Sinds enkele jaren is er bij allerlei partijen veel aandacht voor inzet van goedkope sensoren voor luchtkwaliteit. Vanuit de Rijksoverheid is het RIVM Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu bezig met onderzoek naar gebruik van dergelijke sensoren. Dit is een innovatieprogramma dat we samen uitvoeren met andere kennispartijen, overheden, bedrijven en burgers. Het programma maakt geen deel uit van de huidige wettelijke monitoringtaken van het RIVM. In dit document wordt een korte schets gegeven van de huidige status van het onderzoek en de (on)mogelijkheden van sensoren voor luchtkwaliteit. De focus ligt op sensoren voor stikstofdioxide (NO2) en fijnstof (PM10/PM2.5).
Onderzoek naar sensoren
De belangrijkste eis aan sensoren is dat ze zinvolle informatie kunnen leveren over de concentraties in de buitenlucht. Ze moeten bij de heersende concentraties in de buitenlucht variaties kunnen laten zien. Sommige sensoren zijn betrekkelijk ongevoelig maar kunnen wel een signaal geven als de concentraties erg hoog zijn. Andere sensoren kunnen ook kleinere variaties in de concentraties meten. Net als officiële “referentie-apparatuur” hebben verschillende sensoren hun eigen karakteristieken, denk aan ruis, verloop van kalibratie, gevoeligheid voor andere stoffen en omstandigheden. Tot op heden zijn er voor stikstofdioxide en fijnstof nog geen goedkope sensoren bekend die voldoende gevoelig en stabiel zijn en ongevoelig zijn voor andere stoffen en omstandigheden. Het is dus zaak om van de huidig beschikbare sensoren te onderzoeken in welke mate ze bruikbaar zijn en hoe ze moeten worden gekalibreerd en ingezet. Het RIVM concentreert zich op enkele typen sensoren om daarvoor voldoende ervaring op te bouwen. Dat wil zeker niet zeggen dat er geen andere sensoren zijn die in principe bruikbaar zijn. Het is echter niet mogelijk om alle veelbelovende sensoren in detail in praktijksituaties te onderzoeken. Er zijn de afgelopen jaren verschillende nieuwe typen sensoren op de markt gekomen, vooral voor fijnstof. Indien die een grote stap vooruit zetten, in gevoeligheid of gebruiksgemak, zullen die zeker nader worden onderzocht. Op het kennisportaal (www.samenmetenaanluchtkwaliteit.nl) worden dergelijke nieuwe sensoren zo veel mogelijk besproken. Ook worden daar resultaten van onderzoek van anderen genoemd.
Stikstofdioxide (NO2)
Voor het meten van stikstofdioxide (NO2) zijn er momenteel slechts enkele sensoren bekend die bij heersende concentraties in de buitenlucht zinvolle metingen kunnen doen. De meeste sensoren zijn bedoeld voor industriële toepassingen, waarbij veel hogere NO2 concentraties voorkomen. Het RIVM gebruikt momenteel een sensor van de firma Alphasense (de B43F) in haar meetunits. Tests in de praktijk leren dat de sensoren individueel gekalibreerd moeten worden en in enkele maanden tijd aanzienlijk in gevoeligheid kunnen verlopen. Om dit te detecteren en corrigeren werkt het RIVM aan een systeem om de resultaten van sensoren gedurende nachtelijke uren te vergelijken met nabijgelegen officiële metingen of berekeningen. De onzekerheden bij deze “kalibratie op afstand” zijn groot. Zie de uitleg over het kalibratiesysteem voor sensoren van NO2.
Fijnstof (PM10 PM2.5)
De afgelopen jaren heeft het RIVM eerst veel getest met de Shinyei PPD42 en wordt nu vooral de Nova Fitness SDS011 veel gebruikt, mede omdat deze sensor ook in projecten buiten het RIVM veel gebruikt wordt. Op de markt van sensoren voor fijnstof zijn er de laatste jaren veel ontwikkelingen geweest. Momenteel zijn er veel kwalitatief gelijkwaardige sensoren te koop die met een ingebouwde laser de hoeveelheid deeltjes in de lucht meten. Ze meten dus niet direct de massa van fijnstof in de lucht (de officiële maat) maar tellen deeltjes en rekenen dat om naar massa, met aanzienlijke onzekerheden. Al deze sensoren registeren alleen deeltjes die groter zijn dan circa 0.3 micrometer terwijl emissies uit voertuigen en algemene verbranding (veel) kleiner zijn. Verder tellen ze vochtdruppels als deeltjes, waardoor er gedurende koude vochtige uren onrealistisch concentraties worden gerapporteerd. Momenteel wordt er door verschillende partijen gewerkt aan methoden om een betrouwbare correctie voor vocht te ontwikkelen.
