科学家利用树叶上磁性颗粒的堆积来衡量周围空气质量

摘要:

据外媒New Atlas报道,技术的进步使得一些高科技的方法可以监测空气质量,从围绕地球轨道运行的卫星到污染物含量低时亮起的艺术装置。犹他大学的科学家们提出了一个技术含量相对较低的解决方案,展示了如何利用树叶上磁性颗粒的堆积来衡量周围空气的质量。

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这项研究实际上是由地质学家进行的,他们通常通过研究岩石的磁性来调查以前大陆的构成。作为这项研究的一部分,该团队查看了之前的研究,该研究表明树叶如何捕获从汽车尾气和化石燃料排放中释放的磁性颗粒,因此可以用来追踪城市环境中的空气污染物。

这些颗粒通常太小,人眼无法看到,但有些颗粒含有高浓度的铁,足以用地质学家在其典型工作中使用的磁力计检测到。因此,研究人员开始调查树叶作为当地空气质量监测站的潜力。

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这包括从校园内的四棵常绿树上收集松针,其中三棵树靠近一条使用率很高的道路,第四棵则位于远离交通的地方。科学家们在两个点收集了样本,一次是在2017年空气质量相对较好的夏天之后,一次是在空气质量处于当季最差的冬天。

通过使用磁力计和电子显微镜,研究小组发现,冬季收集的松针的磁化率是夏季收集的松针的3倍左右。这些冬季的松针被发现明显更脏,科学家在颗粒中发现了其他元素的证据,如钛、钒和锆,以及其他与刹车粉尘、化石燃料燃烧和尾气有关的元素。

研究小组发现,在离道路较远的地方采集的样本中,磁性颗粒的浓度较低,他们表示,这可能是由于距离车辆行驶的距离,但也可能是由于海拔的原因,树线呈倾斜状。

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为了进一步推进这一概念,研究人员开发了一种人工松树枝,用3D打印松针,以收集颗粒物。科学家们将利用这些实验平台来更好地了解磁性颗粒是如何在这些针叶上积累的,并探索其他因素的影响,如下雨。

“如果我们遇到一场强降雨,我们可以在雨前和雨后去收集,看看这个信号是否只是在每次下雨时被冲走,”研究作者Grant Rea-Downing说。“还是说,生物针实际上吸收了材料,实际上比合成针更长时间地保持着这个信号?”

该团队认为这种方法具有很大的潜力,可以提供关于城市地区空气质量的精确数据,可能揭示相隔仅数十英尺的地区的变化。对其有利的是,基础设施已经到位,为大规模实施该方法提供了一种廉价而简单的方法。

“只要有一棵树,就有一个数据点,”Rea-Downing说。“一棵树不需要花费250美元来部署。我们将能够以极低的成本以极高的分辨率绘制颗粒物分布图。”

该研究发表在《GeoHealth》杂志上。

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