Luftkvalitet er i de senere år for alvor kommet på verdensdagsordnen, og det ikke uden grund. Ifølge Verdenssundhedsorganisationen (WHO) dør 8 millioner mennesker årligt en for tidlig død på grund af luftforurening, og alene i Danmark drejer det sig om cirka 3000 mennesker. På verdensplan er de helbredsmæssige omkostninger vurderet til 30 billioner kroner, og hertil kommer desuden miljømæssige omkostninger.

I det EU-støttede projekt AEROMET arbejder forskere i disse år på at forbedre målekapaciteten af den luftbårne forurening, og her nærmer man sig en lille revolution af feltet. Nye små og billige sensorer har nemlig vist sig at kunne bidrage til den luftmonitorering, der tidligere har været forbeholdt miljøagenturer og forskningsstationer.

Et mere detaljeret luftkort

AEROMET-projektet er et samarbejde mellem nationale metrologiinstitutter i de involverede lande, og Danmark bidrager med deltagelse fra Dansk Fundamental Metrologi, DFM.

Luftforureningen kommer især fra transport- og industrisektoren i form af bl.a. NO_x og luftbårne partikler med en diameter på under 2.5 µm (particulate matter, PM2.5). I et helbredsperspektiv er særligt PM2.5-forureningen vigtig, da denne type forurening ifølge WHO står for 90 procent af de relaterede dødsfald. Derfor satte DFM sig for at teste den nye type PM2.5-sensorer, og resultaterne giver nye muligheder for at kortlægge luftforurening.

Hvor miljøagenturer og forskningsstationer benytter sig af metoder, der er nøjagtige og pålidelige, stiller de også store krav til udstyret, der kræver vedligehold og teknisk ekspertise. De små sensorer kræver mindre vedligehold og er generelt gode til at gengive udviklingen af luftforureningen, men de har problemer med at måle det totale antal partikler. En fremtidig løsning kunne derfor bestå af et netværk af disse billige sensorer suppleret med dyrere løsninger ved udvalgte steder. Samkørsel af data kan derefter give et mere retvisende billede af luftkvaliteten med en hidtil uset rumlig og tidslig opløsning.

Danmark er bagud på målinger

Bevågenheden af forureningens negative indvirkning på folkesundheden blandt befolkningerne i især Kina og Indien har været stærkt stigende de seneste år, fordi visse områder i de to lande har stor befolkningstæthed og tung industriel produktion med katastrofal luftforurening til følge. Den faldende pris på sensorerne har gjort dem tilgængelige for privatpersoner, som derfor er begyndt at opsætte deres egne målestationer.

Dette blev bl.a. udnyttet i projektet hackAIR i EU, der lavede guides til hjemmebyggede luftmålere samt fungerede som en platform til indsamling og visualisering af data i perioden 2016-18. Ligeledes har det europæiske rumfartsagentur ESA i maj 2019 afholdt en uges workshops i forbindelse med deres Living Planet Symposium 2019 i Milano, hvor de gav skoleelever fra området muligheden for at bygge og indsamle data fra deres egne målestationer baseret på en Raspberry Pi og tilgængelige, kommercielle sensorer.

I Danmark har ingen af disse initiativer dog slået rod i befolkningen. Tager man et kig på de forskellige kort over luftmålingerne (f.eks. http://airindex.eea.europa.eu/), ses det tydeligt, at vi halter langt bagefter de fleste andre europæiske lande i at monitorere vores luftkvalitet. EU har senest med National Emissions Ceiling-direktivet fastlagt, at netop overvågning af luftkvaliteten er en essentiel del af at få forureningen under kontrol. DFM’s målinger viser, at de billige sensorer har potentiale til at spille en afgørende rolle i at løse denne udfordring i fremtiden.

Pålidelige målinger kræver kalibrerede instrumenter

De undersøgte modeller, der koster omkring 20 dollar, er en Plantower PMS7003 og en NOVA SDS021, som begge måler PM2.5 ved at analysere det samlede, spredte lys fra den gennemstrømmende luft. Tællerne blev testet ved, på samme tid, at måle luftbårne polysterenkugler med en kendt størrelsesfordeling med de to tællere samt DFM’s kalibreringsopstilling. Resultatet kan ses i Figur 1 og 2.

Som det fremgår måler de billige partikeltællere generelt en for lav koncentration af PM2.5, men hvor PMS7003 svinger meget og især har problemer ved lave partikelkoncentrationer, måler SDS021 konstant omkring 80 procent af den egentlig værdi. Begge tællere gengiver til gengæld tendensen i partikelkoncentrationen rimelig godt. Dog er en forudgående kalibrering af de billige partikeltællere nødvendig for at kunne opnå pålidelige resultater.

Figur 1: Sammenligning af partikeltællere med DFM’s kalibreringsopstilling. Til venstre ses en absolut måling med 5x forstørrelse af usikkerhedsfanerne. Til højre ses det tilsvarende data normeret til DFM’s måling.