Inzet van sensoren voor luchtkwaliteit
Een veel gestelde vraag is wat er nu allemaal wel of niet met de resultaten van goedkope sensoren voor luchtkwaliteit kan worden gedaan. Onderstaande tabel geeft enkele mogelijkheden en beperkingen. Met name voor juridische toepassingen, zoals normtoetsing, zijn resultaten van sensoren niet geschikt. Voor het RIVM kunnen de sensordata (op termijn) naar verwachting een nuttige aanvulling zijn voor de monitoring van luchtkwaliteit. Bij de inzet van sensoren moet worden bedacht dat het nieuwe technologie betreft die ook innovatieve toepassingen zal genereren. Veel van die toepassingen zullen in de loop van de komende jaren worden ontdekt.
Wat kan er momenteel met sensoren?
Sensoren kunnen, mits goed gekalibreerd, een indicatie geven van:
- de ruimtelijke verdeling van de gemiddelde luchtkwaliteit in een gebied;
- de relatieve (uurlijkse/dagelijkse) variatie van concentraties in de tijd;
- (in specifieke gevallen) de bijdrage van lokale bronnen;
- (in specifieke gevallen) het effect van (emissie)maatregelen.
Wat kan er momenteel niet met sensoren?
- De belangrijkste beperking is dat resultaten van sensoren door hun onzekerheden geen formele (wettelijke) status hebben, ze voldoen niet aan de door de EU gestelde kwaliteitscriteria. Waar nodig zal dit door het RIVM worden toegelicht.
- De resultaten van goedkope sensoren kunnen qua kwaliteit en zeggingskracht niet met officiële referentieapparatuur worden vergeleken.
Aandachtpunten
- Constante kalibratie van sensoren, door vergelijking met zowel officiële metingen als berekeningen, is noodzakelijk. De methoden voor kalibratie zijn nog in ontwikkeling en zullen de komende tijd dus nog veranderen.
- Ook na kalibratie blijft de onzekerheid in resultaten van sensoren aanzienlijk, met veel variatie per sensor. Gedetailleerde analyses van resultaten van individuele sensoren zijn in de meeste situaties dan ook niet zinvol.
- Ingeval van sensoren voor fijnstof is het belangrijk om te onthouden dat ze de kleinste fijnstofdeeltjes, zoals bijvoorbeeld afkomstig uit verbrandingsprocessen, niet kunnen meten.
- De bruikbaarheid van sensordata neemt toe als de data van meerdere sensoren gezamenlijk wordt bekeken. Dat geldt ook voor het combineren van de sensordata met officiële meetgegevens en/of berekeningen.
- In specifieke projecten, waarbij resultaten van sensoren worden geijkt en gecombineerd, kunnen de sensoren, ondanks alle in deze notitie genoemde beperkingen en aandachtpunten, zeker nuttige resultaten opleveren voor zowel burgers als overheden.
Burgersensoren helpen bij meten smog door Paasvuur
Publicatiedatum 01-07-2019 | 11:22
Het RIVM Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu experimenteert met het gebruik van burgermetingen als aanvulling op de officiële Nederlandse luchtkwaliteitskaarten. Op eerste Paasdag kregen we dankzij de aanvullende informatie van burgerwetenschappers een zeer nauwkeurig beeld van de smog door Paasvuren.
Door het aansteken van Paasvuren, vooral in Duitsland, was er sprake van een duidelijke verhoging van de fijnstofconcentraties, die zich langzamerhand over het noorden en oosten van Nederland uitbreidde. Op sommige plekken was de luchtkwaliteit ‘zeer slecht’. Dit betekent dat er fijnstofconcentraties werden gemeten van meer dan 100 microgram per kubieke meter lucht.
Door het toevoegen van sensordata aan de uurkaarten, kregen we de verspreiding van de ‘fijnstofwolk’ goed in beeld.
https://www.samenmetenaanluchtkwaliteit.nl/nieuwsbrief?id=101500-317-11535&pid=8581
Het toevoegen van burgermetingen is een mijlpaal voor de samenwerking tussen RIVM Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu en burgerwetenschappers. Tot nu toe werden de data alleen weergegeven op het experimentele dataportaal, dat RIVM in 2017 lanceerde. Daarnaast heeft het RIVM nu ook een uurkaart, waarin burgermetingen met de officiële metingen worden gecombineerd.
