Dagmara Bożek: Skąd w Zakładzie Magnetyzmu badania środowiskowe, którymi Pani się zajmuje?

Dr hab. Beata Górka Kostrubiec: Na początek powiem, że cechą charakterystyczną zanieczyszczeń, które nazywamy miejskimi albo przemysłowymi, jest to, że w tych pyłach znajdują się magnetyczne cząstki. Są one silnie magnetyczne, o własnościach ferromagnetycznych, np. tlenki żelaza takie jak magnetyt i hematyt. Dzięki tym właściwościom możemy je badać w laboratorium, które istnieje w naszym Instytucie od lat 60. XX wieku i prowadzone są w nim badania własności magnetycznych skał. Obecnie w laboratorium prowadzimy również badania zanieczyszczeń gleby, powietrza i wody.

Na pewno zadają sobie Państwo pytanie, skąd takie cząstki biorą się we wspomnianych pyłach? Pierwszym źródłem są technologiczne procesy wysokotemperaturowe, np. spalanie węgla w elektrociepłowniach czy w zwykłych domowych piecach. W ich wyniku powstają charakterystyczne cząstki – gdy je obserwujemy pod mikroskopem elektronowym, widzimy, że są to sferulki, które w środku są puste, a na zewnątrz mają bardzo zróżnicowaną powierzchnię, i to właśnie one wykazują silne właściwości magnetyczne. Drugim źródłem cząstek magnetycznych są procesy związane z poruszaniem się różnych pojazdów – samochodów, tramwajów, pociągów. Wówczas dochodzi do ścierania się różnych metalowych części, np. klocków, tarcz i bębnów hamulcowych. Powstają wówczas charakterystyczne cząstki podobne do wiórków, które obserwujemy pod mikroskopem elektronowym. Dzięki tym obserwacjom wiemy, jakie jest źródło pochodzenia tych cząstek.

D.B.: Wspomniane przez Panią pyły trafiają do wnętrza budynków i tym zjawiskiem zajmuje się Pani naukowo. Czy możemy czuć się bezpiecznie w domu, twierdząc, że nie grożą nam zanieczyszczenia powietrza?

B.G.-K.: Zazwyczaj nam się wydaje, że tylko na zewnątrz grozi nam ekspozycja na zanieczyszczenia. Tymczasem większość tych zanieczyszczeń wnika do wnętrza budynków. Z badań statystycznych wynika, że 80-90% wolnego czasu spędzamy w pomieszczeniach – biurach, szkołach, mieszkaniach. Natomiast badania epidemiologiczne pokazują, że długie przebywanie w zamkniętych pomieszczeniach wiąże się z pewnymi skutkami zdrowotnymi, np. stanami zapalnymi układu oddechowego. Mówi się nawet, że jest pewna liczba przypadków śmiertelnych spowodowanych przez zanieczyszczone powietrze w naszych mieszkaniach. Takie badania skłoniły wielu naukowców, w tym mnie, do przyjrzenia się powietrzu, jakim oddychamy w pomieszczeniach.

D.B.: Nie brzmi to zbyt optymistycznie, bo z tego wynika, że tak naprawdę przed smogiem nie ma ucieczki. Co zatem powinniśmy robić, żeby choć trochę poprawić jakość powietrza w naszych domach?

B.G.-K.: Z moich ponad dziesięcioletnich badań wynika, że niezmiernie ważne jest usuwanie różnego rodzaju pyłów, które mamy w mieszkaniach. Warto zaopatrzyć się w odkurzacz samobieżny, który systematycznie czyści podłogę z zanieczyszczeń. Kolejna kwestia to korzystanie z oczyszczaczy powietrza. Oba rozwiązania stosuję u siebie w domu.

D.B.: Czy wiadomo, o ile zmniejsza się poziom zanieczyszczeń w pomieszczeniach, jeśli stosujemy takie środki?

B.G.-K.: Bardzo trudno jest to zbadać. Ja takich badań akurat nie prowadziłam, ale przeprowadziliśmy pewien eksperyment w naszym Instytucie w okresie świątecznym, kiedy większa część pracowników była na urlopach. Postawiliśmy dwa urządzenia – pierwsze badało masę cząstek o średnicy mniejszej niż 10 μm, czyli tzw. PM10, wewnątrz budynku, natomiast drugie urządzenie na zewnątrz budynku. Badania trwały miesiąc, a wyniki pokazały, że 35-45% zanieczyszczeń z zewnątrz wnika do wewnątrz. Oczywiście to bardzo zależy od charakterystyki budynku – szczelności okien, stanu wentylacji. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że latem często wietrzymy mieszkania, to współczynnik może być dużo wyższy.

