Od ponad trzech miesięcy na kampusie Politechniki Wrocławskiej działa jedyna w Polsce uczelniana sieć czujników do oceny jakości powietrza. Z przekazywanych przez nią informacji skorzystało już kilka tys. pracowników, studentów i mieszkańców Wrocławia

Uruchomiony w styczniu system składa się z dwudziestu urządzeń rozmieszczonych na terenie kampusu przy pl. Grunwaldzkim, a także w kampusie przy ul. Długiej, ul. Prusa, ul. Bujwida, w Geocentrum przy ul. Na Grobli oraz na osiedlu domów akademickich przy ul. Wittiga.

Podstawowym celem projektu jest pomiar stężeń i analiza zanieczyszczeń odpowiedzialnych za tzw. smog na terenie kampusu naszej uczelni. W trakcie badań sprawdzane są również m.in. wpływ zabudowy, warunków meteorologicznych oraz zieleni miejskiej skupionej na małym, zamkniętym obszarze na rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń. 

Aktualny stan powietrza można sprawdzić na stronie. Poszczególne czujniki pokazują m.in. stężenie PM 2,5, czyli pyłu zawieszonego o średnicy nie większej niż 2,5 µm, który zdaniem WHO jest najbardziej szkodliwy dla zdrowia człowieka spośród innych zanieczyszczeń atmosferycznych.

Lepiej niż w ubiegłych latach

– Trzeba wyraźnie zaznaczyć, że nasze pomiary wykonywaliśmy stosunkowo krótko, bo zaledwie trzy miesiące, ale można je uznać za reprezentatywne dla wybranych trzech miesięcy okresu zimowego. Na podstawie uśrednionych danych stężeń pyłu PM 2,5 możemy powiedzieć, że jakość powietrza na początku tego roku – w porównaniu do tego samego okresu w latach poprzednich – była lepsza. Zdarzyło się jedynie kilka epizodów podwyższonego stężenia pyłu, które trwały maksymalnie 1-2 dni – mówi prof. Izabela Sówka, z Wydziału Inżynierii Środowiska PWr, kierowniczka i koordynatorka całego projektu.

Warto przypomnieć, że we Wrocławiu jeden z największych problemów to tzw. niska emisja, a w tym w okresie zimowym procesy spalania węgla, często również śmieci w przydomowych kotłowniach, czy spalanie niesezonowanego drewna w kominkach.

Wpływ na lepszy stan powietrza miała przede wszystkim korzystna aura. W tym roku średnia miesięczna temperatura dla wybranych miesięcy zimowych była bowiem wyższa niż w latach ubiegłych. W efekcie przydomowe kotłownie pracowały mniej intensywnie, co automatycznie wpłynęło na niższy poziom zanieczyszczeń.

Natomiast jeśli chodzi o jakość powietrza na terenie kampusów, to we wszystkich monitorowanych miejscach była ona porównywalna. – Można więc powiedzieć, że w żadnym budynku studenci i pracownicy nie są bardziej niż pozostali narażeni na działanie zanieczyszczeń. Oczywiście wykrywaliśmy lokalne wzrosty poziomu zanieczyszczeń, ale były one krótkotrwałe i nie wpływały na uśrednione wyniki. Różnice pomiarów z czujników wewnątrz kampusu głównego mieściły się w granicach kilku proc. – tłumaczy dr inż. Piotr Batog, absolwent Politechniki Wrocławskiej, który obecnie zajmuje się konstruowaniem inteligentnych systemów pomiarowych przeznaczonych do oceny jakości powietrza.

Naukowcy zaobserwowali natomiast chwilowe rozbieżności w pomiarach na poziomie 10, 15 czy nawet 20 mikrogramów w stosunku do wskazań urządzeń pomiarowych należących do Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska, które znajdują się przy ul. Wiśniowej i ul. Korzeniowskiego. Mogły one jednak wynikać z bardzo różnych powodów m.in. lokalnych warunków atmosferycznych czy szczytu komunikacyjnego.

– Pewne różnice występują także pomiędzy wynikami na głównym kampusie i kampusie przy ul. Prusa. W standardowych warunkach 10 proc. odczytów wskazywało, że jeśli jakość powietrza w kampusie głównym była dobra, to przy budynku E-1 co najwyżej umiarkowana. Może to m.in. wynikać z faktu, że nasze gmachy sąsiadują tam z większą liczbą kamienic lub na tym terenie notuje się zwiększony ruch samochodów – dodaje Piotr Szymański, doktorant w Katedrze Inteligencji Obliczeniowej PWr, prezes Towarzystwa Upiększania Miasta Wrocławia.

W niektórych przypadkach na budynkach PWr znalazło się kilka czujników. Takimi przykładami są choćby siedziba Studium Języków Obcych przy wybrzeżu Wyspiańskiego, gdzie jeden z czujników monitoruje stan powietrza od strony ulicy, a drugi od strony wewnętrznego dziedzińca oraz czujniki po obu stronach gmachu D-2 sąsiadującego z pl. Grunwaldzkim. Pozwala to sprawdzić, czy budynki stanowią jakąkolwiek barierę dla przemieszczania się smogu.

