Lastfartyg tar med sig saker som människor vill ha och behöver till våra hamnar. Men de medför också luftföroreningar. Och när de brinner billigt, slammigt bränsle, deras utsläpp inkluderar farligt höga halter av svavel- och kväveoxider, som tillsammans med partiklar, bildar en giftig blandning som skadar andnings- och cirkulationshälsan.

Under 2014, statliga tillsynsmyndigheter antog California Sulphur Rule, som kräver att fartyg bränner renare bränsle inom 200 nautiska mil från kusten. Genomförandet är fortfarande en utmaning. Tills vidare, några California Air Resources Board-officerare kontrollerar slumpmässigt fartygens bränsle vid piren, en tidskrävande och arbetskraftskrävande insats som innebär att endast två fartyg kan inspekteras per dag. Under tiden, styrelsen projekterar mer än 6, 600 lastfartyg att lägga till per år 2021–2032. Och eftersom det är billigt, illegalt bränsle kan spara hundratusentals dollar per resa, det finns kraftfulla incitament att bryta mot delstatslagen och liknande federal lag.

Men, enligt en ny rapport producerad av UCLA miljövetenskapsstudenter, teknik kan komma till undsättning. Rapporten noterar specifikt att kraftfulla sensorer monterade på drönare i industriell skala som kan flyga i ett fartygs avgaser för att upptäcka om bränslet som förbränns är inom lagliga gränser.

Rapporten var en del av UCLA Institute of the Environment and Sustainability senior praktikum, där små grupper av studenter, under ledning av fakultetsrådgivare, arbeta med ett årslångt projekt på uppdrag av kunder för att lösa verkliga problem.

"Det här är den typen av projekt som exemplifierar vad Practicum gör så bra, sa Noah Garrison, chef för programmet. "Det ger våra elever chansen att ta ledningen när det gäller att lösa allvarliga miljöproblem på lokal och global nivå, allt samtidigt som de lär sig färdigheter från forskare och policyexperter inom UCLA:s breda utbud av forskningsprogram."

Detta team samarbetade med ADEPT Group, Inc., ett miljöfokuserat teknikföretag, för att ta reda på hur drönarförstärkt tillämpning av California Sulphur Rule kan påverka folkhälsan. De modellerade utfall för två scenarier:ett där fartyg fuskade med en 10-procentig takt – en frekvens som liknar den dokumenterade förekomsten av överträdelser i europeiska vatten – och ett "rent" scenario som förutsatte effektiv tillämpning och full efterlevnad. Uppskattningar är att 20 till 25 procent av fartygen bryter mot gällande standarder, enligt ADEPT.

Förbättrad tillsyn med flygövervakning skulle kunna undvika 55 dödsfall på grund av luftföroreningar varje år i hamnsamhällena i Wilmington, Carson, West Long Beach och San Pedro, projicerade studentforskarna. Förutom att rädda liv, det skulle också bli cirka 600 miljoner dollar besparingar i medicinska kostnader. Enligt dessa första resultat, varje år skulle bättre efterlevnad förhindra cirka 2, 600 fall av astma och 1, 200 fall av astmasjuklighet, eller akuta attacker som kräver akutbesök eller sjukhusvistelse.

"När fartyg bränner det högre svavelhaltiga bränslet nära kusten, de ökar partiklarna i luften utanför kusten och i samhällen närmast kommersiella hamnar – som ofta är missgynnade, sa Ryan Hallman, en nyutexaminerad UCLA och huvudförfattare till forskningen.

Ett annat viktigt fynd var att luftkvalitetsmodellerare som arbetar för luftkvalitetsdistrikt med oceangående fartyg felaktigt antog fartygsoperatörernas fulla efterlevnad av Kaliforniens regel. Det falska antagandet underräknar den faktiska luftföroreningen som missgynnade samhällen nära hamnar måste utstå och förhindrar att effektiva motåtgärder vidtas.

De avslöjade också att fartygsoperatörernas ekonomiska motivation att fuska dvärgar de nuvarande påföljderna som regelöverträdarna kan behöva betala i fall med låg sannolikhet att bli fångad. I domstol, böterna har bara varit $7, 500 till $10, 000 per dag i hamn.

Ett drönarmonterat sensorsystem demonstrerades i hamnen i L.A. den 7 maj, Världs astmadagen, för en skara åskådare och ledare inklusive Mary Nichols, ordförande i California Air Resources Board. Drönaren med sex propeller, lotsad av Flying Lion, Inc., flög in i avgasplymen på T. S. Golden Bear – ett träningsfartyg som drivs av California State University Maritime Academy.

"Att upprätthålla lagar mot föroreningar till havs är i bästa fall svårt, men det är absolut nödvändigt för att skydda människors hälsa i kustsamhällen, sa Nichols, som också är professor-in-residence vid UCLA School of Law. "När vi hittar teknik som lovar att upptäcka överträdelser och hålla fartygsägarna ansvariga, vi vill testa det."

Tillgång till Guldbjörnen måste godkännas av ett antal högt uppsatta offentliga tjänstemän, från hamnskydd till de som ansvarar för själva fartyget. Processen tog månader, men hela plymensniffningsprocessen tog mindre än 10 minuter från start till landning. Mer viktigt, den levererade korrekta resultat som visade att fartyget brände "rent" bränsle inom de lagstadgade gränserna.

Förutom folkhälsoforskningen, studenter presenterade tekniken för en mängd olika intressenter, inklusive hamnen i Long Beach och en rad luftkvalitetsbyråer. Vid ett möte i San Francisco, Bay Area Air Quality Management District anslog 275 USD, 000 för att samfinansiera ett demonstrationsprojekt som skulle testa hur man anpassar teknologierna till Kaliforniens lagar, geografisk, säkerhet och säkerhetsbehov.

Alex Spataru, VD för Adept Group, Inc., Drönartillsynen betalar sig redan i hamntunga länder som Norge, Singapore, Danmark och Nederländerna. I Danmark, svavelhaltiga luftföroreningar har minskat med 50 % sedan flygövervakning av oceangående fartyg genomfördes för fem år sedan.

Framtida UCLA-studentforskarteam kommer att titta djupare på sensorteknologin, partikelföroreningar och folkhälsoeffekter. Om allt går bra, liknande metoder skulle kunna utökas för att skydda kustsamhällen längs hela USA:s västkust.

"Vi kan kostnadseffektivt eliminera överträdelser med beprövad teknik, skapa positiva folkhälsoresultat i hela Kalifornien – särskilt i de mest utsatta samhällena, sa Spataru.