Niskokosztowe czujniki pomiaru jakości powietrza coraz częściej pojawiają się w gminach i miastach i wykorzystywane sa do oceny powietrza. Czy można ufać ich wskazaniom? Krakowski Alarm Smogowy we współpracy z władzami Województwa Małopolskiego, Głównym Inspektorem Ochrony Środowiska, Akademią Górniczo-Hutniczą w Krakowie, Gminą Rabka-Zdrój i Gminą Dobczyce przeprowadził badanie czujników niskokosztowych. Poniżej prezentujemy podsumowanie badń.

Podsumowanie wyników badań pomiarów porównawczych

W ostatnich dwóch latach niezwykle wzrosła popularność czujników niskokosztowych służących do pomiaru zanieczyszczeń powietrza. Na rynku pojawiają się urządzenia, które nie zostały jednak zbiorczo zweryfikowane pod względem jakości sporządzanych pomiarów. W celu sprawdzenia przydatności niskokosztowych czujników jakości powietrza zawiązano porozumienie pomiędzy: władzami Województwa Małopolskiego, Głównym Inspektorem Ochrony Środowiska, Akademią Górniczo-Hutniczą im. Stanisława Staszica w Krakowie, Gminą Rabka-Zdrój, Gminą Dobczyce oraz Stowarzyszeniem Krakowski Alarm Smogowy. Jego przedmiotem było przeprowadzenie  pomiarów porównawczych urządzeń  metodą referencyjną.

Pomiary porównawcze przeprowadzono w dwóch edycjach. Pierwsza edycja odbyła się w okresie 15.02.2017 – 20.06.2017 w Rabce-Zdroju, a druga w Dobczycach okresie 01.12.2017 – 15.03.2018.

Uczestnicy badania

By wyniki badania były miarodajne, w miejscu dokonywania pomiarów Krajowe Laboratorium Referencyjne i Wzorcujące Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska zainstalowało profesjonalne urządzenia pomiarowe oraz poborniki pyłu, w celu określenia za pomocą metody referencyjnej stężeń pyłu PM10 i PM 2.5. Wyniki poszczególnych urządzeń odnoszone były więc do wyników, które są najbardziej miarodajne zgodnie z obowiązującym stanem wiedzy i dostępną technologią.

W pierwszej edycji pomiarów wzięło udział 5 podmiotów:

1. Elkomp Jacek Kędzioła,
2. Envimet Services Sp. z o.o.,
3. Politechnika Warszawska (Artur Badyda, Bogdan Dziadek, Mariusz Rogulski),
4. Solutions for Technology Sp. z o.o.,
5. Tetabit Sp. z o.o.

W drugiej edycji pomiarów wzięło udział 7 podmiotów:

1. Airly Sp. z o.o.,
2. OMC Envag Sp. z o.o.,
3. Far Data Sp. z o.o. Spółka Komandytowa,
4. Politechnika Warszawska (Artur Badyda, Bogdan Dziadek, Mariusz Rogulski),
5. Tetabit Sp. z o.o.,
6. Zakład Elektroniki Vidiaq,
7. Xorbit.

Każdy z uczestników dostarczył na miejsce przeprowadzenia pomiarów po dwa egzemplarze urządzeń pomiarowych. Ich obowiązkiem było wysyłanie godzinowych i dobowych  wartości stężenia pyłu zawieszonego PM10, a w drugiej turze także PM2.5.

Wyniki pomiarów zostały przeanalizowane zgodnie z metodyką stosowaną podczas wykazywania równoważności z urządzeniami referencyjnymi.

Wyniki

Czujniki jakości powietrza oceniano pod względem następujących kryteriów:

1. Kompletność przesyłanych danych.
2. Zgodność wyników pomiędzy dwoma testowanymi urządzeniami tego samego typu.
3. Zgodność wyników pomiędzy badanym urządzeniem a wartościami wskazanymi przez urządzenie referencyjne (profesjonalne urządzenie pomiarowe Krajowego Laboratorium Referencyjnego i Wzorcującego Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska.

