חקר מנגנוני פיזור גרגרי אבקה של צמחים מואבקי רוח

במעבדה לזרימה רב-פאזית סביבתית בהנחיתו של ד”ר רנה ואן האוט, אנו חוקרים סחיפה, פיזור ולכידה של ארוסולים כגון גרגרי אבקה. יעילות הפיזור והסחיפה של גרגרי אבקה לאטמוספירה מושפע באופן ניכר מטורבולנציה. גרגרי האבקה המשתחררים לאטמוספירה נתונים תחילה למבני זרימה הנוצרים מהמבנה המורפולוגי של הצמח. שאלות המחקר הן (i) האם לצורות גרגרי האבקה (איור 1) ישנה השפעה בפיזור למרחקים רחוקים.

Ragweed_pollen

איור 1:
גרגרי אבקה של אמברוסיה (20μm~)

(ii) האם המורפולוגיה של הצמח תורמת לפיזור וללכידה של גרגרי אבקה. זני צמח שאנו חוקרים הם צמח האמברוסיה (Ragweed), הגורם לתופעות אלרגיות חמורות ועצי האורן (Pinus). מנגנון ההאבקה בצמחים אלו הוא בעזרת הרוח (איור 2).

Pine_pollen

איור 2:
פיזור גרגרי אבק של אורן

במחקר זה מנגנוני הפיזור נחקרים בשני מישורים: הראשון, הוא תבנית שדה הזרימה הנוצר כתוצאה מהמבנה המורפולוגי של הצמח והשפעתו על סחיפת גרגרי אבקה. והשני הוא השפעת הטורובולנציה ההומוגנית איזוטרופית על מהירות שקיעת גרגרי אבקה.
התנהגות שקיעת חלקיקים נמדדה בזרימה איזוטרופית הומוגנית, בתיבה שקופה של 40 סמ”ק (איור 3). הזרימה בתיבה נוצרה באמצעות 8 רמקולים הממוקמים בפינות התיבה, כאשר כל אחד מהרמקולים הופעל בנפרד בתדר המשתנה אקראית. שדה הזרימה הטרבולנטי אושש בשיטת Particle Image Velocimetry (PIV) סטריאוסקופי.
שלושה סוגים של גרגרי אבקה נבדקו, אמברוסיה (20μm~), אורן (50-60μm~), תירס (80μm~) ובנוסף גרגרי פוליסטירן כדוריים (80μm~). נתיבי השקיעה נמדדו בשיטת הולוגרפיה דיגיטלית בתדר גבוהה. התוצאות מעידות על עליה במהירות הנפילה בתנאים טורבולנטיים.

isotropic turbulence chamber

איור 3: מערכת ליצירת זרימה איזוטרופית הומוגנית

References

  1. Sabban, L., van Hout, R., 2011. Measurements of pollen grain dispersal in still air and stationary, near homogeneous, isotropic turbulence. J. Aeros. Sci. 42, 867-882.
  2. Sabban, L., Jacobson, N., van Hout, R., 2012. Measurement of pollen clump release and breakup in the vicinity of ragweed (A. confertiflora) staminate flowers. In press to Ecosphere.