Obecnie nasi badacze nie zaobserwowali w tym względzie dużych różnic. Teraz czekamy na okres letni, kiedy udział źródeł komunikacyjnych w zanieczyszczeniu powietrza będzie większy i wtedy będziemy mogli zbadać różnice zwłaszcza w godzinach szczytu – dodaje prof. Izabela Sówka.

Ciekawostką jest z kolei informacja, jak rozkładają się zanieczyszczenia powietrza ze względu na wysokość. Można było to sprawdzić dzięki czterem czujnikom zamontowanym na kilku piętrach budynku Wydziału Elektroniki (C-5).

– Przy pierwszym dużym wzroście poziomu zanieczyszczeń stwierdziliśmy, że nie ma różnicy w profilu wysokościowym. Natomiast podczas kolejnych okazało się, że przy specyficznych warunkach atmosferycznych poziom zanieczyszczeń na wyższych piętrach był niższy o kilkadziesiąt procent w stosunku do parteru – dodaje dr inż. Piotr Batog.

Czujniki działają bez zarzutu

Sprzęt wykorzystany w projekcie składa się z innowacyjnych urządzeń pomiarowych, wykorzystujących metodę optyczną, w której pomiar polega na wykrywaniu światła odbitego od drobinek zawartych w powietrzu. Na podstawie liczby zliczeń i intensywności rozproszonego światła wyliczana jest chwilowa wartość stężenia pyłu w powietrzu. Następnie dane te są uśredniane w określonym czasie i powstaje wartość, którą możemy obserwować na stronie internetowej.

– Jako konstruktor jestem bardzo zadowolony z działania czujników. Ze wstępnych obserwacji wynika, że pomiary są spójne, a mój pomysł z zastosowaniem toru pomiarowego, który odizolowuje czujnik od warunków zewnętrznych, sprawdza się bardzo dobrze. Pojawiły się drobne problemy z transmisją danych, ale wprowadziliśmy już uaktualnienia oprogramowania – podkreśla dr inż. Piotr Batog.

Kolejnym krokiem w rozwoju urządzeń pomiarowych będzie zamontowanie w nich czujnika pomiaru ozonu, co pozwoli na badanie zanieczyszczeń dominujących w cieplejszych okresach. Obecnie prowadzone są testy porównawcze pomiędzy dostępnymi modelami.  Urządzenia będą rozbudowywane na podstawie uzyskanych wyników przeprowadzonych badań.

– Nie jest także wykluczone, że jeszcze w tym roku na stronie internetowej pojawi się nowa funkcja predyktora, który będzie dostarczał krótkoterminową informację o spodziewanej jakości powietrza – w założeniu z piętnastominutowym wyprzedzeniem – zapowiada Piotr Szymański.

Nie ma natomiast planów zwiększenia liczby czujników na terenie kampusów. Zdaniem prof. Izabeli Sówki nie ma obecnie takiej potrzeby, natomiast bardziej wskazane byłoby rozbudowanie sieci w innych częściach miasta np. w miejscach, w których mogą znajdować się źródła emisji pyłów - generatory smogu.

Chociaż monitoring działa na Politechnice Wrocławskiej dopiero od kilku miesięcy, to spotkał się on ze sporym zainteresowaniem i bardzo pozytywnymi reakcjami aktywistów miejskich, studentów i mieszkańców. Stronę internetową projektu odwiedziło ponad 3000 użytkowników. – I co jest bardzo istotne, wzrasta zainteresowanie w zakresie informacji nt. warunków panujących w środowisku (w tym jakości powietrza), w którym przebywamy, ale również co raz częściej mówiąc o zdrowiu zaczynamy myśleć o aktywnościach, w kolokwialnie rzecz ujmując, w dobrym i zdrowym powietrzu – podkreśla prof. Izabela Sówka. 

Politechnika Wrocławska wychodzi naprzeciw tego typu potrzebom – przykładem działań w tym zakresie mogą być realizowane przez uczelnię projekty promujące zachowania pro-zdrowotne, w tym organizowany ostatnio Tydzień Zdrowia w Politechnice Wrocławskiej, podczas którego pojawiała się również tematyka smogu.

– Nasza sieć to modelowy przykład tego, jak powinny wyglądać tego typu rozwiązania. Skontaktowała się z nami m.in. grupa studentów i doktorantów z Politechniki Białostockiej, która planuje zbudować podobną sieć na terenie swojego kampusu. Obserwują naszą stronę, są ciekawi sposobu, w jaki prezentujemy dane i uzyskiwanych przez nas wyników – wyjaśnia prof. Izabela Sówka.

Przygotowywana jest także pierwsza publikacja naukowa na temat wyników badań. Praca pt. Sensor network for PM2.5 measurements on an academic campus area (autorzy: Marek Badura , Izabela Sówka, Piotr Batog, Piotr Szymański, Łukasz Dąbrowski) jest obecnie recenzowana i ukaże się w jednym z czasopism proponowanych przez organizatorów międzynarodowej konferencji organizowanej w Politechnice Wrocławskiej w czerwcu tego roku przy współudziale Wydziału Inżynierii Środowiska zatytułowanej International Conference on Advances in Energy Systems and Environmental Engineering (ASEE19).

mic