D.B.: Czy w ramach swoich badań współpracuje Pani z badaczami z innych dziedzin – biologami, chemikami – żeby mieć pełen wgląd w to, w jaki sposób wspomniane przez Panią cząstki oddziałują na nasze zdrowie?

B.G.-K.: Istotne jest to, że obecność cząstek magnetycznych w pyłach skorelowana jest z metalami ciężkimi. To jest powód, dla którego je badamy. Badając cząstki magnetyczne, nie tylko możemy wskazać źródło pochodzenia zanieczyszczeń, ale również określić ilość metali ciężkich. W związku z tym prowadzimy różnego rodzaju badania z biologami, chemikami, a nawet medykami, które pozwalają nam określić ryzyko zdrowotne wywołane oddychaniem zanieczyszczonym powietrzem. Dla nas interesujące jest określenia ryzyka zdrowotnego w kontekście metali ciężkich, a także wielkość samych cząstek. To są dwa różne aspekty badań – jakie metale niesie dany typ zanieczyszczeń oraz czy drobne cząstki są dla nas bardziej niebezpieczne. Jako przykład podam, że kilka lat temu ukazała się publikacja, której współautorką była prof. Barbara Maher z Uniwersytetu w Lancaster. Wynikało z niej, że cząstka typowa dla technologicznego procesu wysokotemperaturowego, czyli wspomniana sferulka, została zaobserwowana w ludzkim mózgu. Czyli bardzo mała cząsteczka dostała się do układu oddechowego człowieka, następnie do układu krwionośnego i do mózgu. Ponieważ była bardzo charakterystyczna ze względu na swój kształt, można ją było łatwo zauważyć i wskazać zewnętrzne źródło pochodzenia. Złożyłam propozycję projektu do Narodowego Centrum Nauki, w którym chcę badać, w jaki sposób nanocząstki mogą wpływać na nasz organizm. Ponieważ trudno to badać bezpośrednio na organizmie, chcemy to zrobić in vitro. Wyhodowane ludzkie komórki nabłonka płucnego, będziemy poddawać działaniu zanieczyszczeń o wielkości nano, a następnie testować, ile komórek ulegnie całkowitemu zniszczeniu, w ilu dojdzie do uszkodzenia DNA czy też wystąpi stan zapalny. To jest metoda, która pozwoli nam badać skutki zdrowotne pośrednio na człowieku i da nam odpowiedź, na ile są niebezpieczne dane zanieczyszczenia. Planujemy, aby przy użyciu metody magnetycznej aproksymować poziom zanieczyszczenia powietrza, jaki jest w mieszkaniach, wyselekcjonować taki z największym poziomem zanieczyszczeń i takimi cząsteczkami „atakować” nasze komórki, aby zobaczyć, jaka będzie reakcja.

D.B.: Trzymam kciuki, żeby otrzymali Państwo finansowanie! Nasza rozmowa jest wymownym przykładem, że takie badania są potrzebne. To chyba dobry moment, żebyśmy porozmawiały również o Państwa projekcie z 2010 roku we współpracy z firmą Miele, w ramach którego został przeprowadzony monitoring czystości powietrza w prawie dwustu warszawskich mieszkaniach*.

