Historia Zakładu

Historia Zespołu  Ochrony  Atmosfery liczy już prawie 65 lat i sięga roku 1955, kiedy to dr inż. Jan Juda, młody naukowiec Wydziału Mechanicznego Konstrukcyjnego Politechniki Warszawskiej (obecnie Wydział MEiL), po uzyskaniu stopnia naukowego kandydata nauk technicznych (taką nazwę miał podówczas w Polsce stopień doktora), rozpoczął pionierskie w Polsce prace w zakresie miernictwa pyłów i z inspiracji swojego Mistrza i Promotora rozprawy doktorskiej, prof. Bohdana Stefanowskiego, utworzył Pracownię Konimetrii i Mechaniki Aerozoli PAN, której został kierownikiem. Pracownia mieściła się Zakładzie Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej, a administracyjnie należała do Zakładu Badań Naukowych Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego PAN w Zabrzu (obecnie Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN). W stosunkowo krótkim czasie Pracownia wyposażona została w nowoczesną importowaną aparaturę pomiarową, co w uzupełnieniu z klasycznym wyposażeniem laboratoryjnym sprawiło, że stała się pierwszą i najlepiej wyposażoną placówką miernictwa pyłów w Polsce. W roku 1970 Pracownia powróciła na Politechnikę do nowego Instytutu Inżynierii Środowiska na Wydziale Inżynierii Sanitarnej i Wodnej (aktualnie Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska), tworząc Zakład Ochrony Atmosfery (ZOA).

jan-juda_laboratorium
Profesor Jan Juda w laboratorium; źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Jan_Juda

Profesor Jan Juda (1918-2003), wybitny naukowiec i nauczyciel akademicki, twórca szkoły ochrony powietrza w Polsce, w której wychowali się liczni uczniowie, zajmujący się zagadnieniami zanieczyszczenia i ochrony powietrza atmosferycznego, w tym dzisiejsi profesorowie, pracujący w kraju i za granicą, niestrudzenie kierował Pracownią/Zakładem przez 36 lat. Profesor był autorem ośmiu książek i ponad 100 publikacji naukowych, ekspertem WHO i UNESCO, członkiem wielu organizacji naukowych międzynarodowych i krajowych. Jego podręczniki dotyczące zanieczyszczenia i ochrony atmosfery – a zwłaszcza „Zanieczyszczenie atmosfery” (wspólnie z K. Budzińskim; WNT, 1961) „Pomiary zapylenia i technika odpylania” (WNT, 1968) oraz „Ochrona powietrza atmosferycznego” (wspólnie z St. Chróścielem; PWN, 1974) – miały pionierski charakter i stanowiły podstawowe źródło wiedzy dla wielu pokoleń studentów i specjalistów.

Laboratorium ZOA w Gmachu Starej Chemii. Siedzą od lewej dr inż. J. Jędrzejowski, prof. J. Juda, dr inż. M. Nowicki, z tyłu siedzą mgr inż. M Szumanowska i mgr inż. H. Radwańska (lata 70-te XX w.)
Laboratorium ZOA w Gmachu Starej Chemii. Siedzą od lewej dr inż. J. Jędrzejowski, prof. J. Juda, dr inż. M. Nowicki, z tyłu siedzą mgr inż. M Szumanowska i mgr inż. H. Radwańska (lata 70-te XX w.)

Na Wydziale Zakład Ochrony Atmosfery istniał przez 24 lata (1970-1994), kierowany kolejno przez prof. dr hab. inż. Jana Judę (1970-1991), doc. dr hab. inż. Stanisława Chróściela (1991-1992) i doc. dr inż.  Karola Budzińskiego (1992-1994). Jego zręby, obok wymienionych powyżej, tworzyło kilka zaledwie osób: dr inż. Jacek Jędrzejowski – Lwowiak o kresowym poczuciu humoru, mgr inż. Hanna Radwańska – królująca w laboratorium i mgr Maria Szymańska – energicznie zarządzająca codziennym życiem Zakładu. Liczba pracowników ZOA zmieniała się, wzrastając do 17 osób w roku 1985. Uwzględniając zachodzące zmiany personalne, w różnych okresach w Zakładzie pracowało 27 osób. Były w tym gronie takie osobistości jak prof. dr hab. inż. Maciej Nowicki, laureat (1996) najważniejszej europejskiej nagrody ekologicznej Der Deutsche Umweltpreis, tzw. Ekologicznego Nobla, inicjator i wieloletni Prezes (1992-2007) Fundacji EkoFundusz, zajmującej się ekokonwersją polskiego długu, Minister Ochrony Środowiska w rządach Jana Krzysztofa Bieleckiego i Donalda Tuska, założyciel Fundacji im. Nowickiego finansującej kształcenie młodych kadr w zakresie ochrony środowiska, oraz doc. dr hab. inż. Stanisław Chróściel (1930-1992), wybitny matematyk i fizyk, twórca pierwszego polskiego modelu rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w atmosferze, którego niewiele tylko zmodyfikowana postać obowiązuje w Polsce do dnia dzisiejszego, jako podstawa obliczeń inżynierskich stanu zanieczyszczenia atmosfery („Wytyczne obliczania stanu zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego”, 1978).

