Britští výzkumníci přepracovali stoletý fyzikální vzorec a vytvořili nástroj, který s bezprecedentní přesností popisuje chování znečišťujících částic. Tento průlom má potenciál proměnit výzkum klimatu, kvality ovzduší i veřejného zdraví.
Tým vědců z britské Univerzity ve Warwicku oprášil Cunninghamův korekční faktor, který byl formulován v roce 1910, a přeměnil jej na mnohem účinnější nástroj. Profesor Duncan Lockerby vedl vývoj takzvaného „korekčního tenzoru“, který s nebývalou přesností vypočítává odporové síly působící na tyto nanočástice nepravidelného tvaru.
Ve skutečnosti bylo hlavní překážkou pro vědu doposud právě to – složitá realita znečišťujících částic. Tradiční predikční modely byly nuceny zjednodušovat jejich chování a zacházet s nimi, jako by se jednalo o dokonalé koule. Tento předpoklad, ačkoli byl užitečný pro výpočty, byl na hony vzdálen skutečné morfologii částic vznášejících se v ovzduší našich měst, což vnášelo do předpovědí rozptylu znečištění značnou chybovost.
To byl nemalý problém, protože tyto drobné částice představují vážné zdravotní riziko. Jejich velikost jim umožňuje pronikat hluboko do plic a dokonce i do krevního oběhu. Tato schopnost je přímo spojuje s nárůstem kardiovaskulárních a respiračních onemocnění, což je riziko, které bylo po léta podceňováno kvůli nepřesnosti předchozích modelů.
Od teorie k praxi: Přesnější modely pro ochranu zdraví
V tomto smyslu otevírá britské zjištění dveře nové generaci mnohem spolehlivějších modelů. Jeho využití přesahuje pouhé měření kvality ovzduší v městských oblastech. Umožní například přesnější studium přenosu nemocí přenášených vzduchem nebo lepší pochopení složitých chemických procesů probíhajících v atmosféře, které mají přímý vliv na klima. Tento typ technologie má zásadní význam pro řešení složitých globálních scénářů, jako je ten v Číně, kde by boj za čistší ovzduší ve městech mohl mít nečekané dopady na změnu klimatu.
Důvěru ve výzkum projevila i samotná univerzita, která investovala do pokročilého systému na generování aerosolů. Toto nejmodernější zařízení umožní vědeckému týmu provádět experimentální ověřování metody v kontrolovaném prostředí. Podrobnosti o tomto slibném průlomu již byly zveřejněny ve studii publikované v časopise Journal of Fluid Mechanics Rapids, která upevňuje zásadní krok vpřed pro chemii atmosféry a veřejné zdraví.
Vliv znečišťujících částic na zdraví a životní prostředí
Znečišťující částice, zejména ultrajemné částice, jsou stále větším problémem pro veřejné zdraví a životní prostředí. Tyto částice, známé jako PM2,5, mají průměr menší než 2,5 mikrometru, což jim umožňuje vyhnout se přirozené obraně lidského těla a proniknout hluboko do plic. Podle Světové zdravotnické organizace je dlouhodobé vystavení těmto částicím spojeno s respiračními a kardiovaskulárními onemocněními a zvýšením předčasné úmrtnosti.
Kromě toho mají znečišťující částice významný vliv na klima. Mohou ovlivňovat tvorbu oblačnosti a měnit srážkové poměry, což následně ovlivňuje ekosystémy a zemědělství. Schopnost přesně předpovídat jejich chování je proto nezbytná pro zmírnění jejich nepříznivých účinků.
Technologický pokrok a budoucí aplikace
Vývoj korekčního tenzoru představuje nejen průlom v chápání dynamiky částic, ale otevírá také nové možnosti pro senzorové technologie a monitorování životního prostředí. Díky přesnějším senzorům budou města schopna zavést systémy včasného varování, aby ochránila své občany před nebezpečnou úrovní znečištění. Kromě toho by tyto pokroky mohly být integrovány do přenosných zařízení pro monitorování kvality ovzduší, což by lidem umožnilo činit informovaná rozhodnutí ohledně jejich vystavení znečišťujícím látkám.
Na straně výzkumu by tento průlom mohl usnadnit podrobnější studie interakce částic se slunečním zářením, což je klíčový faktor při modelování změny klimatu. Spolupráce mezi vědci z různých oborů bude klíčová pro maximalizaci dopadu tohoto objevu v boji proti znečištění a změně klimatu.
Práce týmu Univerzity ve Warwicku nejenže vyřešila dlouholetou fyzikální hádanku, ale také poskytla cenné nástroje pro řešení některých z nejnaléhavějších problémů naší doby.