Ad. 1 Kompletność przekazywanych danych wahała się od 50 do 100%. Podkreślić jednak należy, że na kompletność danych składał się nie tylko fakt, czy dane urządzenie dokonywało pomiaru konkretnego zanieczyszczenia, ale również fakt, czy uczestnik badania odpowiedzialny za regularne przesyłanie danych, faktycznie dostarczył je na czas na serwer. Jeżeli nie przesłano wymaganych informacji w wyznaczonym przez regulamin terminie, pomiar nie był brany pod uwagę, co miało wpływ na końcowy efekt badań.

Ad.2 W większości przebadanych urządzeń zanotowano rozbieżności w wynikach pomiarów dla dwóch takich samych urządzeń (tego samego rodzaju pochodzących od danego producenta). Dla stężenia pyłu PM10 wyniosła ona od 2 μg /m³ do 20 μg /m³, a w przypadku wysokich stężeń (powyżej 30 μg /m³) nawet do 40 μg /m³. Otrzymane wyniki prowadzą do wniosku, że nawet stosując urządzenia pomiarowe (czujniki) jednakowego typu otrzymane wartości stężeń pyłu zawieszonego mogą się od siebie różnić.

Ad.3 Większość testowanych urządzeń podczas pomiarów wskazywała wartości odbiegające od metody referencyjnej. Dopiero zastosowanie kalibracji pozwoliło uzyskać znacznie lepszą zgodność. Prowadzi to do wniosku, że urządzenia do pomiaru pyłu powinny być kalibrowane do wskazań oficjalnych stacji pomiarowych WIOŚ w warunkach zapewniających szeroki zakres stężeń (przynajmniej w zakresie 0 – 100 μg/m3).

Jednym z wniosków badania jest, że żadne z urządzeń nie spełniło wszystkich kryteriów, które dawałyby możliwość wykorzystania ich do oceny jakości powietrza w rozumienia prawa krajowego i Unii Europejskiej. Oznacza to, że nie mogą one zastąpić oficjalnych stacji pomiarowych WIOŚ. Aczkolwiek część urządzeń można wykorzystywać do celów edukacyjnych lub informacyjnych. Dzięki niskokosztowym czujnikom możemy dowiedzieć się czy zanieczyszczenie powietrza jest w danym miejscu i czasie wysokie, średnie czy niskie. Bardziej precyzyjne dane liczbowe nie są jednak do końca spójne z danymi prezentowanymi przez WIOŚ.

Na co zwracać uwagę przy zakupie?

Przeprowadzone pomiary i współpraca z ekspertami w zakresie pomiarów jakości powietrza, umożliwiły sformułowanie podstawowych wskazówek dla osób i podmiotów, które będą decydowały o zakupie niskokosztowych sensorów pyłu:

