Przejdź do treści

Uniwersytet Śląski w Katowicach

„No Limits” | Latające laboratorium bada jakość powietrza

10.07.2020 - 12:08 aktualizacja 10.07.2020 - 13:15
Redakcja: OO, Sekcja Prasowa
Tagi: Balon badawczy, jakość powietrza, smog, ULKA

Aż 36 z 50 najbardziej zanieczyszczonych miast w Unii Europejskiej znajduje się w Polsce. Do walki ze smogiem włączają się badacze różnych dyscyplin naukowych z całego świata, którzy starają się w ten sposób przeciwdziałać zagrożeniom, w tym zdrowotnym, wynikającym z zanieczyszczonego powietrza.

Naukowcy z Uniwersytetu Śląskiego badają jakość powietrza za pomocą pierwszego i jedynego w Polsce napowietrznego laboratorium umieszczonego w koszu załogowego balonu na ogrzane powietrze, będącego częścią Uniwersyteckich Laboratoriów Kontroli Atmosfery (ULKA). Balon unoszący się nad miastami śląskiej metropolii zbiera dane, które pozwalają badaczom sporządzić mapy występowania zanieczyszczeń.

Pracami zespołu kieruje dr hab. Mariola Jabłońska, prof. UŚ.

Grafika przestawiająca okrąg złożony z kolorowych kafelków symbolizujących poszczególne zele zrównoważonego rozwoju ONZ

Uniwersytet Śląski w Katowicach wspiera realizację Celów Zrównoważonego Rozwoju ONZ

 

Ikona celu 3 ONZ: napis dobre zdrowie i jakość życia na zielonym tleIkona celu 13 ONZ: napis działania w dziedzinie klimatu na zielonym tle

Badania naukowców z Uniwersytetu Śląskiego wpisują się w realizację Celów Zrównoważonego Rozwoju ONZ.

Cel 3 – dobre zdrowie i jakość życia

Jak wynika z danych Europejskiej Agencji Środowiska, rocznie z powodu smogu umiera ponad 46 tys. ludzi. Prowadzone badania przyczynią się do przeciwdziałania zagrożeniom zdrowotnym wynikającym z zanieczyszczonego powietrza.

Cel 13 – działania w dziedzinie klimatu

Smog ma wpływ także na środowisko i zmiany klimatyczne. Naukowcy poprzez analizę danych zebranych za pomocą aparatury znajdującej się w latającym laboratorium mogą stworzyć mapę występowania zanieczyszczeń.

|Maria Sztuka|

Wielki smog londyński w 1952 roku w ciągu tygodnia pochłonął około 4 tys. ofiar, w kolejnych tygodniach zmarło 8. tys. londyńczyków. Katastrofa ekologiczna była wynikiem kumulacji kilku czynników. Do gęstej mgły i nagłego ochłodzenia, które wywołało wzmożone ogrzewanie mieszkań węglem nie najlepszej jakości, dołączyło zjawisko inwersji temperatury blokujące pionowe mieszanie się powietrza w atmosferze. Zabójczą chmurę, którą utworzyły gazy i pyły pochodzące głównie z domowych pieców, elektrowni, fabryk i spalin samochodowych, wiatr rozproszył dopiero po 5 dniach.

Od tych dramatycznych wydarzeń minęło 67 lat, a smog nadal pozostaje nieujarzmiony. Z danych Europejskiej Agencji Środowiska wynika, że rocznie z jego powodu umiera ponad 46 tys. ludzi. Z 50 najbardziej zanieczyszczonych w Unii Europejskiej miast 36 znajduje się w Polsce. Do kompleksowej walki ze smogiem i przeciwdziałania powstawaniu zagrożeń z nim związanych włączają się naukowcy z całego świata.


 

Katowice widziane z kosza balonu (marzec 2017)Katowice widziane z kosza balonu (marzec 2017). Mat. UŚ TV

Badaniem zanieczyszczeń środowiska naukowcy Uniwersytetu Śląskiego zajmują się od początku istnienia Wydziału Nauk o Ziemi (obecnie Instytut Nauk o Ziemi na Wydziale Nauk Przyrodniczych). Nie dziwi więc fakt, iż od 2016 roku dysponują pierwszym i jedynym w Polsce napowietrznym laboratorium umieszczonym w koszu załogowego balonu na ogrzane powietrze.

Balon wynosi Uniwersyteckie Laboratoria Kontroli Atmosfery (ULKA) na wysokość 4 km. Krąży nad miastami śląskiej metropolii, zbierając kompleksowe dane na temat jakości powietrza, którym oddychają jej mieszkańcy. W projekcie uczestniczą naukowcy wielu dyscyplin: meteorolodzy, klimatolodzy, mineralodzy, biolodzy, fizycy, chemicy, hydrolodzy. Pracę zespołu koordynuje dr hab. Mariola Jabłońska, geochemiczka, mineralog i specjalistka w dziedzinie ochrony środowiska. Balon pozwala nie tylko na prowadzenie badań jakości powietrza, ale także na wykrywanie źródeł zanieczyszczeń oraz rozpoznanie kierunków ich przemieszczania się. Ponieważ nie posiada napędu, ruch w kierunku poziomym jest zgodny z naturalnym ruchem powietrza, a to stwarza unikalną możliwość poboru próbek w strefach atmosfery, które nie zostały zaburzone żadnymi urządzeniami mechanicznymi.

