К сети может присоединиться каждый желающий. Данные мониторинга находятся в открытом доступе - на сайте и в приложении AirMQ.
Координатор инициативы Minsk Smart City Михаил Дорошевич объясняет, почему важно следить за качеством воздуха и как то, чем мы дышим, влияет на наше здоровье. А автор проекта AirMQ Иван Бецун рассказывает о датчиках измерения качества воздуха и обновлениях в работе приложения.
Воздух, которым мы дышим
По данным ВОЗ загрязнение воздуха увеличивает риск развития респираторных заболеваний и является одним из основных источников повышенной смертности, в том числе и от Covid-19. Эта проблема не обошла стороной и Беларусь, где показатель смертности от болезней, связанных с загрязнением воздуха, является довольно высоким.
На уровень загрязнения влияют находящиеся в воздухе частицы. Их диаметр в 30 раз меньше человеческого волоса и состоят они из смеси золы, сажи, сульфатов и нитратов. Согласно ВОЗ норма концентрации этих PM2.5 частиц - 25 микрограмм на метр кубический.
Во время пандемии Covid-19 высокий уровень смертности наблюдался в районах с сильным загрязнением воздуха. Так, в районе Милана в Италии был отмечен высокий уровень смертности от коронавируса. Ситуация во многом была обусловлена тем, что показатель по качеству воздуха там один из самых худших в Европе.
The Guardian сообщает о том, что до пандемии загрязнение воздуха вызывало 40 000 ранних смертей в год в Великобритании, примерно столько же, сколько официальный показатель смертности от коронавируса в Великобритании на сегодняшний день.
В Беларуси мониторинг загрязненности воздуха осуществляет Республиканский центр по гидрометеорологии, контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды.
«Эта организация использует очень профессиональное дорогостоящие станции измерения, но их количество ограничено и этого не достаточно», - отмечает Михаил Дорошевич.
Сеть состоит из 18 станций онлайновых и около шестидесяти пунктов дискретного отбора, когда образцы воздуха отбираются через определенные временные интервалы и анализируются. Дискретный отбор не предусматривает получение данных автоматически в онлайн-режиме.
«Такой подход не дает полной информации и 18 онлайновых станций, на наш взгляд, тоже недостаточно для страны. Это одна из причин, почему мы занялись этой деятельностью, - говорит Иван Бецун. - С помощью менее точных, но дешевых устройств можно покрыть большую территорию с более высокой плотностью, получать гораздо более точные данные и определять источники загрязнения. Даже по тем данным, которые мы получили за это время, мы видим, как радикально меняется картина даже на расстоянии нескольких сотен метров, о чем показал первый опыт с Осмоловкой».
На сегодняшний день основными источниками загрязнения в Минске являются транспорт и крупные производства – индустриальный кластер в районе тракторного завода, моторного завода. При определенных условиях этот дым не уходит вверх в атмосферу, а может осаждаться на территории города. В середине и начале осени было зафиксировано четыре-пять таких ситуаций.
Первые замеры в Минске
Проект стартовал в 2018 году и развивался в рамках инициативы Minsk Smart City, в 2019 к проекту присоединились Экодом и партнеры из чешской организации Arnika.
Первые прототипы датчиков были установлены в Осмоловке. Квартал собирались передать инвесторам, чтобы возвести на месте исторических зданий бизнес-центры и многоэтажки. С помощью датчиков команда также хотела показать, что подобные Осмоловке старые кварталы более зеленые, качество воздуха там лучше и они необходимы для города.
Замеры качества воздуха проводились на улице Богдановича и в глубине квартала. На приведенном ниже графике отмечено количество выбросов в разные временные промежутки. Самые большие скачки PM 2.5 частиц наблюдаются на улице Богдановича - желтая, идущая вверх линия. И в новогоднюю ночь, когда запускали фейерверки - зеленая линия.
В апреле 2020 датчик был установлен на улице Киселева. Полученные данные показали, что количество твердых частиц заметно снизилось в этот период. Из-за пандемии люди стали уходить на самоизоляцию, работать дистанционно, и как следствие сократились поездки и количество транспорта.
Часть данных о состоянии воздуха в Минске удалось получить при сотрудничестве с Минским велосипедным обществом при помощи мобильных датчиков.
«Очень важно измерять качество воздуха тем, кто ведет активный образ жизни в городе - это велосипедисты, те, кто занимается бегом. Eсли вы перемещаетесь вдоль загруженных улиц, то уровень загрязнения там может быть настолько высоким, что принесет больше вреда. В таком случаем маршрут нужно прокладывать по зеленым зонам», - говорит Михаил Дорошевич.
