Виміряти, чим ми дихаємо: як в Україні працює громадський моніторинг повітря
Для розуміння стану повітря необов'язково запускати в космос супутники. Кожен з нас може взяти участь у зборі даних про його якість і допомогти як своєму місту, так і вченим усього світу
Пандемія коронавирусe, незважаючи на всі жахи, привела до поліпшення якості навколишнього середовища. З початком карантину в усьому світі NASA надала супутникові знімки, на яких видно, як сильно скоротився рівень забруднення повітря. Спочатку це стосувалося лише промислового Китаю, тепер цей ефект стосується всього світу. Значно вільніше стали відчувати себе дикі тварини, а фраза "Дельфіни повернулися в канали Венеції" вже стала мемом.
Але вже в квітні в багатьох містах України розпочався традиційний період спалювання сухостою. Велика пожежа сталася в Чорнобильській зоні відчуження, і викликане нею задимлення відчувалося навіть у Києві. Стихійні і рукотворні пожежі продовжують псувати якість повітря в багатьох точках України та інших країн.
Все це змушує задуматися про те, як ми можемо отримати дані про якість повітря, і головне — як їх застосувати для того, щоб зробити навколишнє середовище безпечнішим.
Шкідливо для людства, корисно для природи
Максим Сорока — вчений з Дніпра, PhD, науково-технічний експерт міжнародного проекту "Чисте повітря для України", який спонсорується чеської організацією "Арніка". Він допомагає розвивати мережу громадського моніторингу повітря. Максим каже, що вплив карантину на навколишнє середовище — очевидний, і масштаби дійсно вражають. При цьому, забруднення від великої промисловості, за великим рахунком, нікуди не зникло. Позитивний ефект, який ми спостерігаємо, викликаний саме зниженням нашого щоденного споживання.
"Наша лабораторія відстежує вже багато років зміст такого забруднювача як акролеїн в атмосферному повітрі міста Дніпро. Ми користуємося зараз унікальною можливістю, щоб подивитися, як змінився його зміст саме біля торгових центрів і точок з шаурмою. Я вам хочу сказати, що такого чистого повітря за показниками акролеїну не було в Дніпрі за всю історію спостережень. Ми чітко бачимо зараз, що інфраструктура міста — транспорт, мала промисловість, громадське харчування, відпочинок і т.п. зупинилися, і це різко привело до зміни якості атмосферного повітря. Це сигнал для екологів, унікальна можливість оцінити, наскільки забруднення пов'язане виключно з нашою культурою споживання, наскільки це впливає на якість навколишнього середовища".
Максим Сорока
Зворотний бік монети, за словами Максима, полягає в тому, що поточне поліпшення якості повітря пов'язане саме з вимушеними заходами і не є наслідком нашої еволюції: "Ми як суспільство ніяк до цього не дійшли, чи не еволюціонували у своїх споживчих можливостях. Отже, світові екологи, філософи і урбаністи кажуть, що як тільки закінчиться коронавірус, промислові підприємства і брудна економіка отримають шикарний карт-бланш. Вони зможуть пояснити будь-які свої дії тим, що ми повинні піднімати економіку і ми не готові зараз нічого очищати. І це лякає найбільше".
Звідки беруться дані?
Всі подібні спостереження засновані на отриманих за допомогою моніторингу даних. На сьогоднішній день дані про якість повітря надходять з трьох джерел. Перший — це супутники, що виробляють спектральний аналіз цілих шарів атмосфери. Саме таким чином NASA фіксували зниження забруднення повітря в Китаї. Друге джерело — це державні системи моніторингу повітря. В Україні, в більшості випадків, це не автоматизований моніторинг, тоді як, наприклад, в ЄС існує єдина мережа автоматичних станцій моніторингу. Вони в режимі онлайн передають показники стану повітря в різних містах Європи. Третє джерело — це громадський моніторинг. Саме цей напрям розвиває Максим і його колеги.
"За останні 4 роки, громадський альтернативний моніторинг атмосферного повітря зробив неймовірний стрибок вперед. За кількістю станцій і точок спостереження ми вже конкуруємо з міжнародними та державними системами. Саме такі громадські станції дають дуже цікаві для аналізу дані безпосередньо для локального контексту".
Перш за все, мова йде про станції громадського моніторингу, заснованих на IoT-технологіях. Такі станції дозволяють за допомогою електрохімічних, лазерних і металооксидних сенсорів вимірювати і оцінювати якість повітря. Проект "Чисте повітря для України", у якому бере участь Максим, підтримав ініціативу Eco-City — вона розробила компактні і якісні станції, які може встановити кожен.
