Низкозатратная сеть датчиков мониторинга качества воздуха – для сведения пользователей, но не для профессионального использования данных

admin.r RU

В ответ на распространенный в СМИ объединением активных жителей «Город для людей» призыв участвовать в проекте «Наш воздух», который предусматривает создание открытой сети данных о мониторинге воздуха для измерения загрязнения воздуха в Риге, Управление окружающей среды Департамента жилья и окружающей среды Рижской думы сообщает, что низкозатратная сеть датчиков мониторинга качества воздуха может служить только информационным фоном для населения, но не для профессионального анализа полученных данных и их использования во всеобъемлющих исследованиях.

Несмотря на то что такая инициатива заслуживает одобрения, распространяемая объединением информация является односторонней и тенденциозной, поскольку содержит ложные факты.

Самое важное, что жителям необходимо осознать перед участием в вышеуказанном проекте объединения, – данные, полученные с помощью индивидуально установленных низкозатратных датчиков мониторинга качества воздуха, являются неточными и не могут использоваться в работе самоуправления и других учреждений, в чьи обязанности входит надзор за качеством воздуха. Вопреки мнению авторов проекта, что его цель – «помочь Риге измерять загрязнение воздуха» и «помочь собрать максимальное количество точных данных», жители смогут использовать эти измерения только для сведения.

О мониторинге воздуха в Риге

Измерения качества воздуха в Риге проводят Латвийский центр окружающей среды, геологии и метеорологии (LVĢMC), самоуправление, управление Рижского свободного порта, а также отдельные предприятия в общей сложности на 19 станциях мониторинга.

  1. В Государственную систему мониторинга воздуха в Риге входят три станции мониторинга LVĢMC, которые обеспечивают измерения фоновых концентраций в городе, получая информацию о качестве воздуха на уровне фона (крыши, парки):
  • на улице Маскавас, 165;
  • на бульваре Райня, 19;
  • на бульваре Кронвалда, 4.

Информация доступна в режиме онлайн по ссылке: http://www.meteo.lv/lapas/noverojumi/gaisa-kvalitate/operativa-informacija/gaisa-operativa-info?id=1127&nid=469

  1. Рижское городское самоуправление обеспечивает мониторинг воздуха, используя для этой цели три станции мониторинга:
  • станция «Милгравис» в Саркандаугаве, на улице Милгравья, 10 (станция влияния источников промышленного загрязнения);
  • станция «Улица Бривибас» на улице Бривибас, 73 (станция влияния источников автотранспортного загрязнения);
  • станция «Пардаугава», расположенная на улице Кантора, 32. В целях расширения сети мониторинга на левом берегу Даугавы и измерения загрязнения частицами, образующимися при индивидуальном отоплении, 2 мая 2018 года начала работу третья станция мониторинга РД, расположенная в Пардаугаве.

Прямые не валидированные данные, служащие индикативной оценкой степени загрязнения воздуха в местах мониторинга, пересчитываются в индекс качества воздуха в расчете на сутки с обновлением каждый час и отображаются на домашней странице Департамента жилья и окружающей среды по адресу: https://mvd.riga.lv/nozares/vides-parvalde/gaisa-kvalitate/gaisa-kvalitate-riga-sobrid/.

Со временем количество станций, находящихся в распоряжении самоуправления, не изменилось – изменилось лишь их местонахождение.

  1. Управление Рижского свободного порта контролирует загрязнение воздуха на своей территории на обоих берегах Даугавы:
  • на улице Галес, 2;
  • на улице Волеру, 2;
  • на улице Твайка, 35;
  • на 16-й Кундзиньсалской линии, 14;
  • на улице Аудупес, 15/17 на Мангальсале.

Информация с пяти станций в помесячном распределении опубликована по адресу: http://rop.lv/lv/par-ostu/vide/vides-monitorings.html и http://www.rop.lv/lv/gaisa-kvalitates-merijumi-rigas-brivosta/.

  1. Предприятия Рижского свободного порта– четыре предприятия, переваливающие каменный уголь, установили оборудование для непрерывного мониторинга частиц PM10 и PM2.5; три предприятия используют измерительное оборудование типа DOAS для мониторинга концентраций бензола; одно предприятие установило оборудование для непрерывного мониторинга запахов. Данные мониторинга портовых предприятий используют сами операторы для слежения за концентрациями наблюдаемых загрязняющих веществ (главным образом PM и бензола), а также за направлением и скоростью ветра и для соответствующего регулирования производственного процесса. Информация не публикуется, однако раз в полгода предприятия подают отчеты о данных проведенного мониторинга в Государственную службу охраны окружающей среды и Рижское городское самоуправление.

На всех вышеуказанных 19 станциях мониторинга воздуха в Риге для измерения используются базовые (референтные) методы, предусмотренные стандартами, или другой равноценный метод анализа при помощи аппаратуры, имеющей сертификат соответствия, выданный аккредитованной лабораторией.

Требования к получению достоверных данных

Ответственность за создание сети мониторинга воздуха во всей стране и в Риге в частности, а также за получение достоверных данных с целью информировать общество и сообщать Европейской комиссии несет государственное общество с ограниченной ответственностью VSIA LVĢMC, подчиняющееся Министерству охраны окружающей среды и регионального развития.

