Senzorové technologie a jejich potenciál pro sledování expozice znečištěnému ovzduší

Bc. Simona Šatková

Diplomová práce

Sensor technologies and their potential for monitoring exposure to air pollution

Anotace:

Nízkonákladové senzory představují nově se rozvíjející technologie, které se široce využívají k monitorování kvality ovzduší. Tato zařízení nabízejí slibný způsob, jak rozšířit stávající monitorovací sítě a zajistit sledování nedostatečně pokrytých venkovských oblastí a městských mikroprostředí. V této práci byl výkon senzorů vyhodnocen prostřednictvím kolokace s referenčními přístroji a zkvalitněn aplikací korekcí založených na regresi za účelem zvýšení přesnosti dat. Práce analyzuje data ze studie AIRSENS, v rámci které bylo v osmi obcích v Jihomoravském kraji rozmístěno 40 senzorů s cílem měřit znečištění ovzduší a meteorologické podmínky. Mezi koncentracemi benzo(a)pyrenu měřenými referenčními metodami a hladinami PM2.5 získanými ze senzorů byly pozorovány podobné prostorové vzorce, což zdůrazňuje potenciál senzorů pro předběžné hodnocení kvality ovzduší a detekci hotspotů. Výsledky také potvrzují dopad vytápění domácností na regionální znečištění ovzduší a poukazují na související zdravotní rizika. Druhá studie provedená v brněnském parku Lužánky navíc využila kombinaci stacionárního a mobilního měření, do níž se v rámci občanské vědy aktivně zapojili studenti. Měření odhalila časovou a prostorovou variabilitu znečištění ovzduší v parku, což naznačuje vliv místních zdrojů emisí a environmentálních podmínek. Tyto výsledky demonstrují jak možnosti, tak omezení senzorů a zdůrazňují jejich hodnotu jako doplňkového nástroje pro měření kvality ovzduší a ochranu zdraví.

Abstract:

Low-cost sensors are emerging technologies widely used for air quality monitoring. These devices offer a promising means to expand existing monitoring networks and to monitor underrepresented rural areas and urban microenvironments. In this thesis, sensor performance was evaluated through collocation with reference-grade monitors and improved by applying regression-based corrections to enhance data accuracy. The thesis analyses data from the AIRSENS study, in which 40 sensors were deployed across eight settlements in the South Moravian Region to measure air pollution and meteorological conditions. Similar spatial patterns were observed between benzo(a)pyrene concentrations measured by reference methods and PM2.5 levels obtained from sensors, highlighting the potential of sensors for preliminary air quality assessment and hotspot detection. The results confirm the impact of household heating on regional air pollution and indicate associated health risks. Furthermore, a second study conducted in Lužánky park in Brno City utilised a combination of stationary and mobile monitoring, in which student participants were actively involved within a citizen science framework. The measurements revealed temporal and spatial variability in air pollution in the park, suggesting the influence of local emission sources and environmental conditions. These findings demonstrate both the possibilities and limitations of sensors and underline their value as a supplementary tool for air quality monitoring and public health protection.

Keywords

nízkonákladové senzory, monitorování kvality ovzduší, znečištění ovzduší, kolokace, AIRSENS, případová studie Lužánky, občanská věda, analýza zdravotních rizik, low-cost sensors, air quality monitoring, air pollution, collocation, case study Lužánky, citizen science, health risk assessment

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 26. 5. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 25. 6. 2026
• Vedoucí: RNDr. Ondřej Mikeš, Ph.D.
• Oponent: RNDr. Roman Prokeš, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Životní prostředí a zdraví / Životní prostředí a zdraví