Российские ученые разработали компактный лазерный прибор для одновременного измерения концентрации сразу 3 парниковых газов: углекислого газа, метана и водяного пара. Новый анализатор позволит следить за состоянием лесов, болот, полей и других природных территорий страны.
Экологам важно понимать, поглощают ли природные экосистемы парниковые газы или, напротив, выделяют их в атмосферу. Эти данные помогают выявить «нездоровые» участки природы, где баланс нарушен, и своевременно принять меры по их восстановлению.
Прибор создан совместными усилиями ученых Московского физико-технического института, Института космических исследований РАН, Института эволюции и экологии имени А.Н. Северцова РАН, Института лесоведения РАН и Венского технического университета. Разработка получила название E-CAHORS — высокочастотный оптический спектрометр для измерения атмосферных потоков методом турбулентных пульсаций. Статья с описанием прибора опубликована в журнале Sensors.
Устройство работает на основе 2 лазеров, излучение которых проходит через воздух по М-образной траектории между зеркалами. Общая длина пути луча внутри прибора составляет 135 см. Молекулы разных газов поглощают свет на определенных длинах волн, и именно это позволяет вычислять концентрацию каждого газа в режиме реального времени.
Ключевое отличие от зарубежных аналогов — использование среднего инфракрасного диапазона, в котором поглощение газов значительно сильнее, чем в обычно применяемом ближнем инфракрасном. Это позволило обойтись простой оптической схемой и сделать прибор более устойчивым к внешним воздействиям в полевых условиях. Кроме того, спектрометр измеряет воздух напрямую — без прокачки через трубки, что исключает задержку данных и необходимость их дополнительной корректировки. Весит прибор чуть больше 4 кг, что упрощает его установку на мачтах над лесами.
Сейчас в России работает около 35 станций наблюдений, объединенных в сеть RuFlux — в лесах, болотах, тундре и степях. До 2026 года все используемые на них газоанализаторы были иностранного производства. Например, американские приборы LI-COR Inc. для отслеживания 3 газов требовалось закупать по 2 штуки, и обходилось это почти в 50 млн рублей. Новый отечественный прибор дешевле, проще в закупке и эксплуатации.
Разработчики рассчитывают, что новые приборы помогут расширить сеть эколого-климатических станций по всей стране. Это улучшит систему управления природными ресурсами и даст возможность точнее оценивать, сколько парниковых газов поглощают российские экосистемы. В перспективе, при развитии углеродного рынка, такие данные позволят России продавать углеродные квоты и получать от этого дополнительный доход, сообщает портал «Научная Россия».