"Це, по факту, коробка, всередині якої вбудовані модульні сенсори. Тут використовується лазерний сенсор на тверді зважені частинки, спеціальний металооксидний сенсор, який вимірює відразу температуру, тиск і вологість повітря.Також, можна встановити електрохімічні сенсори, які контролюють вміст озону, формальдегіду, оксиду азоту, чадного газу, аміаку і купу інших цікавих речовин. Все залежить від вашого бажання. Тут присутній захист від сонця, динамічних навантажень, захист передачі даних і протоколи шифрування. Громадський моніторинг йде вперед дуже великими темпами, і таким чином потихеньку захоплює світ. Я думаю, що через рік всі будуть дивитися дані саме громадського моніторингу".
Такі станції, незважаючи на свою компактність, лише трохи поступаються в точності дорогим і великим пунктам моніторингу. Кожен метод вимірювання має свій рівень невизначеності, і для державних сертифікованих станцій він становить плюс-мінус 25%. Вартість такої станції може сягати мільйона доларів. У компактній станції громадського моніторингу діапазон невизначеності становить 20-30% при вартості в 250 доларів. При цьому, такі станції дозволяють отримувати дуже важливі локальні дані. Розміщувати великі, "референсні" станції моніторингу в кожному районі — дорого і безглуздо. У масштабах міста куди розумніше мати пару великих референцних станцій і сотню маленьких станцій громадського моніторингу, які дають дані для моделювання розсіювання викидів.
"Так, власне кажучи, зараз робиться у Європі — це нормальна практика. Там є 3-4 референцних поста, і таких ось маленьких, як їх ще називають, трекінгових постів штук 100. Разом вони акумулюють такий великий обсяг даних, які можна статистично обробити і чітко зрозуміти не тільки кількість забруднюючої речовини в кожній частині міста, а ще і звідки воно прийшло, куди воно потім пішло і як воно поширювалося в часі і просторі".
Установка і налаштування подібних станцій відбувається досить просто. Перший пункт — це наявність Wi-Fi-з'єднання для передачі даних зі станції. Друге — мережа електроживлення для її роботи. Найскладніша умова — це безпосередня установка станції на кронштейні зовні будинку. "У нас в минулому році був двотижневий тур по всій країні, де експерти, вчені з перфораторами бігали по всій країні. Виявилося, що у дуже великої частини населення немає дрилі і перфоратора, а цю станцію потрібно встановлювати саме на кронштейн. Це забезпечує якість даних," — пояснює Максим.
Як тільки станція встановлена і підключена до інтернету і живлення, справа залишається за малим. За допомогою смартфона і простих інструкцій від виробника, кожен може запустити станцію, і за 15-25 хвилин вона отримає всі базові пакети і налаштування. Відразу після цього дані станції вже з'являються на картах моніторингу — локальних і міжнародних.
Суспільна наука і активізм
Європейське агентство з навколишнього середовища визнає такий вид моніторингу вкрай перспективним. У звіті 19-021 воно вводить поняття "Citizen Science", або ж "Public Science" — суспільна наука. Це можливість для кожної людини за допомогою таких станцій приєднається до світової мережі моніторингу і стати джерелом даних за місцем проживання. Ці дані передаються на міжнародні портали, обробляються науковим співтовариством і допомагають в подальшому готувати аналітику, звіти і формувати необхідні екологічні політики.
"Таким чином, люди отримують, скажімо так, не тільки вдосконалений термометр-барометр-пиломір за вікном, а й приєднується до міжнародної течії Public Science. Дуже часто до мене як до вченого звертаються люди і говорять: "Звідки нам дме?". А я кажу: "Звідки я знаю? Встановіть собі кілька станцій, допоможіть накопичити ось ці дані, ми їх опрацюємо і вже статистично скажімо: "Ось звідти". І тоді починається зовсім інша робота. Власне кажучи, кожен може приєднатися до цього і не тільки оцінювати якість повітря, але і відчувати причетність до міжнародної наукової спільноти, яке намагається зрозуміти, що ж з нашої навколишнім середовищем відбувається і як зробити його безпечнішим".
Громадський моніторинг корисний не тільки у формуванні абстрактних звітів і глобальних рішень, але і допомагає локальним співтовариствам вирішувати нагальні проблеми. Яскравий приклад — німецька організація Lüftdaten, яка виникла з еко-активістів і розробників. Вони збирали компактні станції громадського моніторингу та встановлювали їх у великій кількості в містах Німеччини. За 5 років роботи проект накопичив величезний масив даних, який показав, що походження деяких забруднюючих речовин пов'язано з великовантажні дизельним транспортом або теплогенеруючими установками. Це змінило внутрішню політику німецьких міст, де вже впроваджені відповідні регламенти — обмеження на проїзд автотранспорту. Ці ж дані допомогли пролобіювати нові стандарти якості очищувальних систем на промислових підприємствах.