Officiële metingen
Het RIVM berekent de officiële uurkaarten voor de stoffen stikstofdioxide (NO2), fijnstof (PM10) en ozon (O3). De metingen van officiële stations zijn de basis voor de berekeningen. Deze gegevens voeden een rekenmodel waarvan de resultaten elk uur worden geijkt aan de metingen in het Landelijk Meetnet Luchtkwaliteit en regionale meetnetten (o.a. van de milieudienst Rijnmond DCMR en GGD Gemeentelijke/gewestelijke gezondheidsdienst Amsterdam).
De resultaten van zowel de metingen als van de berekeningen worden elk uur getoond op luchtmeetnet.nl en in de app Mijn Luchtkwaliteit.
Sensordata van burgers
Naast officiële metingen krijgt het RIVM ook heel veel sensordata binnen. Deze data komt veelal van burgers die zelf de luchtkwaliteit meten met goedkope (fijnstof)-sensoren. Hoewel sensordata minder betrouwbaar zijn dan officiële meetdata, kunnen grote aantallen sensoren wel degelijk nuttige informatie over de luchtkwaliteit geven. Het RIVM experimenteert daarom al een tijdje met het toevoegen (‘assimileren’) van sensordata (in dit geval fijn stof) aan de uurkaarten. We verwachten dat we hierdoor een gedetailleerder beeld krijgen van de lokale luchtkwaliteit.
Toekomstige toepassingen
Sensordata van burgers verrijkt dus de officiële metingen en berekeningen van het RIVM. Daarom onderzoekt het RIVM hoe we deze sensordata nog beter kunnen inzetten. Zo ontwikkelen we algoritmes om sensordata te kalibreren, bijvoorbeeld door te corrigeren voor luchtvochtigheid. Voor een uurlijkse kalibratie van de stofsensoren in Nederland wordt bijgehouden hoe de resultaten van sensoren in de buurt van officiële meetpunten zich daartoe verhouden. Met voldoende vergelijkingen tussen groepen sensoren en officiële metingen kan een effectieve uurlijkse kalibratie voor de sensoren worden geschat.
In elke uurlijkse analyse wordt verder bijgehouden welke sensoren in dat uur zinvolle data leveren. Na verloop van tijd wordt hiermee duidelijk welke sensoren meer dan gemiddeld uitval vertonen of afwijkende waarden geven. Dit kan als kwaliteitsindex van de sensoren worden gebruikt. Hierdoor hopen we de uurkaarten continue te verbeteren en hiermee een nog betrouwbaarder beeld van de actuele luchtkwaliteit te geven. Het Samen Meten van de luchtkwaliteit heeft dus zeker meerwaarde!
De experimentele uurkaart is hier te vinden: https://samenmeten.rivm.nl/uurkaart/index-pm10-sensoren.php
Sensoren in Borne
In Borne staan ook enkele sensoren voor het meten van fijnstof.
De resultaten kunt u zien door het aanklikken van de volgende Link:
https://samenmeten.rivm.nl/dataportaal/
Je kunt invullen voor welke gemeente je de resultaten zichtbaar wilt maken onder het vakje Focus op gemeente.
Je kunt dan aanklikken waarvan je de gegevens wilt hebben, PM10, PM2,5, maar ook meten Palmes buisjes, die staan op LTD 6345.
De andere die wij hebben geplaatst is nr. LTD 1497 die meet alleen de fijnstof PM 10 en Pm2,5.
De derde, LTD 5563 meet alleen fijnstof.
Deze site wordt ondersteund door het RIVM en is dus gevalideerd.
Een andere site vindt je onder https://netherlands.maps.luftdaten.info/#11/52.3379/6.8774
Daar kun je klikken op de zeskantjes op de kaart
Deze wordt bijgehouden door de Duitse stichting Luftdaten.
Nadat je een zeskantje van je keuze hebt aangeklikt verschijnt rechts een veldje "sensor" en PM10 .
Klik op het nummer onder het woord sensor en dan verschijnt een grafiek van de laatste 24 uur en daaronder een verloop over de laatste 6 dagen.
Nu bereikt het de norm van 40 mu gr/m3 al. Als we weer de winter ingaan zul je verbaasd zijn, er zitten dan uitschieters bij tot 100 en meer.m