Projekti / Programi
Vplivi onesnaženja s trdnimi delci (PM) na kulturno dediščino
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P305 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kemija okolja |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.04 |
Naravoslovne vede |
Kemija |
kakovost zraka, onesnaženost s PM, kulturna dediščina, trajnost
Raziskovalci (8)
Organizacije (2)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
21.007 |
| 2. |
0613 |
NARODNI MUZEJ SLOVENIJE |
Ljubljana |
5055482000 |
2.677 |
Povzetek
Interakcija onesnaževal v zraku z izpostavljenimi površinami vodi do razgradnje in izgube materiala. To velja tudi za predmete kulturne dediščine, kar povzroča neizmerno škodo skupnosti. Med vsemi onesnaževali so lebdeči delci v ozračju (PM) najbolj odgovorni za propadanje materialov na prostem, problematični pa so tudi v muzejskih prostorih brez filtriranja zraka.
Danes velja, da bo v bodoče odloženi material na kamnitih objektih kulturne dediščine, ki povzroča črnenje površin, sestavljen predvsem iz organskih aerosolov z drugačno kemijsko sestavo od zgodovinskih črnih skorij, ki so še vedno prisotne na večini spomenikov v Evropi. A zelo malo vemo o interakcijah med odloženimi organskimi aerosoli in pod njimi ležečimi površinami. Zato so cilji tega projekta i) prepoznati uničujočo moč organske frakcije aerosolov v ozračju in ii) razumeti načine delovanja, s katerimi PM delci uničujejo površine materialov; vse to z namenom, da bi iii) ocenili tveganje in prepoznali potrebne akcije za boljšo zaščito kulturne dediščine v Sloveniji in po svetu.
Postavili bomo novo platformo za oceno tveganja za slovensko kulturno dediščino z uporabo podatkov o kakovosti zraka. To bo osnova za prihodnjo oceno vpliva podnebnih sprememb, ranljivosti in tveganja, ki se nanaša na državne objekte kulturnega pomena, in dober vir informacij za načrtovanje večsektoskih politik prilagajanja na državnem nivoju (npr. standardi kakovosti zraka). Ocenili bomo tudi dve realni okolji v Narodnem muzeju Slovenije (NMS), kjer so predmeti bodisi shranjeni bodisi razstavljeni. To novo znanje je ključnega pomena tako za vodenje NMS kot vseh drugih muzejev po svetu, saj bo mogoče ustrezno načrtovati če in katere predmete je varno shranjevati v nekontrolirani atmosferi/okolju in ali naj bo odstranjevanje odloženih drobnih delcev (površinsko čiščenje predmetov) prednostna naloga vsakega muzeja.
Okarakterizirali bomo odloženi PM material na površini pasivnih lovilcev delcev. Ti bodo izdelani iz petih materialov, ki so tipični za predmete kulturne dediščine (apnenec, apnenčev peščenjak, marmor in dve vrsti keramike). S pomočjo vzporednih meritev kakovosti zraka bomo opredelili izvore odloženih delcev, pri tem pa bomo posebno pozornost namenili rjavemu ogljiku, t.j. organska frakcija PM, ki absorbira svetlobo v vidnem spektru in bi lahko prispevala k temnenju izpostavljenih površin pod vplivom onesnaženega zraka.
Nadalje bomo proučevali kemijsko staranje odloženih PM delcev (in površin izpostavljenih materialov). V ta namen bomo zunanjemu in notranjemu onesnaženemu zraku izpostavili nov set pasivnih lovilcev zraka, in sicer za celoten čas trajanja projekta. Periodično bomo jemali površinske vzorce in jih fizikalno-kemijsko vrednotili. Na koncu projekta bomo za analize vzorcev iz površin lovilcev dodatno uporabili še dve najnaprednejši analizni tehniki, t.j. vrstično transmisijsko elektronsko mikroskopijo (STEM) in lasersko ablacijo z elementnim masnim spektrometerom z vzbujanjem v induktivno sklopljeni plazmi (LA-ICP-MS), ki omogočata napredne raziskave površin na atomskem nivoju in 2D oslikovanje/profiliranje. Obe tehniki bomo uporabili tudi za analizo površinskih vzorcev iz resničnih arheoloških predmetov, ki pripadajo NMS.
Kar se tiče raziskav staranja površin z odloženimi PM delci iz zraka je to prav gotovo prebojna študija. Prvi bomo identificirali glavne komponente organskih aerosolov, ki so odgovorne za propadanje materialov, in predlagali mehanizme uničujočega delovanja. To znanje bo omogočilo lažje načrtovanje ustreznih preventivnih ukrepov v prihodnje.
Pomen za razvoj znanosti
Predstavljeni multidisciplinarni projekt združuje dve globalno pomembni temi – in sicer raziskave ozračja ter varovanje kulturne dediščine. Zato je pričakovani vpliv rezultatov projekta zelo širok.