Але подібні кейси існують не тільки в екологічно відповідальної Німеччини. Максим зазначає групу активістів із Запоріжжя, які за допомогою отриманих від станцій громадського моніторингу даних домоглися установки референсной пересувної лабораторії. Інший цікавий приклад — Солоницівка, передмістя Харкова.
"Минулого року там була встановлена всього одна станція моніторингу в рамках проекту — грошей більше не було. Але ця станція дозволила жителям побачити, наскільки брудним повітрям вони іноді дихають. Одна справа — коли їм просто смердить ввечері, а інша справа — коли вони побачили це у цифрах і зрозуміли, що є чітка періодичність, закономірність. Виявлення цієї закономірності започаткувало настільки інтенсивний діалог з місцевою владою і підприємствами, що вони вже вийшли на конструктивний рівень. Вони підозрюють, що забруднення йде від місцевого підприємства з виробництва фанери, і зараз жителі Солоницівки обговорюють покупку не тільки громадських станцій, але і установку референцної. І звичайно ж, вони вимагають, щоб підприємство модернізувало системи очищення — і місцеве підприємство теж думає, що треба б їх модернізувати. Тому що воно розуміє, що громадська думка вже сформована, і це потрібно робити".
"Наші перемоги ще попереду"
Максим каже, що дана система працює в Україні лише 2 роки — перші станції з'явилися в грудні 2018. Основна ж маса працюючих зараз станцій встановлена протягом 2019 року. Щоб вчені могли дати якісь об'єктивні висновки, їм потрібно проаналізувати дані як мінімум за рік — і тільки зараз науково-технічний комітет проекту "Чисте повітря для України" починає їх аналізувати. "Наші перемоги ще попереду," — говорить Максим.
Проект поширює інформацію про користь і важливість громадського моніторингу, і допомагає всім бажаючим приєднатися до нього. "Тим, у кого немає фінансової можливості, ми шукаємо гроші, щоб купити станцію. У минулому році було 25 таких станцій. В цьому році вже 10 закуплено, вони повинні поїхати в Нікополь і Харків, посилити відповідні міста. Плюс є паралельні ініціативи, які теж підключаються до системи Eco-City, яку ми свого часу допомогли розвивати. Є інформація, що в цьому році ще 100 станцій з'являться в Україні".
Найбільша проблема, пов'язана з такими станціями, полягає в їхньому обслуговуванні. Для зниження вартості, в них використовується дешева сенсорна частина. І хоча її точність досить висока, термін її експлуатації складає близько року — далі станцію потрібно відправити на тех. обслуговування для очищення або заміни сенсорів. "Ми вже бачимо, що деякі люди готові за рік накопичити ці 1000-1500 грн, щоб її через рік модернізувати і провести технологічне обслуговування. А деякі люди не готові. Основна маса станцій в Україні була встановлена восени минулого року, і вона дійсно дає найбільший масив даних. Тому вже цієї осені потрібно думати, як зробити технічне обслуговування. Є різні ініціативи, які встановлювали та виробляли такі станції, але тільки одна з них готова приймати ці станції назад і проводити технічне обслуговування. Радує, що це якраз та ініціатива, яку ми свого часу підтримали, виховали і вони є найкрутішими, на мою особисту думку", – говорить Максим.
Зараз громадські системи моніторингу активно розвиваються в усьому світі. Максим і його колеги ведуть розробку переносної станції, портативної і автономної. "Ми зможемо підійти до будь-якого забору, в будь-яке приміщення на будь-якій території і зробити моніторинг якості повітря. І це вже high-level, унікальний проект не тільки для України, але і для світу".
На жаль, як правило, такі розробки і проекти ніяк не підтримуються державою. "Мене завжди вражало, чому всі такі інновації не підтримуються. У мене як ученого виникає питання: на що у нас витрачається бюджет на екологічні дослідження, якщо всі ці розробки спонсоруються або людьми, або міжнародними донорами? Я думаю, що це питання потрібно піднімати нам всім, але це так — філософія".
А поки — кожен з нас може поцікавитися станом атмосферного повітря за допомогою наступних ресурсів:
- Європейське агентство по довкіллю збирає багато даних у країнах ЄС
- Air Quality Index показує дані про стан повітря зі станцій по всьому світу
В Україні дані по атмосферному повітрю показують:
Також проект SaveEcoBot доступний як безкоштовний чат-бот – скачати для зручного месенджера (Telegram, Messanger, Viber, Skype) можна за посиланням.
Фото arnika.org
Знай більше про екологію: підписуйся на ЕкоРубрику в Facebook и Telegram
