IoT pomáhá chránit ovzduší díky senzorové síti

Neviditelný zabiják – studie odhalují skryté riziko

Znečištění ovzduší má nejen nepříznivý dopad na životní prostředí, ale především na zdraví člověka. Vědecké studie ukazují, že dlouhodobá expozice škodlivým látkám v ovzduší může vést k vážným zdravotním problémům. Studie publikovaná v European Heart Journal (2019) uvádí, že znečištění ovzduší je spojováno se zvýšeným rizikem srdečních onemocnění, infarktu a mrtvice. Dle Světové zdravotnické organizace (WHO) je znečištěný vzduch příčinou přibližně 7 milionů předčasných úmrtí ročně po celém světě.

Dalším významným dopadem na lidské zdraví jsou respirační onemocnění

Studie publikovaná v American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine (2018) potvrzuje, že vysoká koncentrace jemných částic PM2.5 a dalších znečišťujících látek může vést k zhoršení stavu pacientů s astmatem a chronickými respiračními onemocněními. Znečištění ovzduší také negativně ovlivňuje vývoj plic u dětí, což bylo doloženo výzkumem publikovaným v The Lancet Planetary Health (2020).

Pro ilustraci, jak se znečištění ovzduší může projevovat, můžeme uvést konkrétní příklad z České republiky. Studie prováděná v Ostravě ukázala, že v oblastech s vyšší koncentrací průmyslových emisí je výskyt respiračních onemocnění u dětí výrazně vyšší než v ostatních částech země. Tento výzkum, publikovaný v Environmental Health Perspectives (2017), zdůrazňuje potřebu snížení emisí a zlepšení kvality ovzduší zejména ve velkých průmyslových aglomeracích.

Z těchto důvodů se monitorování a regulace kvality ovzduší pomocí technologií IoT dotýká nejen životního prostředí, ale také lidského zdraví. Aplikace IoT v této oblasti přináší nové možnosti pro prevenci a minimalizaci rizik.

Nejčastější příčiny lokálního znečištění ovzduší odhalují IoT senzory

Znečištění ovzduší je velmi vážným celosvětovým problémem, na který se často poukazuje. V České republice k němu přispívají kromě automobilové dopravy a průmyslové výroby velmi výrazně lokální topeniště, ve kterých se topí uhlím a často také nejrůznějším odpadem.

Ilustrační foto

Začátkem roku 2022 zaznamenaly monitorující stanice zlepšení hlavně díky teplejší zimě, kdy nebylo nutné tolik vytápět. Naopak, ke konci roku se situace výrazně zhoršila, a to kvůli energetické krizi, kdy domácnosti přistoupily k vytápění různými typy pevných paliv v krbových kamnech a kotlích.

Podle zprávy Českého hydrometeorologického ústavu byl během listopadu 2022 počet překročení hodnoty 24hodinového imisního limitu pro PM10 (částice menší než 10 mikrometrů, které se mohou usazovat v průduškách a způsobovat zdravotní problémy) na stanicích nejvyšší za poslední tři roky. Data z dlouhodobého monitoringu v malých sídlech potvrzují, že listopadové průměrné koncentrace benzo[a]pyrenu, který je silně silně karcinogenní a mutagenní, pocházející z lokálního vytápění byly za posledních pět let nejvyšší.

Připomeňme, že zatímco velcí znečišťovatelé musí platit tzv. emisní povolenky a znečišťování ovzduší se jim značně prodraží, malí znečišťovatelé neplatí vůbec nic. V České republice pouze nesmí provozovat kotle o specifikované emisní třídě.

Znečištěné ovzduší ohrožuje naše zdraví

To sebou nese velmi vážné následky pro zdraví obyvatel. Vyšší počet škodlivých částic v ovzduší je spojen se zvýšenou úmrtností spojenou se srdečními a respiračními chorobami. Souvisí také s astmatem, zakrnělými plícemi, nízkou porodní hmotností dětí a předčasnými úmrtími. Znečištění ovzduší je důležitým faktorem při výběru oblasti, ve které si lidé plánují najít bydlení, nebo založit své podnikání, a mnozí předpovídají, že začne ovlivňovat ceny nemovitostí.

Toho si naštěstí mnozí všímají a stav ovzduší není lhostejný mnoha občanům, organizacím ani úřadům. Na jedné straně je to stát, který dotacemi podporuje přechod na ekologické způsoby vytápění.  V současné době je podporovaným zdrojem vytápění tepelné čerpadlo. Na druhé straně jsou to nejrůznější uskupení, která si uvědomují, jak je důležité mít přesná data o stavu ovzduší. Právě díky nim lze totiž získat pádné argumenty, které pomáhají v procesu plošné výměny zdroje vytápění.

Měření kvality ovzduší s IoT

Měření kvality ovzduší díky internetu věcí může probíhat v reálném čase. Díky připojeným senzorům se data z lokálních měřících stanic okamžitě přesouvají do cloudu, kde se dále zpracovávají a mohou tak okamžitě reagovat na hraniční hodnoty znečištění v ovzduší.