Balon badawczy Uniwersytetu Śląskiego
Balon badawczy Uniwersytetu Śląskiego. Fot. Julia Agnieszka Szymala

Wprawdzie do badania jakości powietrza zostały już „zatrudnione” drony, ale ich możliwości w stosunku do balonu są znikome. Balon unosi 1200 kg. Oczywiście kosz, załoga (4 osoby i pilot), butle gazowe to ciężar obowiązkowy, resztę stanowi specjalistyczna aparatura. W podróż balonem (jego pojemność wynosi 3400 m3) wyrusza pełne wyposażenie laboratorium. Jednym z najważniejszych jest analizator nanocząstek (od 10 do 300 nanometrów) wyposażony w dodatkowe urządzenie umożliwiające pobranie próbek nanocząstek do transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Badania ich składu i wielkości odbywają się później w laboratoriach stacjonarnych. Kolejnym urządzeniem jest analizator pyłów, który potrafi określić stężenie mikrocząsteczek w przedziale od 0,3 do 10 mikrometrów, pozwala także ustalić, jaki procent stanowią np. pyły respirabilne wnikające do układu oddechowego. Jakie znaczenie dla mieszkańców eksplorowanych terenów mają te badania?

– Zarówno nano-, jak i mikrocząstki, których wielkość spada poniżej 0,5 mikrometra, czyli 500 nanometrów, zachowują się podobnie jak gazy, czyli dostają się bezpośrednio do krwioobiegu i stanowią ogromne zagrożenie, ponieważ przenikają do naszych organizmów w czasie oddychania – wyjaśnia badaczka.

Montowanie aparatury pomiarowej w balonie badawczym
Przygotowania do lotu badawczego. Fot. Julia Agnieszka Szymala

Balon unosi także aspiratory służące do zasysania na odpowiednie filtry pyłów, które później trafiają do elektronowego mikroskopu skaningowego, gdzie ustala się ich rodzaj i wielkość.

Biolodzy wnoszą własną aparaturę – są to przyrządy służące do poboru pyłków roślin i zarodników grzybów oraz urządzenie do pobierania próbek mikrobiologicznych. W pojemnikach znajdują się płyny, które umożliwiają bezpieczne zbieranie bakterii w taki sposób, aby podczas poboru ich nie zabić, ponieważ po przetransportowaniu trafiają one do laboratorium, gdzie są hodowane, a następnie badane pod mikroskopem. Zespół geochemików organików oznacza szkodliwe związki i także wskazuje ich źródła.

Chemicy umieszczają w balonie aspirator wysokoprzepływowy (2,5 m3 na minutę). Dzięki zainstalowanym w nim filtrom naukowcy ustalają skład chemiczny pobranego pyłu. Kolejny analizator (nowy nabytek) umożliwia badanie stężenia gazów: tlenku i dwutlenku azotu, dwutlenku siarki, amoniaku, ozonu i benzenu. W najbliższym czasie do sprzętu dołączy analizator do badania stężenia lotnych związków organicznych i stężenia dwutlenku węgla – będzie to ostatnie brakujące ogniwo w komplecie do pomiaru gazów.

Lot badawczy
Lot badawczy. Mat. TV UŚ

W balonie nie może także zabraknąć stacji meteorologicznej, która gromadzi informacje na temat temperatury, wilgotności czy ciśnienia. Urządzenia rejestrujące kierunek i prędkość wiatru znajdują się w standardowym wyposażeniu statku powietrznego. Aby uniknąć kontaminacji z palnika, wszystkie urządzenia umieszczone są pod koszem balonu.

Dane uzyskane podczas lotu, który trwa od 1 do 3 godzin, pozwalają na zebranie wyczerpujących informacji. Analizy prowadzone są w cyklach co 4 sekundy, co zdaniem koordynatorki projektu gwarantuje bardzo dokładny czas detekcji. Ponieważ GPS zapamiętuje trasę i wysokość przelotu, geografowie sporządzają dokładną mapę występowania zanieczyszczeń, ustalają ich źródła i określają sytuacje, które sprzyjają kumulacji zanieczyszczeń. Ta wiedza pójdzie dalej, do włodarzy miast, lekarzy, samorządowców…

Walka ze smogiem wymaga pełnej mobilizacji wszystkich naukowców. W balonie jest jeszcze sporo miejsca, a latające laboratorium jest otwarte na nowatorskie pomysły.


Artykuł pt. „Latające laboratorium bada jakość powietrza” ukazał się w popularnonaukowym czasopiśmie Uniwersytetu Śląskiego „No Limits” nr 1(1)/2020.

return to top