1. Novo izhodišče za znanstveno disciplino
Kritično bomo ovrednotili in povzeli obstoječe študije na raziskovanem področju ter ugotovitve objavili v preglednem članku. Potreba po tem se je izkazala med pripravljanjem tega projektnega predloga, saj so znanstvene raziskave na področju precej razpršene, generalne zaključke, kot so vsesplošno veljavne zveze med dozo in odzivom, pa težko najdemo. S tem bomo dali znanstvenikom iz različnih področij, ki se ukvarjajo s to interdisciplinarno tematiko, novo izhodišče, kar bo pospešilo izvajanje združljivih in dopolnjujočih se raziskav in tako bistveno prispevalo k razvoj znanstvene panoge.
2. Preboj v razumevanju interakcij med PM delci in površinami
Med študijami površin materialov bomo pridobili znanje, s pomočjo katerega bomo predlagali glavne mehanizme uničujočega delovanja, ki so mu izpostavljeni objekti kulturne dediščine (in drugi objekti) zaradi onesnaženja zraka z organskimi PM delci. Obravnava organske frakcije delcev v ozračju zagotovo presega dosedanje znanje in bo omogočila bistven napredek na obeh znanstvenih področjih, o ozračju in kulturni dediščini.
3. Iztočnica za razvoj/ciljano optimizacijo novih materialov
Korak naprej, ki ga bomo naredili na področju razumevanja interakcij med odloženimi PM delci in površino materiala, pomeni tudi pomembne informacije za razvoj novih zaščitnih materialov z izboljšanimi lastnostmi. Po drugi strani nam bo pridobljeno znanje olajšalo razvoj pametnih lovilcev PM delcev, t.j. materialov s sposobnostjo čiščenja zraka najškodljivejšega onesnaževala za naše zdravje.
4. Prelomnica za mlado znanstveno disciplino v Sloveniji
Financiranje bo projektni vodji omogočilo okrepiti raziskave na področju kemije ozračja na našem ozemlju in jih promovirati po vsem svetu. Kljub relativno kratki karieri sta njen pristop in neodvisno delo na področju kemije aerosolov že pritegnili pozornost; je odgovorna avtorica člankov, objavljenih v vodilnih revijah na področju, leta 2016 pa je prevzela tudi vodenje delovne skupine za Študije aerosolov v ozračju, ki je del Evropskega združenja za aerosole in med drugim opravlja naloge stalnega znanstvenega odbora Evropske aerosolske konference. Vendar pa sta zaradi omejenega financranja hitrejši napredek in razvoj projektne vodje trenutno omejena. Če upoštevamo, da področje znanosti o ozračju v Sloveniji nima dolge tradicije, je ugled te mlade znanstvenice v znanstveni skupnosti izjemen dosežek in zelo pomemben za prepoznavnost Slovenije. Vodja projekta je zelo ambiciozna, neodvisna in obetavna kandidatka, da v prihodnosti ustanovi lastno skupino za kemijo ozračja, ki bo ena vodilnih na svetu. To bo Slovenijo postavilo na zemljevid držav, ki si prizadevajo za globalno in vedno pomembnejšo problematiko onesnaženja zraka in podnebnih sprememb.
Pomen za razvoj Slovenije
The proposed multidisciplinary project combines two globally important topics – atmospheric research and cultural heritage protection. Therefrom the expected impacts of the project results are very broad.
1. Fresh starting point for the scientific discipline
The existing studies on the topic will be surveyed, critically evaluated and summarized in a form of a review article. We recognized this need during conducting this project proposal, as the research work on the topic is very much spread-out and general conclusions such as globally applicable dose-response functions are very hard to find. We will give the researchers with different backgrounds working on the same topic a fresh starting point, which will facilitate performing complementary research and contribute to the development of the scientific field substantially.
2. Breakthrough in the understanding of interactions between the PM and the surface
The particular knowledge gained through material surface investigation will allow us to propose the main modes of damaging action outdoor objects are exposed to because of organic PM pollution. This is far beyond the state-of-the-art knowledge and will foster considerable advancement in both the field of atmospheric and heritage science.
3. A cue for new material development/lead optimization
A step forward in the understanding of interactions between the deposited PM and the material surface will provide important information for the development of new, better-performing protective materials. On the other hand, the new knowledge will foster our ongoing research to develop smart PM-capturing materials, i.e., the materials with the ability to clean the air of the most harmful pollutant to our health.
4. Turning point for the young scientific discipline in the Slovenian territory
Financing of the proposed project will enable the project leader to strengthen atmospheric chemistry research in Slovenia and promote it worldwide. Despite her relatively short career, her attitude and independent work in the field of aerosol chemistry have already attracted attention; she is the corresponding author of several publications in the leading journals and in 2016 she took over the chairing of the Atmospheric Aerosol Studies working group of the European Aerosol Assembly, which has the responsibility of a permanent scientific committee of the European Aerosol Conference. However, because of the limited financing, currently this young scientist cannot perform and grow faster. Considering that the field of atmospheric research does not have a well-established tradition at the national level, her reputation in the community is superb and very important for the national recognition. The project leader is a very ambitious, independent, promising candidate to establish her own world-leading atmospheric chemistry group, which would position Slovenia among the main actors involved in the global and exceedingly important topics of air pollution and climate change.