Senzory pro měření kvality ovzduší jsou nízkoenergetické, nízkonákladové, není pro ně potřeba složitá kabeláž. Jako další vývoj se ukazují mobilní měřící stanice, pro které lze využít například vozidla technických služeb města. Díky GPS čipu dodávají svou přesnou polohu, zároveň jde o zařízení, která svou vahou vozy nijak nezatíží. Takto lze měřit pružně stovky míst v jednom městě a zjistit tak přesný zdroj znečištění. Tím lze napomáhat ochraně ovzduší a získat cenná data pro možnou inspekci spalinových cest.

Síť monitorovacích stanic v Česku: rozsáhlé pokrytí díky IoT

Síť, která monitoruje stav ovzduší, provozuje Český hydrometeorologický ústav. Ten hodnotí kvalitu ovzduší tím, že využívá monitorující stanice, které měří koncentraci škodlivin v ovzduší.

Měřicí body se nejčastěji nacházejí v nejhustší v oblastech s nejvyššími koncentracemi škodlivin a nicméně pokrývá celou ČR. Hlavní území pokrývá Státní síť imisního monitoringu, jejíž součástí jsou automatizované monitorovací stanice a manuální imisní stanice. Zde se odebírají ručně vzorky a ty jsou analyzovány v laboratořích Českého hydrometeorologického ústavu. V mnoha případech se na jedné lokalitě znečištění ovzduší sleduje současně automaticky pomocí čidel, ale i manuálně.  Tato síť, ačkoliv je robustní, neposkytuje údaje o měření na celé řadě exponovaných míst.

Souvislosti díky senzorické síti

Ilustrační obrázek | Vytvořeno s DALL·E

Státní síť imisního monitoringu je doplněna monitorovacími stanicemi dalších organizací, jejichž měření je rovněž využíváno při hodnocení kvality ovzduší. Díky tomu, že jsou senzory pro měření kvality ovzduší poměrně levné, může si je pořídit a instalovat každý nadšenec, kterému leží stav ovzduší na srdci. Tito nadšenci, nebo například obce se nyní spojují do sítí, které dávají měření ještě další rozměr. Odborníci díky datům z nich mohou totiž odhalit celou řadu souvislostí.

Senzory nenabízí stejně detailní údaje jako velmi nákladné oficiální stanice, ale lze s nimi detailně sledovat, co se na měřeném místě v ovzduší děje v prostoru a průběhu času.

Přínos IoT technologií při měření škodlivin na Ostravsku

Senzorické sítě umožňují široké zapojení všech možných zájemců. Vznikají na mnoha místech po celé České republice. Například na tak exponovaném Ostravsku spolupracují výzkumníci z Centra energetických a environmentálních technologií z Technické univerzity Ostrava s místními samosprávami a pořizují lokální monitorovací stanice, které se spojují do sítě.

Senzory na stanicích měří částice prachu, ale také ozón, oxidy dusíku a oxid uhelnatý. Jedním z projektů, na kterém se kromě CEET účastnila také Slezská univerzita v Opavě a Univerzita Palackého v Olomouci, byl projekt Clairo, který měřil úroveň znečištění v ostravských Radvanicích a Bartovicích. Šlo o lokality zatížené průmyslovou činností, ve kterých bylo žádoucí tyto následky omezit výsadbou zeleně.

Ilustrační obrázek | Vytvořeno s DALL·E

Výsadbou zeleně lze výrazně přispět k čistotě ovzduší. Rostliny pohlcují oxid uhličitý a produkují kyslík, čímž přirozeně kvalitu ovzduší zlepšují. Vědci a urbanisté proto hledají způsoby, jak efektivně integrovat zeleň do městských prostor.

Sledování okolí dálnice D8  - jak do boje s emisemi zapojit IoT senzory

Ten samý tým se nyní podílí na instalaci čidel v oblasti kolem dálnice D8 a Mělníka. Tedy opět místa, které doplácí na blízkost elektráren. Projekt Clean Air má probíhat po celou topnou sezónu a měl by opět klást důraz na důsledky neekologického vytápění domácností. Veškerá naměřená data budou k dispozici online, zjistit je může kdokoliv a podle toho například upravit své venkovní aktivity.

Ilustrační obrázek | Vytvořeno s DALL·E

Data budou k dispozici také vysoké škole, kde je budou odborníci dále analyzovat. Přímo v Mělníku má sledovat situaci osm čidel, které budou umožňovat zaměřit se blíže na konkrétního znečišťovatele. Opět tak mohou kontroloři získat podkladová data pro prověření místního topeniště a bude snazší provést kontrolu a přinutit znečišťovatele k nápravě, tedy k výměně kotle za novější, povolený typ a spalování pouze povoleného paliva. I zde by se měli pustit do výsadby zeleně a díky senzorům posléze zjistit, jak tato výsadba situaci pomohla.

Zajímá vás měření kvality ovzduší venku nebo uvnitř budov?

Internet věcí nabízí obrovský potenciál pro monitorování a zlepšení kvality ovzduší. Pokročilé technologie a inovativní přístupy v oblasti IoT mohou přinést revoluční změny v ochraně životního prostředí a zdraví lidí.

Proberte vhodné řešení s IoT specialistou