Zdravější prostředí pro malé obce díky výzkumu v RECETOXU

Má nejen výzkumný charakter, ale také sociální. Lokální topeniště na bázi tuhých paliv spalovaných v kotlech negativně ovlivňují zdraví obyvatel a nesou i ekonomická rizika. Díky výzkumu mohou vybrané obce řešit problémy efektivně. K problematice se pro Magazín M vyjádřil Pavel Čupr z pracoviště Hodnocení expozice a pracovních rizik Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity.

Proč jste si k měření kvality ovzduší vybrali malé obce?

V malých obcích žije velké množství české populace a kvalita ovzduší, ve srovnání s měřením v jiných státech, tam není dobrá. Souvisí to s přetrvávající energetickou krizí, která lidi nutí používat a vracet se ke starým typům kotlů a spalovat nejen dřevo, ale i jiné materiály, které hoří dobře, ale produkují neuvěřitelné množství chemických látek, které ve výsledku ovlivňují lidské zdraví. Ve větších městech bývá teplovod, využívá se např. plynové vytápění, a klasickým monitoringem se tam kvalita ovzduší měří kontinuálně. Malé obce toho nejsou schopny z důvodu rozpočtu a bohužel na to nemá dostatečnou kapacitu ani Český hydrometeorologický ústav, který se zaměřuje spíše na měření ve velkých aglomeracích. Z hlediska zdraví obyvatel je to v České republice nedostatečně řešený problém, přestože patří k téměř nejvýznamnějším.

V tomto projektu se primárně zaměřujeme na polétavý prach v ovzduší. To jsou malé částice, které vznikají nejen ze spalovacích procesů, ale také z dopravy – ze silnic, otěrem brzdových destiček, otěrem pneumatik a dále z přírodních procesů.

Jak jste vybírali lokality, ve kterých se bude měřit?

K výběru došlo pomocí geografických informačních systémů (GIS) a informací, které jsme získali z dostupných zdrojů. Kritériem bylo, kolik lidí v obci žije, aby nebyla úplně malá ani velká, a druhým byl reliéf. Ten hraje velmi důležitou roli pro to, jak dlouho je ovzduší, kontaminované polétavým prachem, ale i nebezpečnými karcinogenními látkami, schopné udržet se v nějaké kotlině v zářezu. Někdy jde o uzavřené údolí se specifickým mikroklimatem. Ke všem takto vybraným malým obcím z Jihomoravského kraje jsme nasbírali další parametry, které je charakterizují v tom, jak jsou zranitelné. Např. počty kotlů, typ, který používá většina domácností, kolik lidí využívá plyn, kolik tuhá paliva, jestli tam je teplovod, plynofikace, anebo ne. Museli jsme akceptovat i kombinace – obec má plyn, ale převládají kotle na tuhá paliva, nebo je v čistém prostředí s minimálním zatížením dopravou, ale nemá přívod plynu apod.

MUNI: Vedoucí řešitel výzkumného týmu Pavel Čupr

Obvykle se měřicí stanice umístí v centru obce. Vy jste však měli více stanovišť a pracovali jste s levnější senzorovou technologií. Co vám to umožnilo?

Začali jsme využívat chytrý IoT (Internet of Things) systém, propojený s meteorologickými čidly, který pracuje na bázi senzorů, připojených online k internetu. Všechna měření neustále tečou do centrálního systému, přísně zabezpečeného serveru v RECETOXU. Díky tomu, že využíváme novou technologii datové infrastruktury, napojenou na online terminály IoT měřících jednotek, máme hlavní grafické výsledky online ihned k dispozici na našem projektovém web portálu, a to jak pro vědeckou, tak i pro širokou veřejnost. Tahle naše technologie měření kvality ovzduší není tak drahá jako certifikované přístroje, které používají renomované instituce jako Státní zdravotní ústav a jiné. I když screeningové senzory neměří tak přesně exaktně, souměřením s certifikovanou technikou se dají kalibrovat, což jsme provedli. V každé obci jsme díky tomu mohli mít 4 paralelně měřící lokality umístěné tak, aby postihly předpokládaný směr větru, který je velmi častý a během roční situace se může měnit. Jedna lokalita byla master a sbírala nejvíc dat o meteorologii (směr a rychlost větru, teplota, vlhkost) a kvalitě ovzduší. Tímto přístupem je projekt velmi inovativní. Navíc je chytrým řešením pro politiky v malých obcích, kterým může včas dát vědět, že nastane smogová situace, kde se případně nachází hlavní zdroj znečištění nebo, že je v ovzduší vysoká koncentrace nebezpečných látek, a proč.

Jak vypadá a funguje měřicí zařízení?

