Исследователи разработали простое устройство, которое может обнаружить разлив нефти в воде, а затем точно определить тип нефти, присутствующей на поверхности. Устройство предназначено для плавания на воде, где оно может удаленно контролировать небольшую область, подверженную загрязнению, или отслеживать эволюцию загрязнения в определенном месте.
«Быстрое обнаружение разлива имеет решающее значение для быстрого реагирования на загрязнение, чтобы избежать, насколько это возможно, прогрессирующего смешения нефти с водой, что сделало бы очистку более сложной и неэффективной», - сказал лидер исследовательская группа Хосе Р. Сальгейро из Университета Виго, Испания. «Кроме того, знание типа масла позволяет более точно реагировать на загрязнение».
Хотя существуют технически сложные и дорогие инструменты, которые используют самолеты или спутники для поиска нефти на больших территориях, новая работа показывает, что можно сделать простое и эффективное устройство, которое можно использовать для наблюдения за определенной территорией. постоянно. В журнале The Optical Society Applied Optics исследователи описывают свое новое недорогое устройство для обнаружения масла и подробно описывают его способность различать пять типов масла, протестированных в ходе исследования.
Обнаружение флуоресцентного отпечатка масла
Когда сырая или очищенная нефть поглощает ультрафиолетовый (УФ) свет, она излучает уникальный спектр флуоресценции. Новое устройство использует этот спектр флуоресценции как своего рода отпечаток пальца для идентификации типа масла путем сравнения измеренной флуоресценции с информацией в базе данных.
Хотя в большинстве приборов для обнаружения флуоресценции используется дорогой и тонкий спектрометр, исследовательская группа использовала недорогую и простую установку из четырех фотодиодных детекторов с целлофановыми пленочными фильтрами разных цветов. Это позволило им записать четыре сигнала, каждый из которых состоит из разных областей спектра флуоресценции. Устройство использует недорогие УФ-светодиоды в качестве источников света и недорогой микроконтроллер, подобный тем, которые используются для управления дронами. Он также включает коммерческий радиомодуль для отправки данных и получения команд конфигурации.
Исследователи протестировали свой прибор, проведя лабораторные измерения на трех типах сырой нефти, поставляемой нефтяной компанией, и на двух типах очищенной нефти. Они воссоздали условия разлива нефти, создав тонкие пленки каждого типа нефти на поверхности воды.
«Четырех сигналов оказалось достаточно, чтобы построить определенный отпечаток пальца для каждого типа масла, используемого в нашем исследовании, что позволило нам идентифицировать различные типы масла», - сказал Салгейру.«Этот подход значительно снижает стоимость прибора и упрощает тестирование на загрязнение».
Тестирование в естественной среде
Теперь, когда исследователи продемонстрировали свое устройство в лаборатории, они планируют построить прототип на солнечной энергии, который можно было бы поместить, например, в буй, и оставить в озере или на берегу океана на несколько месяцев.. Прототип устройства, включая буй, будет иметь высоту и диаметр около 30 сантиметров и будет иметь возможность отправлять измерения удаленному пользователю через радиомодуль или даже через спутниковый модем.
Исследователи также работают над записью флуоресцентных отпечатков для других распространенных типов масел, которые не были включены в это исследование, чтобы можно было идентифицировать еще больше типов масел.
«Наше устройство может помочь лучше отслеживать и контролировать загрязнение, особенно путем обнаружения потенциальных источников загрязнения», - сказал Салгейро.«Как только загрязнение будет произведено, это поможет быстро обнаружить проблему, определить характер загрязнения и способствовать более эффективному реагированию».