Ile są warte pomiary jakości powietrza dokonane czujnikami niskobudżetowymi?

Tradycyjnie w okresie jesienno - zimowym, szczególnie w sezonie grzewczym w czasie występowania niskich temperatur oraz wyżu z inwersją osiadania, głośno się robi na temat pomiarów jakości powietrza w Polsce. W ostatnich latach nastała moda na czujniki niskobudżetowe, co ma ewidentny związek z nagłośnieniem w mediach problemu smogu. Cena czujników jest na tyle atrakcyjna, że w zasadzie większość osób może sobie pozwolić na ich zakup. Warto jednak zauważyć, że wbrew temu co się mówi, jakość powietrza w Polsce ulega systematycznej poprawie. Zmieniła się jednak świadomość społeczna w postrzeganiu problemu i to wystarczyło, aby narosło kilka mitów.

Niskobudżetowe czujniki jakości powietrza zainstalowane w sieci LookO2

Jeden z mitów dotyczy mierzenia jakości powietrza, a konkretnie koncentracji pyłu zawieszonego PM2.5 i PM10. Z tego powodu pojawiają się nawet teorie, jakoby GIOŚ i podlegające mu regionalne WIOŚ zaniżały wyniki albo specjalnie blokowały strony internetowe w czasie epizodów smogowych. Niestety, interpretacja wyników uzyskanych przy użyciu prostych czujników wymaga podstaw z fizyki atmosfery, a z tym bywa różnie.

-„Czujniki niskobudżetowe, to tak naprawdę detektory optyczne mierzące rozpraszane światło (emitowane przez diody LED lub diody laserowe) na drobinach znajdujących się w powietrzu. Na podstawie intensywności światła rozproszonego oraz z wykorzystaniem teorii Lorenza-Mie (rozpraszanie na jednorodnych cząstkach sferycznych) wyznaczane są rozmiary cząstek i/lub ich masa (koncentracja masy). Zagadnienie to nie jest proste i wymaga wielu założeń, które mogą rożnie sprawdzać się w zależności od rodzaju aerozolu. Z tym jednak użytkownicy nie spotykają się bo cały algorytm jest zaimplementowany w czujniku. Dodatkowym problemem jest stabilność przepływu powietrza przez komorę pomiarową. Większość tanich czujników nie ma przepływomierza. Po drugie jak wiadomo część pyłu zawieszonego (aerozolu) jest higroskopijna to znaczy zgodnie z prawem Raoulta obniża prężność pary nasyconej, co powoduje kondensację w wilgotności względnej znacznie poniżej 100%. Prowadzi to do wzrostu higroskopijnego cząstek a w konsekwencji ich masy”- wyjaśnia dr hab. Krzysztof Markowicz z IGF UW.

Pomiary jakości powietrza dokonane czujnikiem laserowym w Rzeszowie. Dane: DobraPogoda24, 04.11 br.

W ramach standardowego monitoringu PM10 i PM2.5 wymaga się aby wilgotność względna nie przekraczała 50%. Taka sytuacja oznacza, że mierzony pył jest w zasadzie suchy. W przypadku prostych czujników w sezonie grzewczym, założenie to praktycznie nie jest spełnione.

Przykładowo, typowy wzrost higroskopijny aerozolu pomiędzy wilgotnością 50 a 95% wynosi rzędu 1.5-2 - to znaczy, że cząstki przy wilgotności 95% są o tyle razy większe. Oczywiście taka sytuacja przekłada się na wzrost masy, od 3.3 do 8 razy. Wynika z tego, że możemy mieć w tym przypadku wielokrotne zawyżenie wartości rzeczywistej. Na ogół jednak przekłamanie czujnika jest mniejsze, bo powietrze częściowo jest ogrzewane w środku czujnika, a drobiny w pewnym stopniu odparowują. Niemniej, pomiar jest bardzo trudny i dostępne czujniki na rynku nie powinny być używane dla wilgotności powietrza powyżej 70-80%. To oznacza, że o tej porze roku mamy bardzo niewiele takich momentów. Alternatywnym rozwiązaniem dla czujników niskobudżetowych, jest zastosowanie ogrzewania przed dokonaniem pomiaru. Dzięki takiemu zabiegowi obniży się wilgotność względna powietrza, a to z kolei wpłynie na lepszą precyzję pomiaru.

Ważnym czynnikiem wpływającym na pomiary jest również umiejscowienie czujnika. Powinno to być miejsce przewiewne i niezasłonięte z żadnej strony na wysokości 1,5 - 2 m (wysokość na której najczęściej oddychamy).

Po spełnieniu warunków odpowiedniego umiejscowienia oraz zastosowania dodatkowego ogrzewania, pomiary mogą być zbliżone do oficjalnych, ale nadal dane te mogą jedynie służyć do celów informacyjnych. Pomiary z naszego czujnika sprawdzisz tutaj