B.G.-K.: W 2010 roku do naszego Zakładu zgłosiła się firma Miele, która produkuje odkurzacze. Zaproszono prof. Marię Teisseyre-Jeleńską, mnie i dr Elżbietę Król do wzięcia udziału w projekcie. Polegał on na tym, że mieszkańcy stolicy mieli dwukrotnie zebrać kurz z podłóg – częściowo przy użyciu odkurzaczy Miele i to byli klienci firmy, a drugą część badanych stanowili pracownicy naszego Instytutu. Do każdej próbki kurzu należało dołączyć wypełnioną ankietę z informacjami, z jakiego mieszkania pochodzi, w jakiej lokalizacji, z którego piętra budynku, czy w mieszkaniu przebywały zwierzęta bądź czy mieszkańcy palili papierosy. Udało nam się zebrać próbki z około dwustu mieszkań. Przygotowaliśmy rozkład podatności magnetycznej, czyli podstawowego parametru, jaki badamy. Podatność magnetyczna odzwierciedla liczbę cząsteczek magnetycznych, jaka jest w próbce. Jeżeli podatność magnetyczna jest wysoka, to wiadomo, że mamy dużą liczbę cząstek magnetycznych pochodzenia antropogenicznego. Porównując wartości tego parametru możemy wskazać poziom zanieczyszczenia. Jeśli występują cząstki magnetyczne, to na pewno będą im towarzyszyły również metale ciężkie. Przy użyciu odpowiednich metod chemicznych można stwierdzić, co to za metale. Wracając do projektu, pył był zbierany w dwóch okresach – wiosennym i jesiennym – każdorazowo przez miesiąc.

D.B.: Co się udało Państwu ustalić?

B.G.-K.: Najwyższy poziom zanieczyszczeń był w centrum miasta, a ich źródłem był głównie ruch samochodowy. Nasze badania przeprowadziliśmy tak, żeby można było zobaczyć, w jakich dzielnicach powietrze wewnątrz mieszkań jest najbardziej zanieczyszczone. Okazało się, że powietrze w mieszkaniach na Saskiej Kępie było stosunkowo mocno zanieczyszczone. Zastanawialiśmy się, dlaczego. Postawiliśmy tezę, że jest to wynik działania wiatrów, które przenoszą zanieczyszczenia z centrum w tę konkretną lokalizację.

D.B.: Jakie były reakcje osób, które uczestniczyły w Państwa badaniach, na uzyskane wyniki?

B.G.-K.: Osoby, które przekazały nam próbki, miały możliwość sprawdzenia, jaki jest poziom zanieczyszczenia powietrza w ich mieszkaniach. Było bardzo duże zainteresowanie, pojawiały się liczne pytania. Nasz projekt był dostępny w internecie, więc zgłaszały się do nas inne osoby z prośbą o zbadanie próbek kurzu z ich mieszkań. Były one zainteresowane wskazaniem poziomu zanieczyszczenia powietrza w ich mieszkaniach oraz wyznaczeniem wartości podatności magnetycznej próbek kurzu, którą mogliby porównać z innymi mieszkaniami badanymi w ramach projektu.

D.B.: Państwa projekt można zaliczyć do działań z zakresu nauki obywatelskiej, której celem jest zaangażowanie społeczności w prowadzone badania naukowe. Jak zachęcać ludzi do udziału w podobnych inicjatywach?

B.G.-K.: Mieliśmy bardzo duże wsparcie ze strony firmy Miele, która zadbała o stronę logistyczno-promocyjną. Odbyło się kilka spotkań z mediami, mieliśmy również wystąpienia w radiu, podczas których mogliśmy opowiedzieć o naszych badaniach. Mogę tu przytoczyć pewną historię. Przeczytałam w jednej publikacji o badaniach jakości powietrza w mieszkaniach w Finlandii. Badano około trzysta mieszkań, w których również pobierano próbki pyłu. Autorka zapytała, dlaczego ludzie chcą brać udział w takim projekcie. Najwięcej osób odpowiedziało, że odczuwa pewne dolegliwości zdrowotne i w związku z tym czuje, że powietrze w ich mieszkaniach powinno być zbadane. Inni chcieli wiedzieć, czy przebywają w pomieszczeniach, które są bezpieczne. Powodów może być wiele.

D.B.: Czyli najważniejsze, to znaleźć powody, dla których ludzie chcieliby wziąć udział w badaniach naukowych i pokazać płynące z tego korzyści.

B.G.-K.: Obecnie sporo ludzi, zwłaszcza młodych, jest bardzo świadomych tego, w jakim środowisku żyje i jakie mogą być skutki zanieczyszczenia powietrza. Dbają o zdrowie swoje i bliskich. Dlatego chętniej biorą udział w takich inicjatywach.

D.B.: Co też może być zachętą dla innych naukowców, aby prowadzić działania nakierowane na lokalne społeczności i w ten sposób budować dialog na linii nauka-społeczeństwo.

B.G.-K.: Zgadza się.

