Forskere udvikler en ny model for brandrøgemissioner

En BYU professor i kemiteknik og hans ph.d. studerende har udviklet en avanceret model, der kan hjælpe med at forudsige forurening forårsaget af røg i brand.

Forskningen, sponsoreret af USDA Forest Service og Department of Energy, giver en fysisk model, der mere pålideligt kan forudsige sod- og røgemissioner fra naturbrande under en række forhold.

"Den røg, du ser fra naturbrande, er en kombination af udviklede gasser og sod, "sagde Alex Josephson, en ph.d. studerende i BYUs kemitekniske program, der også arbejder på projektet på Los Alamos National Laboratory. "Når vi ser på røg så vidt sundhedsvirkninger, typisk bekymrer vi os om disse sodpartikler; og det er det, vi modellerer. "

De seneste skovbrande i Californien og Utah har fået Utahs luftkvalitet til at tanke i flere dage i august, når orange og endda røde niveauer i lange strækninger. Orange dage er usunde for følsomme grupper, mens dage på rødt niveau betragtes som usunde for alle mennesker og kan resultere i alvorlige helbredseffekter for børn eller ældre personer.

Den BYU/Los Alamos-udviklede model bruger detaljerede fysikbaserede formler til at forudsige den første dannelse af sodpartikler, der udsendes under naturbrande. Eksperimentelle målinger af røgindhold kan involvere temmelig usofistikerede procedurer, såsom vakuumprøvetagning af partikler, da de er fremstillet af en flamme.

"Milliarder dollars bruges på at bekæmpe naturbrande, og i sommer føltes det som om hele Vesten var i brand, "sagde David Lignell, professor i kemiteknik og seniorforfatter på undersøgelsen, for nylig offentliggjort i akademisk tidsskrift Combustion and Flame. "Udover emissioner, sod påvirker termisk stråling og flammetemperatur, som kan være vigtige faktorer ved brandspredning. Ultimativt, At forstå de grundlæggende fysiske processer ved brande og være i stand til nøjagtigt at modellere dem under realistiske forhold vil hjælpe med at forudsige røgemissioner og relaterede sundhedsvirkninger. "

Nuværende forudsigelsesmodeller for naturbrande er for beregningsmæssigt dyre til at køre ved store skovbrande. Den BYU/Los Alamos-producerede model, der ligner noget ridset ud på en tavle i Et smukt sind (se billedet til højre), giver grundlæggende elementer til at validere mere effektive modeller, der kan anvendes på supercomputere til en rimelig beregningsomkostning.

Forskningen har til formål at hjælpe Skovtjenesten og andre brandeforvaltningsgrupper med bedre at kende virkningen af ​​foreskrevne forbrændinger på de omkringliggende bymiljøer. (Foreskrevne forbrændinger er en metode til at forhindre naturbrande.) Ifølge Josephson, han "leverer værktøjerne til at give oplysninger til at hjælpe de mennesker, der har brug for at træffe disse beslutninger."

"Når der opstår et naturligt skovbrand, ingen er ansvarlige for emissionerne, fordi det er en naturakt, "sagde han." Men når Skovtjenesten vil ordinere en brand, så pludselig er du ansvarlig for røgen og emissionerne fra den. Du forstår bedre emissionerne, før du starter en brand, der kan have alvorlige virkninger på de omkringliggende samfund. "

Finansiering til forskningen kommer mere specifikt fra Rocky Mountain Research Station i Forest Service og Department of Energy's National Nuclear Security Administration, gennem University of Utahs Carbon Capture Multidisciplinary Simulation Center.

Mens Lignell sagde, at der stadig er et hul mellem deres forskning og hvordan det direkte påvirker luften, som mennesker trækker vejret, han har personligt investeret i at bygge bro over dette hul - ikke kun som kemiingeniør, men som en med astma.

"Når røg fylder dalen, Jeg tager det personligt; det påvirker virkelig menneskers liv, "Lignell sagde." Det får dig bestemt til at være opmærksom på naturbrandspørgsmål og giver dig lyst til at være en del af arbejdet med disse spørgsmål. "