Уштеда новца је сјајна, али уштеда залива Цхесапеаке биће још боља

Могло би се погрешно схватити да је пројекат научног сајма пропао - кутија за воду отпорна на кофер пуњена цијевима, електронским жицама, мјерачима и ЛЕД екраном. Вхитман Миллер, у томе је љепота. Све је лако доступно, релативно јефтино и изванредно софистицирано. Потребна му је та комбинација квалитета. Како би добио одговоре које тражи, мораће да инсталира пуно и пуно тих кутија.

Из ове приче

Смитхсониан центар за истраживање животне средине Смитхсониан Марине Статион, Форт Пиерце, Флорида

Миллер је истраживач у Смитхсониан истраживачком центру за животну средину и покушава да разуме ефекте пораста ЦО2 на хемију воде у приморским екосистемима. У последњих 150 година изгарање фосилног горива и други индустријски производни процеси избацили су огромне количине ЦО2 у атмосферу. Велики део тога завршио је у Земљиним океанима где реагује с морском водом и снижава пХ. Као резултат тога, воде на Земљи постају киселије, што може ускраћивати многим калупљеним организмима калцијум и прети уништавању читавих екосистема.

Иако се најчешће назива закисељавање океана, ефекат пораста ЦО2 није ограничен на воде оцеана. Једноставно је тамо видети. Океанска површина је прилично хомогено окружење где концентрације ЦО2 у води имају равнотежу са ЦО2 у атмосфери - тренутно око 399, 6 делова на милион (ппм). Научници је посматрају како се стално креће брзином од 1 ппм сваке године током последњих неколико деценија.

Али прича није тако једноставна за читање у приморским екосуставима где концентрације ЦО2 могу да се промене на хиљаде делова на милион у једном дану. Обални системи су далеко сложенији са много више покретних делова. Овде се свежа вода меша са сланом водом. Температура и сланост варирају од једне локације до друге и могу се мењати уз осеку. Ниво кисеоника расте током дана, када траве и алге фотосинтетизирају, и руше ноћу када фотосинтеза престане. Све ове интеракције доводе до драматичне флуктуације нивоа ЦО2. Такође се разликују од једне локације до друге и свакодневно. Разумевање како ће релативно мали пораст глобалног ЦО2 утицати на систем са толико природних флуктуација значи научити тачно како тај систем функционише.

Кофер је опремљен сензорима барометријског притиска, температурним сензорима, сензорима релативне влажности ваздуха, и наравно ЦО2 сензором. (Кимба Цутлип)

„Покушавамо да задиркујемо многе од ових различитих покретача“, каже Миллер. „Зато што знамо да то није само равнотежа ваздух-море. Знамо да постоје сучеља копненог мора. Знамо да постоје биолошки ефекти фотосинтезе и дисања, као и физички ефекти уноса воде на различита места. Али да би задиркивали сваки од ових покретача, учимо да нам треба много и пуно мерења. Потребна нам је велика густина мерења због ове посебне закрпаности и због начина на који се она мења током времена на дневној, сезонској и плимној скали. “

Миллеру је потребна мрежа станица за праћење како би прикупио тај ниво података, мрежа која није била практична када је започео овај посао. Потребни инструменти за праћење биле су ствари океанских плутача и великих истраживачких бродова који су коштали десетине хиљада долара по инструменту.

Тако је Милер почео да развија другу опцију. Изградио је сопствене преносиве, јефтине станице за праћење с лако доступним електронским компонентама и јефтиним микроконтролером какав хобисти користе за израду робота и детектора покрета. Оно што је смислио је разлика између мале собе пуне опреме која звони на 100.000 долара и кутије величине кофера по цени хигх-енд кућне метеоролошке станице.

Унутар те кутије Миллер је спаковао сензоре барометријског притиска, температурне сензоре, сензоре релативне влаге и, наравно, ЦО2 сензор. „Овај момак овде кошта мање од 300 долара“, каже он, показујући на квадрат електронике који није већи од палубе карата. "Инфра црвени анализатор гаса - ово је срце самог мерења ЦО2." Каже да би заротички инструмент на океанској плутачи могао коштати чак 20.000 долара.

Са лако доступном електроничком опремом и јефтиним водоотпорним кутијама, Миллер и његове колеге могу направити уређаје директно у својој лабораторији. (Кимба Цутлип)

Изван кутије, на „мокрој страни“, вода се пумпа кроз цев и доводи у равнотежу са малом запремином ваздуха. Анализатор гаса одређује концентрацију ЦО2 у том ваздуху, а логер података прати 24/7.

„Ово је иновативан приступ, “ каже Марио Тамбурр, „да бисте погледали једноставан, јефтин начин добијања ових мерења.“ Тамбурри је професор истраживања на Универзитету у Мериленду, Центар за науке о животној средини (УМЦЕС). „Наш највећи проблем сада је могућност праћења тих важних параметара на правом временском и просторном нивоу. Тако да су ове врсте мерења високе временске и просторне резолуције кључне за разумевање проблема закисељавања, посебно у приобалним водама. "

Тамбурри је такође извршни директор Алијансе за обалне технологије, партнерства између истраживачких организација, које служи као својеврсна лабораторија за тестирање научне опреме. „Једна од ствари коју покушавамо учинити је да подстакнемо развој и усвајање нових иновација.“ Годину дана управљао је једном од Миллерових станица за праћење са пристаништа на УМЦЕС-у „како би демонстрирао своје могућности и потенцијале тако да и други корисници могу такође имајте поверења у његово усвајање. "

Тренутно постоје још три станице за надгледање ЦО2. Један у Смитхсониан истраживачком центру за заштиту животне средине у Едгеватер-у, где Миллер ради, један на Смитхсониан Марине Статион у Форт Пиерцеу, Флорида, и други на Смитхсониан Тропицал Ресеарцх Институте у Панами. Милер још није спреман да започне масовну производњу својих инструмената. Има још неколико промена пре него што може да започне развој мреже локација за праћење широм залива Чезапик. Он ради на замјени пумпе с оном која троши мање енергије, најбоље је она која ради на соларној енергији. И нада се да ће још више смањити цену (једна станица сада кошта око 7.000 долара). На крају се нада да ће уписати грађанске научнике, волонтере који су вољни да их задрже на својим приватним пристаништима.

„Мој златни стандард за инструмент је да можете да га предате грађанском научнику, “ каже он, „и да они могу да се брину о њему, управљају и развијају податке. То мора бити нешто што неко ко нема године и године образовања помоћу инструмената може учинити да функционише. "

То ће требати да би се добиле врсте мерења неопходних да би се заиста разумела улога пораста ЦО2 у овим сложеним системима.

Управљачки уређај који Миллер назива "срцем свега" мали је микропроцесор, први пут развијен за хобисте који желе да праве једноставне роботе. (Кимба Цутлип)