Zakład Ochrony Atmosfery był miejscem, w którym nie tylko rozwijano naukę i dydaktykę, ale także stworzono i dbano o prawdziwie rodzinną atmosferę. Poza wyjazdami na pomiary, wyjeżdżano również na wspólne wakacje, a dzieci większości pracowników chodziły do tego samego Liceum im. T. Reytana i kultywowały wspólnie przedwojenne tradycje harcerskie w jednej z najstarszych polskich drużyn harcerskich – 1 WDH „Czarna Jedynka”.

Pracownicy Zakładu Ochrony Atmosfery z rodzinami na wspólnym spływie na Pojezierzu Brodnickim. Od góry: prof. Jan Juda z córką Kasią, poniżej od lewej: dr inż. Maciej Nowicki z żoną Teresą i dr inż. Jacek Jędrzejowski z synem Pawłem (koniec lat 60. XX w.).
Pracownicy Zakładu Ochrony Atmosfery z rodzinami na wspólnym spływie na Pojezierzu Brodnickim. Od góry: prof. Jan Juda z córką Kasią, poniżej od lewej: dr inż. Maciej Nowicki z żoną Teresą i dr inż. Jacek Jędrzejowski z synem Pawłem (koniec lat 60. XX w.)

W roku 1994 z połączenia ZOA z Zakładem Meteorologii, powstał Zakład Meteorologii i Ochrony Atmosfery (ZMiOA), który działał w latach 1994-2007. Kierownictwo Zakładu objęły Kobiety. Pierwszym kierownikiem Zakładu MiOA była doc. dr hab. inż. Anna Madany (1935-2006), a następnie w latach 2005-2007 Zakładem kierowała prof. dr hab. inż. Katarzyna Juda-Rezler. W tym czasie Zespołem OA kierowali: w latach 1994-1998 doc. dr inż. Karol Budziński (1931-2008), a w latach 1998-2007 mgr inż. Aleksander Warchałowski. 

W 2007 r. po rozwiązaniu Instytutu (Systemów) Inżynierii Środowiska, Zakład Meteorologii i Ochrony Atmosfery wszedł w skład nowo-utworzonego Zakładu, przekształconego następnie (w roku 2010) w Katedrę Ochrony i Kształtowania Środowiska, którą od chwili powstania kieruje prof. dr hab. inż. Marek Nawalany. Kierownikiem Zespołu Ochrony Atmosfery, działającego w ramach Katedry jest prof. dr hab. inż. Katarzyna Juda-Rezler.

Prace badawcze realizowane zarówno w Zakładzie, jak i w Zespole OA miały i mają charakter badań teoretycznych i badań eksperymentalnych, prowadzonych zarówno w skali laboratoryjnej, jak i w terenie. Podstawowe dziedziny działalności Zakładu to – w początkowym okresie działania – przede wszystkim badania nad identyfikacją mineralogiczną drobnych pyłów, optymalizacją struktur wielowarstwowych filtrów włókninowych oraz metodyką i organizacją pomiarów zanieczyszczeń powietrza, a w okresie późniejszym – i do dnia dzisiejszego – matematyczne modelowanie rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń powietrza, diagnozy i prognozy zanieczyszczenia powietrza w Polsce, modelowanie zintegrowane w ochronie atmosfery  oraz globalne zmiany klimatyczne.

Jedną z podstawowych dziedzin badawczych, w której prace prowadzone są w sposób ciągły od roku 1960, jest matematyczne modelowanie rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń powietrza. Opracowana została cała rodzina oryginalnych modeli dla różnych skal przestrzennych i czasowych (grupa modeli gaussowskich, oraz grupa Eulerowskich modeli numerycznych). Wymieniona działalność badawcza była podstawą do wykonania szeregu prac aplikacyjnych. W roku 1975 opracowane zostały szczegółowe wytyczne obliczania stanu zanieczyszczenia powietrza wywołanego konkretnymi źródłami emisji. Wytyczne zostały w roku 1978 zatwierdzone jako obowiązująca metoda określenia wpływu poszczególnych emitorów na stan zanieczyszczenia powietrza. Jeśli chodzi o prace badawcze, to pracownicy Zakładu byli autorami jednych z pierwszych artykułów dotyczących modelowania jakości powietrza opublikowanych w prestiżowych czasopismach naukowych: Juda K, 1986: Atmospheric Environment, 20 (12), 2449-2558; Abert, Budziński & Juda-Rezler, 1994: Ecological Engineering, 3 (3), 225-244.

