billige målemetoder (low-cost sensorer) (luftforurening)

Low-cost sensorer til luftforurening er enheder, der er økonomisk overkommelige og designet til at måle luftens indhold af forskellige forurenende stoffer. Disse sensorer gør det muligt at udføre målinger i flere områder og i flere sammenhænge, end det er muligt med større, mere avancerede og dyrere former for udstyr. Mange instrumenter baseret på low-cost sensorer kan anvendes af almindelige borgere uden specialviden på området. Desuden kan en række af disse instrumenter nemt anskaffes og opsættes hurtigt, fx til måling af indendørs luftkvalitet. Udfordringerne ved low-cost sensorer ligger hovedsagelig i præcision og nøjagtighed i målingerne, variation mellem sensorer af samme type, samt indflydelsen af helt lokale forhold på hvordan den enkelte sensor fungerer. En række low-cost sensor-baserede instrumenter til fx indendørs målinger angiver ikke egentlige koncentrationer af luftforurening, men giver i stedet en indikation af lav, middel eller høj forurening.

Der findes forskellige typer af low-cost sensorer med meget forskellig udbredelse og anvendelse. Vi kan opdele i to hovedgrupperinger:

Siden 1970'erne har det været almindeligt at anvende billige målemetoder inden for luftforureningsstudier. Disse metoder inkluderer opsamling af gasser på absorberende materiale, såsom små badges eller rør, som efterfølgende analyseres i laboratorium. En udfordring ved mange af disse metoder er tidsopløsningen i målingerne. Der skal typisk opsamles ganske store mængder luftforurening for at opnå en præcis måling. Selv når målingerne foretages på stærkt forurenede steder, så skal der normalt opsamles forurening på et absorberende materiale over mange timer eller dage for at få materiale nok opsamlet til, at der kan foretages en analyse med god præcision. Samtidig kræver disse metoder betydelig arbejdstid til opsætning, nedtagning og analyse af prøverne. Til gengæld er disse typer af low-cost målemetoder typisk stabile og pålidelige, og præcisionen i målinger er veldokumenteret.

Siden 2010 er en række nye typer af billige og automatiske målemetoder udviklet til brug inden for både gas- og partikelmålinger. Dette inkluderer elektrokemiske sensorer og metaloxid sensorer til gasmålinger, samt små lasersensorer til partikelmålinger, som anvendes til at estimerer massen af fine og grove partikler i luften.

Siden slutningen af 2010'erne er der etableret en række målenetværk baseret på low-cost sensorer i en række lande verden, især i Europa. Fordelene ved disse netværk er åbenlyse: man får mange lokaliteter med online målinger (man får et tilgængeligt resultat med det samme)med høj tidsopløsning. Derved er det muligt at dække for eksempel et helt byområde med et tæt netværk af målestationer.

Udfordringerne ligger i måleusikkerheder ved disse målinger. Low-cost sensorer er uensartede, og det kræver derfor individuel test og kalibrering af hvert enkel sensor (se de efterfølgende afsnit om de enkelte målemetoder under udarbejdelse), hvis disse instrumenter skal give nogen lunde rigtige koncentrationsniveauer. Man har set netværk, hvor der foretages automatiske kalibreringer af hele netværk ved efterbehandling af data på computer. Dog giver denne fremgangsmåde ikke altid en korrekt kalibrering på grund af variationer i sensorernes placering og produktion.

Selv med omhyggelig testning og kalibrering er måleusikkerhederne ved disse sensorer generelt for store til at kunne anvendes til vurdering af eventuelle overskridelser af grænseværdier. I EU's luftkvalitetsdirektiv sidestilles low-cost sensorbaserede målinger således med modelberegninger som værktøjer til kvalitative og ikke kvantitative data for luftkvalitet. Derfor kan low-cost sensorer sammen med modelberegningerne supplere de traditionelle målemetoder og derved give et mere nuanceret billede af luftkvaliteten.

I de senere år er en række low-cost sensorer blevet testet og/eller anvendt til måling af personlig udsættelse (eksponering) for luftforurening. Fordelene ved disse sensorer er, at de er små og lette at bære rundt samt kan måle med en høj tidsopløsning, hvilket gør dem ideelle til personlige eksponeringsstudier. Ofte er måleusikkerheden ikke et stort problem, da formålet med målingerne ofte er at kategorisere forsøgspersonerne i grupper med lav, middel eller højt. Nogle af udfordringerne ved disse sensorer er, at de kan være følsomme for flytninger mellem forskellige mikromiljøer med forskelle i temperatur, luftfugtighed, og sammensætning af luften. På trods af disse udfordringer bliver anvendelsen af low-cost sensorer til studier af personlig udsættelse for luftforurening stadig mere udbredt. I de senere år er man ligeledes begyndt at anvende low-cost sensorer i epidemiologiske studier for at vurdere udsættelse (eksponering) og sundhedsrisici i befolkningen (se også helbredseffekter af luftforurening). Disse studier undersøger sammenhængen mellem luftforurening og forekomsten af sygdomme såsom astma, hjerte-kar-sygdomme og andre luftvejssygdomme. Ofte anvendes data fra low-cost sensorer i kombination med måledata fra rutinemæssige målenetværk samt luftforureningsmodeller til at vurdere udsættelsen for luftforurening. Ved at kombinere data for forureningsudsættelse med sundhedsdata kan forskere herefter opnå mere præcise og detaljerede indsigter i, hvordan forskellige luftforureningsniveauer påvirker sundheden i befolkningen.

• luftforurening
• personlig udsættelse (eksponering) for luftforurening
• måling af luftforurening
• elektrokemiske sensorer
• online måling
• offline måling
• aktive målemetoder
• passive målemetoder