Сейчас в Минске отслеживают ситуацию 17 датчиков. Приборы установлены и в других городах Беларуси: Брест, Могилев, Гомель, Гродно, Барановичи, Солигорск, Новополоцк, Речица. Всего к концу 2020 было инициализировано 114 датчиков, 53 установлено и на текущий момент около сорока из них ежедневно дают показания.
В начале 2021 планируется установить до 200 датчиков.
Технические особенности датчиков
После первых прототипов, которые были установлены в Осмоловке, команда AirMQ занялась дальнейшей разработкой. На текущий момент существуют следующие модели датчиков:
- датчик твердых частиц, фиксирующий температуру, влажность, давление; радиационный датчик на базе счетчика Гейгера;
- датчик газов электрохимического типа;
- мобильный датчик, питающийся от солнечных батарей и аккумулятора.
Радиационные датчики уже установлены в районах возле АЭС, также планируется установить датчики в районах, пострадавших от Чернобыльской аварии, - Гомельская и Могилевская области. Разработчики обещают, что вскоре датчики радиации появятся на основной карте и в приложении, где можно будет посмотреть их параметры, значение и историю.
«При установке датчиков мы стараемся размещать их не только в потенциально загрязненных местах, но для контраста и в чистых местах, чтобы можно было сравнивать, какие факторы могут вызывать конкретный тип загрязнения», - отмечает Иван Бецун.
На базе устройства можно дополнительно собирать и некоторые другие виды датчиков:
- электрохимические, которые позволяют отслеживать содержание в воздухе промышленных загрязнителей, газов от техногенной деятельности и автомобильного транспорта;
- металлооксидные датчики, для обнаружения летучих органических веществ, формальдегидов;
- датчики СО2, которые более актуальны для контроля воздуха внутри помещений.
«Мы активно стимулируем сообщество к самостоятельной сборке датчиков. У нас есть проекты, которые собирают энтузиастов и позволяют им размещать на карте свои датчики, и затем сообщать об их показаниях», - говорит Иван Бецун.
В процессе создания устройства команда AirMQ протестировала достаточно большое количество датчиков. Первыми были испытаны датчики пыли. В итоге остановились на тех, что используют метод лазерного рассеивания.
Внутри устройство содержит специальную закрытую от света камеру, где размещается лазер и фотодиод. Лазер подсвечивает поток воздуха, который прокачивается через камеру и пылинки, пролетающие через луч лазера, дают яркую вспышку.
Фотодиод фиксирует эту вспышку, а микропроцессор считывает количество таких вспышек и таким образом оценивает концентрацию пыли в единице воздушного объема. Такая технология позволяет получать значения пыли в прокачиваемом воздухе каждую минуту.
Что касается датчиков CO2, тут существует несколько технологий. Одна из них - не дисперсное инфракрасное излучение. Камеры с воздухом подсвечивается инфракрасным излучением, затем производится спектральный анализ. Такая технология дает достаточно точные показания.
Некоторые датчики определяют содержание углекислого газа, улавливая содержание летучих органических веществ в воздухе. Они компактнее и потребляют меньше энергии, но при этом могут определять совершенно другие вещества, чем углекислый газ. Один из таких датчиков зашкаливает, если рядом с ним почистить апельсин, поскольку он гораздо сильнее реагирует на органику, на эфирные масла, чем на углекислый газ.
Самые точные - электрохимические датчики. Их достоинство - достаточно высокая чувствительность, но в то же время они сильно зависят от температуры и влажности и требуют гораздо более сложной конструкции. Если не принять мер, чтобы эти параметры компенсировать, то они скорее будут измерять температуру, чем концентрацию газа.
Новая версия приложения AirMQ
На прошлой неделе было запущено бета-тестирование новой версии мобильного приложения для Android и планируется версия для iOS. В приложении полностью переделан дизайн карты и графиков, добавлена цветовая шкала для отображения показателей датчика, есть возможность просмотра графиков с ретроспективой до месяца.
Изначально приложение создавалось для того, чтобы инициализировать новый датчик и теперь эта процедура значительно упростилась.
Готовым к работе датчикам можно управлять самостоятельно: обслуживать, обновлять прошивку. Пользователь будет получать уведомления о работе устройства, например, в случае отключения от сети или превышения показателей.
Также в приложение Air MQ 1.2 добавилась новая функция - Дашборд, которая позволяет получить полную информацию о состоянии воздуха в определенной точке.
Команда AirMQ приглашает всех желающих принять участие в бета-тестировании. Для этого нужно удалить старую версию приложения, зайти в Google Play и в описании приложения в самом низу выбрать опцию - присоединиться. Более подробные шаги описаны по ссылке.