Zespół ZOA w trakcie pomiarów terenowych. Siedzą od lewej dr inż. J. Jędrzejowski, prof. J. Juda, doc. St.Chróściel, z tyłu samochód pomiarowy (lata 80-te XX w.)
Zespół ZOA w trakcie pomiarów terenowych. Siedzą od lewej dr inż. J. Jędrzejowski, prof. J. Juda, doc. St.Chróściel, z tyłu samochód pomiarowy (lata 80-te XX w.)

Prowadzone były także szerokie badania eksperymentalne z zastosowaniem techniki wizualizacji, w zakresie rozprzestrzeniania się smug zanieczyszczeń z wysokich kominów elektrowni Bełchatów. Badania te prowadzono przy wykorzystaniu samolotu i samochodu pomiarowego, będących w latach 80. i 90. XX w. własnością Zakładu. Przeprowadzono również szereg badań teoretyczno-eksperymentalnych w celu wyznaczenia lub określenia zależności empirycznych podstawowych parametrów modeli, takich jak: współczynniki dyfuzji atmosferycznej, prędkość suchego osiadania zanieczyszczeń, aerodynamiczna szorstkość podłoża i stałe szybkości reakcji chemicznych:  określone zależności stosowane są do dziś w obowiązujących metodach obliczania stężeń zanieczyszczeń w tzw. procedurze pozwoleniowej (Załącznik nr 3 do Rozporządzenia Ministra Środowiska w sprawie wartości odniesienia – Dz. U. 2010, Nr 16, poz. 87).

W ostatnich latach zaimplementowano w ZOA światowej klasy trójwymiarowe modele: Eulerowski model jakości powietrza CTM (Chemical Transport Model) – amerykański model CAMx (Comprehensive Air Quality Model with Extensions; ENVIRON, Novato, USA) oraz model klimatu skali regionalnej – RegCM (Regional Climate Model) opracowany w ICTP (Międzynarodowe Centrum Fizyki Teoretycznej – The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics; Triest, Włochy).

W latach 80. i 90. XX w. Zakład brał udział w dwóch dużych krajowych programach badawczych (które częściowo koordynował): PR 8 (1980-1985 Kompleksowy Rozwój Energetyki, Kierunek 7 – Ochrona Środowiska) i CPBP 04.10. (1990-1994 Ochrona i Kształtowanie Środowiska Przyrodniczego, Podprogram Nr 10: Strategia Ochrony Powietrza Atmosferycznego). Pracami w obu tych projektach kierował prof. Jan Juda.

Na szczególne podkreślenie zasługuje dwukrotne przeprowadzenie w Krakowie w latach 80’ XX w. (w ramach Programu PR8) – unikalnych do dnia dzisiejszego – miesięcznych kampanii pomiarowych połączonych z modelowaniem rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w atmosferze: MONAT-84 i MONAT-85. W tamtych latach podstawowym problemem jakości powietrza w Polsce – poza wysokimi stężeniami pyłów – były wysokie stężenia w atmosferze, pochodzącego z tych samych źródeł, dwutlenku siarki (SO2). Główny celem przeprowadzanych badań było opracowanie metodyki prowadzenia akcji pomiarowych dla testowania matematycznych modeli dyspersji zanieczyszczeń, oraz walidacja kilku oryginalnych modeli, opracowanych przez polskich naukowców, w tym w ZOA. W czasie trwania eksperymentu MONAT-84 (1-29 luty 1984 r.) przeprowadzono inwentaryzację emisji SO2 z 283 źródeł (60 punktowych i 223 powierzchownych), dwa razy dziennie mierzono stężenie SO2 i pyłu drobnego w 24 punktach pomiarowych na obszarze Krakowa oraz wykonywano pomiary parametrów meteorologicznych w 15 stacjach  naziemnych, a sondaże atmosfery na 4 stacjach. Równocześnie na bieżąco wykonywano obliczenia rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń powietrza w mieście, przy czym modele dyspersji zasilane były zebranymi danymi emisyjnymi i meteorologicznymi, a ich wyniki walidowane przy wykorzystaniu wyników prowadzonych pomiarów. W eksperymentach, którymi z ramienia PW kierował prof. M. Nowicki, obok wszystkich pracowników Zakładu Ochrony Atmosfery, uczestniczyło ponad 150 osób z innych placówek naukowych.

