Министарство за заштиту животне средине Републике Србије - Зелени фонд
Мапирање извора токсичних, мутагених и канцерогених испарљивих органских једињења на територији Града Београда
Резултати пројекта

О пројекту

Колико је ваздух у Београду и Србији загађен?

Дужина и квалитет људског живота зависе од генетске предиспозиције, али и од животног стила и фактора средине у којој свакодневно боравимо. Када су у питању фактори животне средине, последњих година забринутост због загађења ваздуха у развијеним земљама расте, што је највише повезано са порастом броја становника у урбаним срединама, производним активностима, транспортом и са пратећом експлоатацијом природних ресурса.

У јавности је присутно мишљење да је ваздух посебно загађен у државама које имају развијену индустрију и пољопривреду. Међутим, захваљујући бројним мерама које се примењују и савременим технологијама у производњи, загађење ваздуха у западним земљама показује стагнацију, а извештај Светске здравствене организације из 2014. године показује да се чак 88% случајева превремене смрти могу повезати са загађењем ваздуха у земљама у развоју са ниским животним стандардом, у које спада и Србија.

Резултати редовних мерења концентрација загађујућих материја у ваздуху показују да је квалитет ваздуха у Србији значајно лошији него у земљама западне Европе, а најзагађенији градови су Београд, Бор, Панчево, Ваљево и Косјерић. О томе какво је стање ваздуха у Србији говори и извештај Европске комисије, која је од 35 области друштвеног, економског и политичког поретка, најслабију оцену дала за животну средину. Према извештају о загађењу ваздуха из 2015. године, Србија је била на 4. месту у Европи, одмах иза Македоније, Турске и Бугарске. Такође, процењено је да емисија гасова стаклене баште у Србији прекорачује 50 милиона тона годишње и за потребе европских интеграција би морала бити снижена за најмање 10-20%.

Који су узроци загађења ваздуха?

Постоји више узрока високих концентрација загађујућих материја у ваздуху, а на првом месту су застареле технологије у индустрији, велики број старих возила и употреба лигнита, који сагоревањем много више оптерећује животну средину него нафта или гас. Такође, половина домаћинстава у Београду се греје преко даљинског грејања, захваљујући постројењима широм града, а систем даљинског грејања функционише са великим губицима па је потрошња енергије већа. Уз наведено треба нагласити да и географски положај Србије доприноси стању квалитета ваздуха, јер до наше земље стижу загађујуће материје из западне Европе, потиснуте чистим ваздушним струјама са океана, као и песак из северне Африке.

Како загађење ваздуха утиче на здравље?

У ваздуху се налази хиљаде врста различитих једињења која у нормалним условима нису видљива голим оком, али утичу на здравље. У јавности је распрострањено и мишљење да загађење ваздуха утиче претежно на обољења респираторног система. Међутим, научне студије су заправо доказале повезаност загађења ваздуха и болести срца и крвних судова, а у мањој мери и дијабетеса и малигних обољења.

Док угљен диоксид смањује транспорт кисеоника од плућа до ткива, азотни оксиди и сумпор диоксид, чије су концентрације посебно високе током грејне сезоне, узрокују иритацију дисајних путева, кашаљ и гушење, посебно код астматичара. С друге стране, озон, чије су концентрације највише током летњих дана близу прометних раскрсница, отежава удисање, изазива мучнину и главобољу. Утицај озона је толики да су истраживања показала да ни утренирани спортисти не могу да издрже вежбање у условима високих концентрација. Уз то, испарљива органска једињења која потичу од нафтних деривата могу деловати канцерогено, мутагено и токсично, те изазвати иритацију коже и слузокоже, малигне промене и оштећење виталних органа.

Осим гасова, у ваздуху се налазе и веома ситне честице које настају у процесима сагоревања органске материје и које могу да опстају у ваздуху и по 10 дана. Што су честице ситније, то су опасније по здравље, јер након удисања доспевају до најдубљих делова плућа где се таложе, прелазе у крвоток и узрокују срчану аритмију, напад бронхијалне астме и смањен капацитет плућа. Концентрација честица је посебно висока зими због метеоролошких услова и грејања.

