Projekty

Výzkum znečišťování složek životního prostředí s využitím bezpilotních leteckých prostředků, biomonitoringu a geograckých inormačních systémů

SP2017/81

V rámci řešení SGS v předchozích letech byl pořízen bezpilotní letoun s nosností cca 1 kg Stalker – výsledek práce studentů, který je schopen měřit koncentrace aerosolu, koncentrace oxidu uhelnatého, teplotu a vlhkost. Letoun byl úspěšně zalétán a pro snadnější ovládání byl v rámci řešení SGS 2015 zalétán a částečně vybaven obdobnou elektronikou bezpilotní padákový kluzák s nosností cca 0,5 kg. Dále byla pořízena bezpilotní vzducholoď o nosnosti cca 1 kg. Všechny bezpilotní prostředky (letoun, motorový padákový kluzák a bezpilotní vzducholoď) jsou postupně vybavovány dalšími čidly pro měření kvality ovzduší a je plánován výzkum automatizovaných systémů řízení těchto prostředků ve spolupráci s Katedrou telekomunikační techniky FEI. Předpokládáme zapojení studentů do měření pomocí bezpilotní vzducholodi. Některé druhy rostlin získávají většinu živin téměř výhradně z ovzduší, ze suché a mokré depozice. Druhy, které jsou geograficky rozšířené a rostou i v městských a průmyslových oblastech, jsou proto využívány pro účely biomonitoringu jako indikátory atmosférické depozice znečištění. Pro stanovení kovů, dusíku, síry a POP jsou nejběžněji využívány mechorosty. Pomocí biomonitoringu mechů tak lze odhalit míru vlivu antropogenní činnosti (zejména zemědělských a průmyslových zdrojů) na zatížení ekosystému a následnými analýzami výsledků monitoringu identifikovat původ znečištění. Biomonitoring probíhá podle doporučené metodiky Mezinárodního programu spolupráce sledujícího vlivy znečištění ovzduší na přirozenou vegetaci a plodiny (ICP Vegetation). Imisní aktivní biomonitoring pomocí druhu Lolium multiflorum Lam je další z možností sledování znečištění žívotního prostředí. Základem metody aktivního biomonitoringu je cílené vystavení předem vypěstovaných rostlin vlivům prostředí ve vybraném území. V laboratorních podmínkách po ukončení vegetační doby a sběru rostlin se sleduje ve vzorcích rostlinného materiálu obsah rizikových prvků (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, S, Zn) a organických polutantů (PAH a PCB). Výzkumem lze získat poměrně kvalitní obraz o vnosu škodlivých látek do prostředí, stanovit, jaké je prostorové a plošné zatížení zájmového území vybranými prvky nebo sloučeninami. Výsledky výzkumu poskytnou údaje pro rozšíření databáze biomonitorovacích míst České republiky a doplní údaje z klasického imisního monitoringu, pedologického zhodnocení a biomonitoringu pomocí mechorostů. Metoda aktivního biomonitoringu je plně v souladu s metodickými pokyny Sledování imisí prostřednictvím aktivního biomonitoringu pomocí druhů Lolium multiflorum Lam. a Pinus nigra Arnold. Organické materiály a bioodpady představují potenciální zdroj nových surovin a energií. S ukončením činností spojené s ukládáním odpadů na skládky, se nabízí cesta možného energetického zpracování odpadů s využitím procesu hydrotermální konverze. Tento proces skýtá možnost výroby, mimo energetické využití, i nových materiálů jako výsledných produktů v oblasti zejména chemických výrob. Výzkum bude zaměřen na experimentální práce na zařízení testovacího reaktoru R101, který umožňuje vézt procesy spojené s hydrotermálním štěpením v širokém rozmezí technologických režimech. Dalším tématem výzkumných aktivit je hodnocení produkčních a ekologických charakteristik půd ovlivněných průmyslovou činností. Půda vzhledem ke svému charakteru působí jako environmentální pufrační medium, jež mimo jiné zadržuje, degraduje, ale za určitých podmínek i uvolňuje rizikové látky a prvky. Ty společně s živinami obsaženými v půdě mají zásadní význam pro kvalitu a kvantitu potravin a zdravotní stav všech terestrických ekosystémů. Nejčastější forma transportu látek je pomocí atmosférických srážek, které dle dané lokalizace mohou obsahovat různé množství živin, ale také půdu a biotu degradujících látek. Opakovaný monitoring poskytuje informace o zkoumaných lokalitách, obsahů makroprvků v půdě, bilanci živin a stopových i rizikových prvků. Důležitým elementem jsou zde atmosférické srážky a koncentrace látek v nich obsažené. Výzkum bude kontinuálně propojen s probíhajícím výzkumem biomonitoringu pomocí mechorostů v Moravskoslezském kraji a přilehlých oblastech Polska. Výsledky výzkumu analýz půdních charakteristik vybraných lokalit doplní výsledky analýz biomonitoringu a poskytnou rozšířenou databázi údajů o stavu a potenciální rizikovosti daných ekosystémů ovlivněných průmyslovou činností a možnosti přenosu kontaminantů z půdy do potravního řetězce. Výsledky rovněž poskytnou doplňující údaje pro celorepublikové monitorování subsystému kontaminovaných ploch zejména orné půdy a trvalých travních porostů. Metodika odběrů vzorků bude použita v souladu s metodickými přístupy bazálního monitoringu zemědělských půd Ministerstva zemědělství ČR. Všechna výše uvedená témata budou propojena vyhodnocením v GIS. V souvislosti s tímto bude probíhat vývoj nástrojů pro modelování rozptylu a depozice ZL v ovzduší, jehož cílem je zdokonalení vlastních implementací metodiky SYMOS'97 tak, aby bylo možné při výpočtech využívat více výpočtových jader na uzlech paralelních clusterů, převedení časově náročných kroků při přípravě výpočtů a zpracování výsledků na uzly paralelního clusteru a zdokonalení webového rozhraní tak, aby bylo možné výsledky matematických výpočtů jednoduše vizualizovat v prostředí interaktivní mapy.

2017

2017

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Šutarová Petra Ing.