Pracownia spektrosporii Ramana na Wydziale Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego
Laboratoria
W badaniach zanieczyszczeń atmosfery naukowcy oraz studenci Uniwersytetu Śląskiego korzystają z trzech typów sprzężonych ze sobą laboratoriów:
latającego laboratorium
balonu na ogrzane powietrze z umieszczoną w koszu aparaturą pomiarową
mobilnego laboratorium
samochodu terenowego wyposażonego w urządzenia pomiarowe, które współpracują w czasie rzeczywistym z aparaturą znajdującą się na pokładzie balonu
stacjonarnych laboratoriów
zasobów badawczych różnych jednostek Uniwersytetu Śląskiego, w których przeprowadzane są analizy pobranych prób
Balon badający jakość powietrza
Od 2016 roku naukowcy i studenci dysponują pierwszym w Polsce napowietrznym laboratorium umieszczonym w koszu załogowego balonu na ogrzane powietrze. Balon wynosi Uniwersyteckie Laboratoria Kontroli Atmosfery (ULKA) na wysokość 4 km. Krąży nad miastami śląskiej metropolii, zbierając kompleksowe dane na temat jakości powietrza, którym oddychają jej mieszkańcy, oraz kierunków przemieszczania się zanieczyszczeń.
W projekcie uczestniczą naukowcy wielu dyscyplin: meteorolodzy, klimatolodzy, mineralodzy, biolodzy, fizycy, chemicy, hydrolodzy.
Przewaga nad dronami
Wprawdzie do badania jakości powietrza zostały już „zatrudnione” drony, ale ich możliwości w stosunku do balonu są znikome. Balon unosi 1200 kg. Oczywiście kosz, załoga (4 osoby i pilot), butle gazowe to ciężar obowiązkowy, resztę stanowi specjalistyczna aparatura.
W podróż balonem, którego pojemność wynosi 3400 m3, wyrusza pełne wyposażenie laboratorium.
Możliwości badań
Jednym z najważniejszych urządzeń znajdujących się na pokładzie badawczego statku powietrznego jest analizator nanocząstek (od 10 do 300 nanometrów).
Badania ich składu i wielkości odbywają się później w laboratoriach stacjonarnych. Kolejnym urządzeniem jest analizator pyłów, który potrafi określić stężenie mikrocząsteczek w przedziale od 0,3 do 10 mikrometrów, pozwala także ustalić, jaki procent stanowią np. pyły respirabilne wnikające do układu oddechowego.
Balon unosi także aspiratory służące do zasysania na odpowiednie filtry pyłów, które później trafiają do elektronowego mikroskopu skaningowego, gdzie ustala się ich rodzaj i wielkość.
Biolodzy wnoszą własną aparaturę – są to przyrządy służące do poboru pyłków roślin i zarodników grzybów oraz urządzenie do pobierania próbek mikrobiologicznych. W pojemnikach znajdują się płyny, które umożliwiają bezpieczne zbieranie bakterii w taki sposób, aby podczas poboru ich nie zabić, ponieważ po przetransportowaniu trafiają one do laboratorium, gdzie są hodowane, a następnie badane pod mikroskopem. Zespół geochemików organików oznacza szkodliwe związki i także wskazuje ich źródła.
Chemicy umieszczają w balonie aspirator wysokoprzepływowy (2,5 m3 na minutę). Dzięki zainstalowanym w nim filtrom naukowcy ustalają skład chemiczny pobranego pyłu. Kolejny analizator umożliwia badanie stężenia gazów: tlenku i dwutlenku azotu, dwutlenku siarki, amoniaku, ozonu i benzenu. W najbliższym czasie do sprzętu dołączy analizator do badania stężenia lotnych związków organicznych i stężenia dwutlenku węgla – będzie to ostatnie brakujące ogniwo w komplecie do pomiaru gazów.
W balonie nie może także zabraknąć stacji meteorologicznej, która gromadzi informacje na temat temperatury, wilgotności czy ciśnienia. Urządzenia rejestrujące kierunek i prędkość wiatru znajdują się w standardowym wyposażeniu statku powietrznego. Aby uniknąć kontaminacji z palnika, wszystkie urządzenia umieszczone są pod koszem balonu.