У Београду више од половине људи умире од последица кардиоваскуларних болести, скоро трећина од малигних, а годишње стопе смртности од ових обољења су међу највишима у Европи. Оно што посебно забрињава јесте чињеница да се у старосној структури малигног морталитета више од трећине смртних случајева бележи међу млађим особама, од 45 до 64 године, као и чињеница да је смртност од малигних и респираторних обољења у умереном, односно значајном порасту последњих година. Категорије становништва које су најосетљивије на загађење ваздуха су труднице, мала деца и особе које имају астму. Поред тога, особе које су због своје професије изложене издувним гасовима из аутомобила, као на пример таксисти или радници на бензинској пумпи, су под високим ризиком од обољевања.

Како једињења BTEX утичу на здравље?

Од токсичних, мутагених и канцерогених испарљивих органских једињења за сада су обавезна и регулисана националним и одредбама Европске Уније (Уредба о условима за мониторинг и захтевима квалитета ваздуха, „Сл. гласник РС“, бр. 63/2013; Директива 2000/69/EЗ) само мерења бензена. Бензен чини око 1-2% свих бензинских мешавина, па је неизоставни елемент испарења са бензинских станица и издувних гасова. У складу са тим су и подаци које је објавила Међународна агенција за заштиту животне средине, а који показују да око 85% бензена у атмосфери потиче од саобраћаја и грејања, док се свега 15% емитује из индустријских постројења. У којој мери боравак на бензинској станици има утицај на здравље илустровано је истраживањем, према ком је просечна концентрација бензена у ваздуху на месту бензинских станица износила 2900-3200 µg m-3, док је просечна концентрација бензена у даху потрошача износила 160 µg m-3 након сипања горива, што је изузетно високо имајући у виду да се концентрације бензена у ваздуху урбаних места крећу до 5 µg m-3. Међународна агенција за истраживање рака је идентификовала бензен као канцерогену материју. Удисање пара бензена се повезује са хромозомским аберацијама и великим бројем обољења у која спадају анемија и малигна обољења, пре свега леукемија, лимфом и мијелом. Краткорочна изложеност високим концентрацијама бензена може узроковати главобољу, опијеност, дрхтање и губитак свести. Изложеност бензену током трудноће делује токсично на плод и узрокује смањену телесну масу новорођенчета. Особама које су често изложене испарењима бензена због професије којом се баве, препоручује се редовна анализа крвне слике, као и редукција активности у случају да број црвених крвних зрнаца буде нижи од 4 милиона, а белих од 4 000.

Сматра се да је толуен један од најприсутнијих угљоводоника у тропосфери, а његов животни век се креће у распону од неколико дана током лета до неколико месеци у зимским условима. Изложеност толуену се најчешће повезује са удисањем испарења која потичу од саобраћаја, односно бензина и нафтних деривата, док у кућним условима, доминантне изворе толуена представљају дувански дим, употреба боја и растварача, синтетичких мириса, адхезива и средстава за чишћење. Као последица дугорочне изложености јавља се оштећење централног нервног система, хронична иритација респираторног тракта, поспаност, слабост и главобоља, а краткотрајна изложеност високим концентрацијама толуена може узроковати слабост, поспаност и мучнину. Због своје растворљивости у мастима, толуен се акумулира у поткожном масном ткиву и масном ткиву бубрега, јетре и мозга, а пролази и кроз плаценталну баријеру, због чега је потврђено кроз научне студије да изложеност толуену током трудноће може бити узрок поремећаја у психичком и физичком развоју детета. За сада не постоје докази да толуен може да делује канцерогено.

За једињења која такође припадају групи испарљивих органских једињења, етилбензен и ксилене, није доказано да имају мутагено и канцерогено дејство, а сматрају се и мање токсичним. Ипак, дугорочна изложеност овим једињењима узрокује депресију централног нервног система, праћену летаргијом и главобољом.