Wyniki przeprowadzonych badań przekazane zostały do praktycznego wykorzystania administracji miasta Krakowa, zostały ponadto wykorzystane w 2 pracach doktorskich pracowników Zakładu oraz w kilku publikacjach w międzynarodowych czasopismach naukowych. Najważniejszym praktycznym wnioskiem z przeprowadzonych badań było wskazanie, że głównym sprawcą złej jakości powietrza w Krakowie jest tzw. niska emisja, czyli źródła spalania sektora komunalno-bytowego (przede wszystkim małe kotłownie i piece domowe opalane węglem), a nie – jak powszechnie wtedy sądzono – źródła przemysłowe. Wynikiem tych kampanii było zapoczątkowanie – już w latach 80’ XX w – eliminacji kotłowni i pieców węglowych na obszarze Starego Miasta w Krakowie.

Od roku 1990 Zespół realizuje międzynarodowe projekty badawcze. W latach 1990-2000 były to projekty finansowane przez:

  • Bank Światowy: World Bank Air Pollution Control Program for Silesia Region, 1990-1993, projekt kierowany przez doc. Karola Budzińskiego)
  • Unię Europejską w ramach programów badawczych:
    • COPERNICUS: Emission Abatement Strategies and the Environment (EASE), 1994-1997, project kierowany przez prof. Helen ApSimon z Imperial College of Science, Technology and Medicine w Londynie; a w Politechnice Warszawskiej przez prof. Katarzynę Juda-Rezler,
    • ESPRIT Project CRIT 2: Evolutionary Real-time Opitimisation System for Ecological Power Control (EROS), 1997-2000, projekt kierowany przez prof. Zbigniewa Michalewicza z Instytutu Podstaw Informatyki PAN.

Projekty prowadzone po roku 2000 przedstawione są w zakładce PROJEKTY BADAWCZE.

Od początku swojego istnienia Zakład współpracował blisko z bardzo licznymi Uczelniami i Instytutami zajmującymi się zagadnieniami ochrony atmosfery w Europie i USA. Najbliższa współpraca łączyła nas z kolegami z Francji, Wielkiej Brytanii, Szwajcarii, Holandii, Niemiec, Czech, Norwegii i Grecji, a ostatnio także z kolegami z Włoch i Hiszpanii. Była to współpraca przy realizacji wspólnych projektów badawczych i dydaktycznych, jej wynikiem jest szereg wspólnych prac naukowych. Aktualna kierownik Zespołu – prof. Katarzyna Juda-Rezler – pracowała ponad rok w Norweskim Instytucie Badań Atmosfery (NILU) w Kjeller w Norwegii.

Wyniki działalności badawczej Zakładu prezentowane były na blisko 150 konferencjach i sympozjach naukowych w kraju i zagranicą. Wykaz publikacji naukowych obejmuje ponad 300 pozycji, w tym kilkanaście książek, kilkadziesiąt rozdziałów w monografiach, kilkanaście skryptów akademickich i kilkadziesiąt artykułów w międzynarodowych czasopismach naukowych.

Zakład kształcił i kształci studentów dziennych i zaocznych w szeroko rozumianej dziedzinie ochrony atmosfery. Pracownicy naukowi ZOA byli promotorami  ponad 300 prac dyplomowych (magisterskich, licencjackich i inżynierskich). Przez wiele lat Zakład nasz prowadził także roczne studia podyplomowe z zakresu “Ochrony atmosfery”. Niezależnie od wymienionej działalności dydaktycznej pracownicy Zakładu prowadzili i prowadzą liczne wykłady na różnego typu kursach organizowanych przez Ministerstwo Ochrony Środowiska, Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, i Stowarzyszenie Inżynierów NOT. Jako ciekawostkę można podać wykłady prowadzone na kursach organizowanych przez Związek Dziennikarzy. Zakład nasz współdziałał też w organizacji i prowadzeniu wykładów w Międzynarodowej Letniej Szkole Ochrony Środowiska E4  (Ecole Européenne d’Eté d’Environnement), której sesje odbywały się kolejno na Korsyce (1974), w Lozannie (1975), Wenecji (1976) i Louvain (1977).

Najwyższą formą kształcenia jest promotorstwo przewodów doktorskich. Pracownicy naszego Zakładu wypromowali 26 doktorów nauk technicznych (w tym 11 pracowników Zakładu) – prof. Jan Juda (9 osób), doc. Stanisław Chróściel (11), prof. Maciej Nowicki (3), prof. Katarzyna Juda-Rezler (3).

Troje pracowników ZOA uzyskało tytuły naukowe profesora nauk technicznych: prof. Jan Juda (1974), prof. M. Nowicki (1992) i prof. K. Juda-Rezler (2015).