Нормативный акт, содержащий условия относительно стандартных методов, валидирования данных и расположения мест отбора проб для оценки качества воздуха, – правила Кабинета министров № 1290 от 03.11.2009 «Правила о качестве воздуха», согласованные с Директивой № 2008/50/ЕС от 21.05.2008 о качестве воздуха и более чистом воздухе Европы, а также с Директивой (ЕС) № 2015/1480 от 28.05.2015.

Муниципальные станции мониторинга измеряют концентрации предусмотренных нормативными актами веществ, загрязняющих воздух и вредных для здоровья людей, в соответствии с установленными пограничными величинами и стандартами, поэтому станции дорогие и установить их во всех возможных местах загрязнения технически невозможно.

Альтернативы сети станций мониторинга воздуха

В поисках более дешевой и доступной альтернативы ДЖОС в 2018 году реализовал проект «Исследование качества воздуха в Риге на участках с недостающими данными с использованием беспроводной онлайн-сети датчиков». В центре Риги было установлено пять оснащенных датчиками беспроводных и энергетически автономных онлайн-устройств для оценки информации, получаемой такой сетью наблюдений за качеством воздуха, и ее качества или достоверности. Одна из систем была установлена на крыше контейнера станции мониторинга на улице Бривибас, 73 для сравнения параллельных измерений датчиками и референтным оборудованием. Еще четыре системы датчиков были установлены в разных местах в центре Риги, данные анализировались в два периода – с 12 июня по 16 августа 2018 года, а также в осенний сезон – с 25 октября по 25 ноября 2018 года.

Полученные результаты измерений показали признанный потенциал использования малых датчиков при расширении сети мониторинга, обеспечивающий измерения известной точности и темпорального разрешения, которые могут использоваться для оценки только после обработки специально подобранными алгоритмами, где существенное значение имеет температура воздуха.

Масштабные исследования аналогичного характера проводили также несколько команд исследователей, сравнивая микродатчики и коммерчески доступные низкозатратные датчики с референтным оборудованием.

Масштабное исследование провела исследовательская команда в рамках акции COST EuNetAir[1], которая выполняла сравнение 130 систем микродатчиков и референтного оборудования в реальных условиях. Согласно заключению, наилучшее совпадение результатов с результатами референтного оборудования показали датчики O3, CO и NO2, в то же время датчики твердых частиц и датчики SO2 продемонстрировали значительно худшие результаты.

Подобное исследование провели и ученые в рамках проектов Citi-Sense-MOB и Citi-Sense с использованием 24 идентичных коммерчески доступных низкозатратных датчиков, результаты которых сравнивались с результатами референтного оборудования[2]. Согласно заключению, репрезентативность датчиков меняется как во времени, так и в пространстве, поскольку зависит от состава воздуха и метеорологических условий. Репрезентативность датчиков меняется и от датчика к датчику, поэтому исследователи отмечают необходимость проводить контроль качества данных каждого датчика в отдельности. В исследовании сделан вывод, что невысокая точность низкозатратных датчиков пока не позволяет использовать их результаты в качестве основы для серьезных решений, однако такого рода данные обеспечивают относительную, общую информацию о качестве воздуха.

Результаты нескольких исследований обобщил Рай Аакаш (Rajs Aakašs)[3] (Rai et al., 2017), подчеркнув необходимость калибровки датчиков и применения сложных алгоритмов при обработке сигналов.

С учетом выводов, сделанных разными командами исследователей, а также в проекте, реализованном Рижским городским самоуправлением, и опыта других стран можно заключить, что низкозатратные датчики в настоящий момент еще не способны обеспечивать достаточно достоверные результаты.

Поэтому результаты мониторинга, полученные в проекте «Наш воздух», реализованном объединением «Город для людей», самоуправление и государственные учреждения использовать не смогут. Необходимо понимать, что измерения проводятся некалиброванными датчиками, которым не гарантировано надлежащее обслуживание. Согласно доступной информации, датчик нужно чистить через каждые два месяца, а данные регулярно калибровать, однако это возможно, только если рядом находится соответствующая стандартам станция мониторинга, которая измеряет PM2.5 и PM10.

При этом необходимо учитывать, что опубликованные данные кратковременных оперативных измерений могут предоставлять недостоверную информацию о реальной ситуации в конкретном месте и напрасно будоражить жителей, поэтому ЕК советует публиковать индекс качества воздуха PM2.5 и PM10 в виде средней скользящей 24-часовой концентрации.

Низкозатратные датчики мониторинга воздуха могут предоставлять общую информацию о качестве воздуха, однако на основании проведенных ими измерений нельзя принимать решения или планировать мероприятия по повышению качества воздуха.

[1] Borrego, C. et al., 2016. Assessment of air quality microsensors versus reference methods: The EuNetAir joint exercise. Atmospheric Environment 147, 246–263. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2016.09.050

[2] Castell, N. Et al. 2017. Can commercial low-cost sensor platforms contribute to air quality monitoring and exposure estimates? Environment International 99, 293–302. https://doi.org/10.1016/j.envint.2016.12.007

[3] Rai, A.C. et al. 2017. End-user perspective of low-cost sensors for outdoor air pollution monitoring. Science of The Total Environment 607–608, 691–705. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.06.266