Изузев утицаја на здравље људи, испарљива органска једињења се повезују и са климатским променама и са повећањем оксидативног капацитета атмосфере, јер учествују у формирању секундарних органских аеросола, и хемијским реакцијама са гасовима стаклене баште и другим реактивним једињењима, у која спадају озон и извесне радикалске врсте, које имају потенцијал да модификују размену енергије у оквиру система Земља-тропосфера.

Колико бензена и толуена удахнемо током дана?

На основу концентрација бензена у ваздуху које су регистроване у развијеним земљама, процењено је да просечан становник града удахне од 180 до 1300 µg бензена дневно. На пример, дневна изложеност бензену у Канади доводи до тога да просечан човек свакодневно унесе око 204 µg бензена, од чега 49 µg бензена доспе у организам удисањем испарења током боравка у моторним возилима, 154 µg се удахне током свих других активности, и свега 1,4 µg бензена буде унето преко хране и пића. Особе које учествују у саобраћају у прометним, урбаним областима су значајно више изложене утицају бензена и других испарљивих органских једињења. На овај унос, пушачи свакодневно унесу још око 1800 µg бензена, а особе које бораве у задимљеном простору унесу у организам додатних 50 µg бензена.

Када је у питању унос толуена, досадашња истраживања показују да се унос овог једињења на дневном нивоу креће између 0,1 mg у руралним областима до 2,8 mg у већини урбаних насељених места. Боравак у областима где је ситуирана петрохемијска индустрија доводи до дневног уноса од 400 mg, а запослени на бензинским станицама и другим радним местима која су везана за прераду нафте могу дневно удахнути и до 2685 mg толуена. Поређења ради, особа која попуши 20 цигарета дневно, кроз дувански дим унесе 4 mg толуена.

Које су препоруке за становништво Београда и других урбаних средина?

У циљу смањења изложености високим концентрацијама загађујућих материја из ваздуха потребно је избегавати боравак у загађеним деловима града, посебно током касне јесени и зиме и у условима смога, боравак уз главне саобраћајнице, у време саобраћајних гужви, као и задржавање у тунелима. Квалитет ваздуха је привремено бољи након кише и јаког ветра који смањују концентрације загађујућих материја у ваздуху, па је шетња тада посебно препоручљива.

Мапирање извора токсичних, мутагених и канцерогених испарљивих органских једињења на територији Града Београда - Belgrade Pollution Management

Циљ пројекта Мапирање извора токсичних, мутагених и канцерогених испарљивих органских једињења на територији Града Београда који је финансирало Министарство за заштиту животне средине је да учини доступним јавности интерактивне мапе Београда које пружају информације о изворима токсичних, мутагених и канцерогених испарљивих органских једињења. Још један циљ овог пројекта је развој иновативне методологије, засноване на алгоритмима вештачке интелигенције имплементиране кроз методе машинског учења, за прогнозу концентрација испарљивих органских једињења, али и других загађујућих материја у ваздуху. Прогноза квалитета ваздуха која се базира на метеоролошким подацима ће представљати основу за успостављање система за контролу квалитета ваздуха и информисање јавности о епизодама повећаних концентрација загађујућих материја у ваздуху, што ће бити од посебног значаја за заштиту осетљивих категорија становника. С друге стране, идентификација појединачних извора загађујућих материја ће послужити унапређењу свести грађана и развоју нових стратегија и планова који ће бити усмерени на превенцију, смањење и контролу загађења ваздуха.

База података за израду мапа

Овај пројекат је базиран на подацима добијеним мерењима на мерном месту Градски завод за јавно здравље Београд (44°49′68′′ С, 20°28′04′′ И), које је одабрано у оквиру локалне мреже за праћење квалитета ваздуха на територији Београда, на локацији у густо насељеном делу града са интензивним саобраћајем, индивидуалним и централним грејањем, као и под утицајем различитих врста индустријских постројења, пре свега лоцираних у Панчеву. Узорковање и анализа суспендованих честица (PM10) и неорганских гасова (NOX, SO2, CO) спроведена је у складу са референтним методама: EN 12341:1998, EN 14211:2005, SRPS ISO 6768:1990, EN 14626:2005, EN 14212:2005, и SRPS ISO 6767:1998. Концентрације мутагених, токсичних и канцерогених испарљивих органских једињења BTEX (бензен, толуен, етилбензен и изомери ксилена) су измерене по стандардима SRPS EN 14662-3:2008, SRPS EN 144662:2008 и SRPS EN 14663-2:2008.