Je to box, uvnitř kterého je umístěno zařízení se senzory a na něm jsou zleva i zprava fotovoltaické panely. Box je větší, aby měl dostatečně velký panel, který bude fungovat při plném slunci. Samotné měřicí zařízení je malé – senzory jsou usazeny na jednom tištěném spoji, který je deset na deset centimetrů. Všechny senzory potřebují přísun energie, proto mají také všechny záložnou baterii. Mnoho z nich je zcela autonomních, což je výhoda, protože k nim nepotřebujete žádný přísun externí energie, jsou na signálu GSM a nepřetržitě posílají data. Pro obce tedy v místech, kde není přístup k elektřině, používáme tyto inovované senzory se solárním panelem. Masterové lokality, u kterých potřebujeme mít stoprocentní jistotu, že měření pojede, jsou na elektřinu.

Kam jste krabice s přístroji umístili?

Z hlediska bezpečí, aby to nemohl nikdo odmontovat, jsou většinou na sloupech nebo zábradlích. S ohledem na klasickou lidskou expozici se cíleně zaměřujeme na dýchací zónu, takže jsou ve výšce minimálně dvou metrů, někdy i výš.

Jaké látky se objevují v ovzduší a co způsobují?

V tomto projektu se primárně zaměřujeme na polétavý prach v ovzduší. To jsou malé částice, které vznikají nejen ze spalovacích procesů, což nás zajímá nejvíce, ale také z dopravy – ze silnic, otěrem brzdových destiček, otěrem pneumatik a dále z přírodních procesů a podobně. Ohrožují zdraví člověka, protože je může vdechnout. Nejde ale o ty částice v ovzduší, které sedimentárně velmi rychle klesnou kvůli své váze, ale o respirabilní částice, které jsou velké do deseti mikrometrů. Tyto částice nasává výše zmíněné odběrové zařízení a pomocí jejich integrované optické laserové technologie jsme je schopní senzory měřit a kategorizovat podle velikostí. Umožní nám dívat se na prachové částice, které jsou uváděny ve velikostních frakcích do 1 µm, 2,5 µm a 10 µm. Tyto tři velikosti je nutné monitorovat, protože podle Světové zdravotnické organizace mají prokazatelný negativní vliv na lidské zdraví. Mohou se dostat až do plicních alveol a tam způsobovat různé alergické či zánětové reakce. Když je taková částice v atmosféře, tak se na její povrch může chemickou či jinou vazbou navázat další molekula či molekuly chemických látek. A ty mohou v různých koncentracích způsobit závažné diagnózy. Velké množství zmíněných částic vzniká právě při spalovacích procesech v kotlích na tuhá paliva, což s sebou přináší velmi nebezpečný typ materiálu s chemickým složením, včetně karcinogenních látek. Dlouhodobý a prostorově detailní monitoring atmosférických částic a zjištění jejich distribuce v malých obcích je zcela zásadní po vědecké stránce, má ale i praktický dosah.

Co nejhoršího lidé spalují?

Spousta lidí přesně dodržuje, jakým způsobem spalovat suché a vysušené dřevo v zakoupeném kotli. Že se v něm nemá spalovat uhlí, nebo jen konkrétní typ, to už mnozí nedodržují. A bohužel jsou i lidé, kteří využívají ke spalování plasty a dokonce do nich dávají vyjeté oleje.

Součástí výzkumu jsou dotazníky, které vedete s vlastníky spalovacích zařízení, a rozhovory s představiteli obce. Jak se vám s nimi spolupracuje?

Ochota starostů spolupracovat s námi je velmi dobrá. Teď aktuálně probíhá šetření výsledků, které budou před koncem projektu k dispozici. Důležitá je také komunikace s občany, proto je naším partnerem tým kolegů z Ekonomicko-správní fakulty Masarykovy univerzity. S nimi jsme připravili komplex sofistikovaných dotazů, které vyplňují s uživateli kotlů. Specifické otázky máme pro stakeholdery – starosty, zastupitele, ředitele menších škol a školek a dalších institucí, které trápí zhoršená kvalita ovzduší v jejich lokalitě. Chceme jim představit výsledky měření, upozornit je na to, v čem je problém, a nabídnout jim řešení. Ať už z hlediska lepšího využití dotací na výměnu kotlů pro samostatné uživatele – kotlíkové dotace, zelená úsporám, nebo kde a jak žádat o vyšší typy dotací pro obce.

Projekt AIRSENS se uzavře v dubnu tohoto roku. Co vás ještě čeká, než se vyhodnotí?

Přestože šlo o roční projekt, z administrativních důvodů jsme na něm začali pracovat od září 2023. Stihli jsme tedy topnou sezonu, která je klíčová. Intenzivní projekt byl podpořen z finančních prostředků Norských fondů a Státního fondu životního prostředí ČR v rámci výzvy SGS-2 Svalbard. Hlavním donátorem je norská strana a s tím souvisí povinná publicita, nad rámec spolupracujeme také s norskými partnery na konzultační bázi technologií a intepretací dat. Do konce dubna proto musíme stihnout interpretace, prezentace a diseminace výsledků a dokončit komunikaci s lidmi a zástupci obcí.

Více informací o projektu naleznete zde.