se ovo teorijsko otkriće pretvori u praktične instrumente za životnu sredinu“, kažu istraživači.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)