Циљеви пројекта

Основни циљ пројекта представља мапирање и карактеризација извора токсичних, мутагених и канцерогених испарљивих органских једињења на територији Града Београда.

Мапирање загађења

Развој методологије базиране на хибридном рецепторском моделирању и израда интерактивне платформе за мапирање и карактеризацију извора токсичних, мутагених и канцерогених ИОЈ, али и других загађујућих материја у урбаној средини Града Београда. На тај начин су обезбеђене детаљне информације о концентрацијама и изворима ИОЈ у подручјима која нису покривена мрежом мерних станица, али и карактеризација извора ИОЈ, која за територију Србије не постоји.

Прогноза загађења

Развој иновативне интегрисане методологије за прогнозу просторне и временске динамике загађујућих материја, засноване на алгоритмима вештачке интелигенције имплементиране кроз методе машинског учења.

Мапе загађења

*Због величине мапa (од 4 до 17 MB), као и у зависности од интернет претраживача који се користи
(оптимизовано за десктоп Google Chrome), могуће је спорије учитавање и приказивање


Концентрације

Корелације и релације

Однос BTEX са регуларним параметрима квалитета ваздуха

Ваздух у урбаним срединама представља комплексан систем у ком нивои загађујућих материја зависе не само од интензитета извора емисија и варијација метеоролошких услова (температура, брзина ветра, притисак), већ и од међусобних интеракција самих загађујућих материја. Резултати корелационе анализе приказани на мапама пружају информације о односима између BTEX и других загађујућих материја (NOx, CO, SO2, PM10) чије се концентрације редовно мере у ваздуху.

На основу мапа које су приказане у прилогу може се навести и закључити следеће:

  • Високе корелације (r>0,70) између толуена и азотових оксида (NOx), које су индикатор сагоревања фосилних горива за потребе грејања и издувних гасова, упућују на заједничко порекло ових једињења у свим деловима града који су покривени анализом, осим старог градског језгра и Калемегдана (северо-западни део), где је присуство толуена последица задржавања „старог“ ваздуха у уским улицама кањонског типа.
  • Високе корелације (r>0,70) између бензена и гасова сагоревања (NOx, CO, SO2) у западном делу града указују на утицај удаљених извора из термоелектрана „Никола Тесла А и Б“ у Обреновцу, док релативно ниске корелације између бензена и гасова сагоревања у северном и источном делу града указују на то да бензен у овој области потиче од испарења из индустријско-петрохемијских постројења, као што су Рафинерија нафте Панчево и ХИП ”Петрохемија“.

Релације


Бензен

Толуен

м, п-Ксилен

о-Ксилен

Етилбензен

Корелације


Бензен

Толуен

м, п-Ксилен

о-Ксилен

Етилбензен

Прогноза загађења

  • Вештачка интелигенција

    Машинско учење

    eXtreme Gradient Boosting

  • Интерпретација

    SHapley Additive exPlanations

    Важност варијабли, парцијалне зависности, интеракције

  • Прогноза

Учесници на пројекту

Институт за физику у Београду

Институт од националног значаја за Републику Србију

Универзитет
Сингидунум



Електротехнички факултет

Универзитет у Београду

Тим


Андреја Стојић

Научни сарадник
Институт за физику у Београду

Гордана Вуковић

Научни сарадник
Институт за физику у Београду

Мирјана Перишић

Научни сарадник
Институт за физику у Београду

Зоран Мијић

Виши научни сарадник
Институт за физику у Београду

Светлана Станишић

Редовни професор
Универзитет Сингидунум

Драган Марковић

Редовни професор
Универзитет Сингидунум

Александар Нешковић

Редовни професор
Електротехнички факултет

Горан Марковић

Доцент
Електротехнички факултет

Милан Чабаркапа

Асистент
Електротехнички факултет

Контакт

andreja.stojic@ipb.ac.rs