• Przy wyborze czujnika do pomiaru stężenia pyłu zawieszonego zaleca się dopytać producenta o zgodność wyniku pomiaru między urządzeniami producenta. Wartość taka powinna się znaleźć w specyfikacji handlowej i być podstawą do reklamacji. Wartość tego parametru można łatwo sprawdzić umieszczając dwa czujniki producenta w bezpośrednim sąsiedztwie. Brak zgodności między urządzeniami producenta (np. dla wartości średniej dobowej) powinien być uzgodniony w momencie zakupu jako podstawa do reklamacji.
• Wskazane jest dopytać producenta o niepewność pomiaru średniej dobowej. Brak takiej informacji w specyfikacji produktu powinien być niepokojący, ponieważ sugeruje, że producent nie zna tego parametru. W trakcie procedury zakupu powinien zostać również ustalony sposób weryfikacji tego parametru z rzeczywistością, pozwalający na reklamację urządzenia. Najprostszym sposobem na weryfikację danych z zakupionego urządzenia jest umieszczenie urządzenia w bezpośrednim sąsiedztwie urządzenia referencyjnego (np. oficjalnej stacji monitoringowej WIOŚ). Procedura reklamacji powinna jednak zostać omówiona z producentem już w fazie zakupu.
• W momencie planowania zakupu wskazane jest dopytanie producenta o procedurę kalibracyjną, jakiej są poddawane sprzedawane czujniki oraz starać się o jakąkolwiek dokumentację potwierdzającą proces kalibracji. Urządzenia do pomiaru pyłu powinny być kalibrowane w warunkach zapewniających szeroki zakres stężeń (przynajmniej w zakresie stężeń 0-100 μg/m³). Wskazane jest kalibrowanie każdego czujnika oddzielenie względem urządzenia referencyjnego przynajmniej raz w roku. Częstsze przeprowadzanie kalibracji wpłynie korzystnie na jakość pomiarów. W momencie uzgadniania zakupu wskazane jest omówienie z producentem możliwości dokonania takiej kalibracji po roku użytkowania w cenie zakupu. Należy jednak zwrócić uwagę, że taka kalibracja powinna być wykonana dla odpowiedniego (szerokiego) zakresu stężeń.
• Przy wyborze urządzenia pomiarowego należy upewnić się, czy producent przewidział w konstrukcji urządzenia element kondycjonujący próbkę powietrza przed pomiarem, w celu podgrzania jej powyżej punktu rosy. Funkcjonalność ta jest szczególnie ważna w okresie jesienno-zimowo-wiosennym. Powietrze przed badaniem powinno być pozbawione wilgoci (analizator nie odróżnia czy w powietrzu jest kropelka wody czy cząstka pyłu zawieszonego, dlatego bez kondycjonowania próbki, przy dużej wilgotności, analizator może istotnie zawyżać wynik).
• W celu reprezentatywnego określenia stężenia pyłu zawieszonego wskazane jest odpowiednie zamontowanie czujnika. Przepływu powietrza wokół czujnika nie powinny ograniczać żadne przeszkody (w promieniu co najmniej 270° lub 180° w przypadku pomiarów zlokalizowanych przy linii zabudowy). Czujnik na ogół powinien być położony w odległości kilku metrów od budynków, balkonów, drzew i innych przeszkód. W przypadku pomiaru jakości powietrza na linii zabudowy czujnik powinien być zamontowany co najmniej 0,5 m od najbliższego budynku.  Zasadą ogólną jest, że czujnik znajduje się od 1,5 m (strefa oddychania) do 4 m powyżej poziomu gruntu. W niektórych wypadkach konieczne może okazać się umieszczenie go wyżej niż 4 m, zwłaszcza gdy czujnik ma być reprezentatywny dla większego obszaru. Aby uniknąć bezpośredniego zasysania substancji przed ich dostatecznym zmieszaniem z powietrzem, nie umieszcza się czujników w bezpośrednim sąsiedztwie źródeł emisji zanieczyszczenia.
• W odniesieniu do pomiaru oddziaływania transportu czujniki niskokosztowe powinny być oddalone o co najmniej 25 m od granicy głównych skrzyżowań (na których krzyżują się drogi o największym natężeniu ruchu i które przerywają przepływ ruchu drogowego oraz powodują emisje inne niż pozostała część drogi). Jednocześnie punkt ten nie powinien być oddalony więcej niż 10 m od krawężnika. Lokalizacja zbyt blisko skrzyżowania mogłaby dać obraz niereprezentatywny dla danej drogi, zatrzymywanie i ruszanie z miejsca podwyższa emisję ale nie odpowiada wartości typowej dla całej drogi.
• Jeśli czujnik w czasie pomiaru dokonuje zmiany stężenia zanieczyszczenia, to należy unikać ponownego zasysania przez czujnik powietrza raz zmierzonego.
• Wyniki otrzymane za pomocą czujników nie pozwalają na ich używanie w ramach oficjalnych procedur ogłaszania poziomów informowania lub poziomów alarmowych pyłu PM10. Biorąc pod uwagę powyższe, pomimo obecności czujników niskokosztowych w bezpośrednim sąsiedztwie miejsca zamieszkania, należy zwracać uwagę na wyniki prezentowane przez oficjalne stacje Państwowego Monitoringu Środowiska oraz komunikaty Wojewódzkiego Centrum Zarządzania Kryzysowego dotyczące jakości powietrza. Część czujników pomimo istotnych niepewności można wykorzystywać do celów edukacyjnych lub informacyjnych.
• PEŁNY RAPORT MOŻNA POBRAĆ TUTAJ