Учёные Центра физических наук и технологий (FTMC) выяснили, что 37% начальных и средних школ в Вильнюсе, столице Литвы, подвергаются воздействию вредных загрязнителей воздуха из-за близости к основным дорогам с интенсивным движением.
Это первое исследование в Литве, в котором спутниковые данные о климате и методы машинного обучения были использованы для оценки качества воздуха вокруг школ.
Результаты опубликованы в журнале Urban Climate.
Авторы статьи — учёные из Департамента экологических исследований FTMC: доктор Мехри Дафталаб, доктор Лина Дауlienė, доктор Иева Угинте, доктор Симонас Кекориус и заведующая отделом доктор Стейгвиле Бычкяникене. Доктор Марио Ловрик из Института антропологических исследований в Загребе также участвовал в работе. Исследование проводилось в рамках проекта ЕС Horizon EDIAQI.
Учёные надеются, что их исследование послужит сигналом для школ и политиков принять конкретные меры для защиты здоровья детей.
Загрязнение воздуха — одна из самых серьёзных угроз для здоровья населения во всём мире, особенно в таких чувствительных зонах, как школы.
В данном случае исследователи FTMC сосредоточились на трёх загрязнителях: диоксиде азота (NO₂), диоксиде серы (SO₂) и оксиде углерода (CO).
«Эти невидимые газы действуют тихо, но опасно», — объясняет соавтор доктор Стейгвиле Бычкяникене. «NO₂ ослабляет лёгкие и повышает риск астмы, CO снижает уровень кислорода в крови, а SO₂ раздражает дыхательные пути и вызывает воспаление. Дети — наиболее уязвимая группа, поскольку их организм всё ещё развивается, что делает воздействие на них особенно серьёзным».
«Что ещё хуже, когда эти загрязнители появляются вместе, ущерб усиливается. Именно это мы и исследовали — совокупное воздействие этих соединений в зависимости от расстояния школы от дороги», — добавляет она.
По словам авторов, наличие надёжных инструментов для оценки качества воздуха имеет важное значение для защиты уязвимых групп населения. Однако проблема заключается в том, что количество станций мониторинга загрязнения воздуха на уровне земли в городах ограничено, что до сих пор затрудняло определение ситуации с загрязнением вокруг многих конкретных школьных объектов в столице Литвы.
Исследователи FTMC нашли решение: они собрали спутниковые данные о NO₂, SO₂ и CO и объединили их с методами машинного обучения, а именно алгоритмами Random Forest и Gradient Boosting Machine. Это позволило им создать подробные карты классификации качества воздуха вокруг школ в Вильнюсе.
«Обычные станции мониторинга воздуха часто не могут показать, что происходит рядом с конкретной школой. Поэтому мы обратились к инновационному подходу — спутниковым данным в сочетании с машинным обучением. Эта комбинация позволила нам точно определить места, где концентрация этих загрязнителей наиболее высока, и соответствующим образом оценить ситуацию в школах», — говорит ведущий автор доктор Мехри Дафталаб.
Результаты исследования выявляют тревожную ситуацию: 97% школ расположены в районах с высокой плотностью дорог, то есть менее чем в 100 метрах от дороги, где загрязнение воздуха преобладает.
Более тревожным является тот факт, что 37% школ Вильнюса расположены в зонах повышенного загрязнения, где взаимодействуют NO₂, SO₂ и CO, что усиливает их вредное воздействие на здоровье. Доктор Бычкяникене подчёркивает важность этой цифры, говоря: «Без сомнения, это серьёзная проблема. Дети проводят в этих школах по шесть-восемь часов в день, поэтому влияние на здоровье — это не просто теория, а повседневная реальность».
Всемирная организация здравоохранения напоминает нам, что полностью безопасных уровней загрязнителей не существует, что делает цифру в 37% ярким индикатором системной проблемы.
По словам авторов, это явный призыв к Вильнюсу действовать уже сейчас: высаживать больше зелени рядом со школами, улучшать системы вентиляции в классах и ограничивать движение автомобилей вблизи образовательных учреждений, чтобы дети могли учиться в более здоровой среде.
«Даже простые меры, такие как проветривание классов вне часов пик, могут снизить воздействие загрязнения на детей. Наша модель также может быть адаптирована для оценки других загрязнителей, таких как твёрдые частицы (PM₂.5 и PM₁₀), не только в Вильнюсе, но и в других частях Литвы и по всему миру, где постоянный мониторинг качества воздуха отсутствует», — говорит доктор Дафталаб.
Авторы также отмечают положительную тенденцию: каждый год в Вильнюсе создаются новые зелёные зоны, которые не только украшают город, но и помогают снизить уровень загрязнения воздуха. Это показывает, что при целенаправленных инвестициях в решения, основанные на использовании природных ресурсов, можно создать более здоровую среду как для детей, так и для жителей города.
Предоставлено Центром физических наук и технологий.