D.B.: Wracając jeszcze do wątku zanieczyszczeń przemysłowych, czy Pani badania miały bądź mają zastosowanie w przemyśle, czy współpracuje w ogóle Pani z tym sektorem?

B.G.-K.: Brałam udział w projekcie, w którym badaliśmy zanieczyszczenia przemysłowe na Śląsku, a dokładniej zanieczyszczenia gleby cząstkami pochodzenia przemysłowego. Chcieliśmy znaleźć pewne parametry magnetyczne, które pozwolą nam zidentyfikować źródła tych zanieczyszczeń. Chcę wspomnieć też o innym projekcie, który realizowałyśmy razem z moją koleżanką dr Sylwią Dytłow. Chciałyśmy znaleźć mieszankę, która dobrze akumuluje zanieczyszczenia. Nie wiem, czy Pani słyszała o podobnym projekcie w Warszawie związanym z betonem wyłapującym zanieczyszczenia?

D.B.: Tak, był w niego zaangażowany dr Artur Szkop z Zakładu Fizyki Atmosfery IGF PAN, gość jednego z poprzednich odcinków podkastu, w którym rozmawialiśmy o smogu.

B.G.-K.: Koleżanka znalazła taką mieszankę (pułapkę), która świetnie akumuluje zanieczyszczenia, np. wzdłuż ulicy. Cząstka magnetyczna, spadając na taką pułapkę, jest przez nią wychwytywana. Następnie, uwięzione cząstki migrują w głąb pułapki, co powoduje że nie mogą się ponownie wzbić w powietrze. W Warszawie zainstalowaliśmy ponad dwadzieścia takich pułapek, których celem było wyłapywanie zanieczyszczeń związanych z ruchem samochodowym, czyli tzw. ulicznego kurzu. W ciągu roku zanieczyszczenia komunikacyjne migrowały na odległość nawet kilku centymetrów. Dobrze by było, żeby taka mieszanka była umieszczana wzdłuż dróg, gdzie poziom zanieczyszczeń jest najwyższy. Jeżeli do tego dodalibyśmy pewne rośliny, które mają umiejętność wyłapywania różnych zanieczyszczeń, nie stałych, ale gazowych, można by było nimi obsadzić główne ulice w Warszawie. Miejsc ku temu nie brakuje. Niestety nie udało nam się zainteresować Narodowego Centrum Badań i Rozwoju naszym pomysłem.

D.B.: Ale mam nadzieję, że Panie się nie poddają i nadal starają realizować swoje plany badawcze?

B.G.-K.: Staramy się szukać innych tematów. Nasze badania z pułapkami zostały opublikowane**, może jeszcze kiedyś do nich wrócimy.

D.B.: Życzę, żeby pomysł ujrzał światło dzienne i znalazły się podmioty zainteresowane współpracą w tym zakresie. Na koniec naszej rozmowy chciałam jeszcze zapytać, jak Pani ocenia perspektywy współpracy nauki z przemysłem i biznesem w dziedzinie, którą Pani się zajmuje. Odnoszę wrażenie, że jest tu parę punktów stycznych, pozostaje pytanie, czy to kwestia bliższej, czy dalszej przyszłości?

B.G.-K.: To jest bardzo trudne pytanie. Udało nam się zrobić projekt z firmą Miele i bardzo dobrze go oceniam. Mieliśmy wspólny cel i udało się nam go zrealizować. Gdyby znalazły się inne firmy, które byłyby zainteresowane podobnymi działaniami, chętnie wzięłabym w nich udział, bo uważam, że to może mieć przyszłość.

D.B.: Dołączam się do tych życzeń i bardzo dziękuję Pani za rozmowę.

---

* O projekcie i jego wynikach można przeczytać w notce prasowej „IGF PAN: kurz w warszawskich domach zawiera metale ciężkie” z 30 marca 2012 roku w serwisie Nauka w Polsce, https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C389109%2Cigf-pan-kurz-w-warszawskich-domach-zawiera-metale-ciezkie.html oraz na stronie: http://naszaziemia.pl/aktualnosci/szkodliwe-metale-ciezkie-w-warszawskich-mieszkaniach.html

** Z publikacją Effective and universal tool for evaluating heavy metals—passive dust samplers można zapoznać się pod tym linkiem: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749118319675