Вночі та рано вранці повітря в Кривому Розі чистіше, ніж увечері та вдень. Саме такі результати тижневого моніторингу концентрацій пилу в повітрі в межах житлової зони. Причому — за цей тиждень основними забрудниками повітря були не автомобілі та заводи, а приватні домогосподарства. Спалення листя та побутових відходів, дров’яне та вугільне опалення — все це безумовно призводить до підвищення концентрацій пилу та інших забруднюючих речовин.
Громадська спілка «Екологічна рада Криворіжжя» в особі її члена Євгена Василенка є учасником стартап-проекту «EcoCitizens». В рамках цього проекту створюється система автоматизованого екологічного моніторингу. Основна задача проекту — щільне покриття територій та он-лайн висвітлення оперативної інформації на єдиному інформаційному ресурсі. Щільність покриття досягатиметься за рахунок дешевизни моніторингових пристроїв з використанням доступної мікропроцесорної архитектури Arduino. Ця технологія широко застосовується в сучасних проектах з електроніки та робототехніки.
Упродовж тижня, з вечора 19 березня 2017 року до ранку 28-го здійснювався безперервний моніторинг концентрацій пилу, монооксиду вуглецю та метеорологічних показників. Це відбувалось в рамках тестової експлуатації системи «EcoCitizens».
Моніторинговий пристрій «EcoCitizens» кожну секунду вимірює показники довкілля. Потім відбувається усереднення за кожні 2,5 хвилини. Ці усереднені дані надсилаються на портал www.ecocitizens.online та додатково зберігаються на самому пристрої. В рамках цієї статті ми розглянемо результати моніторингу концентрацій пилу.
Пристрій «EcoCitizens» використовує датчик пилу, який працює за принципом оптичної нефелометрії. За рахунок просвічування повітря в камері датчика інфрачервоним лазером визначається прозорість середовища, що дозволяє обчислити кількісну та масову концентрацію твердих часток в досліджуваному повітрі. Наразі при обчислені концентрацій пилу виконуються калібраційні рівняння, які було встановлено на заводі-виробнику. Датчик пилу має високу чутливість в широкому діапазоні розмірів часток. У тому числі датчик чутливий до дрібних часток розміром 0,5–2,5 мкм. Це дозволяє здійснювати моніторинг не лише крупних, але й мікроскопічних димо-пилових часток. Датчик дуже чутливо реагує на забруднення повітря сажею та подібними дрібнодисперсними аерозолями.
В рамках тестової експлуатації системи «EcoCitizens» в Кривому Розі було встановлено один моніторинговий пристрій. Він розташований в Довгинцівському районі в приватному подвір’ї житлового масиву «Дружба».
Як вже наголошувалось раніше — датчик пилу дуже чутливий до дрібних пилових часток — димів та їм подібних аерозолів. Упродовж тижня нами неодноразово фіксувались випадки спалення торішньго листя та побутового сміття мешканцями житлового масиву «Дружба». При відповідних напрямках вітру моніторинговий пристрій «EcoCitizens» одразу фіксував відносне зростання концентрацій пилу в атмосферному повітрі. Також у вечірній час доби відбувається масове опалення домоволодінь дров’яними котлами та печами. У цей час доби також фіксується відносне зростання концентрацій пилу в повітрі. Ми зауважуємо на тому, що димові частки здебільшого мають розмір 0,5–2,5 мкм. В Україні розділення пилового забруднення за розмірами часток наразі не практикується та законодавчо не врегульовано. У світовій практиці вже давно звертають увагу на розділення «всього пилу в повітрі» на різні за крупністю групи. Це пов’язано із тим, що різні за розміром пилові частки чинять різний вплив на організм людини. Дрібні частки пилу здатні проникати глибоко в легені та потім потрапляти до кровоносної системи. Саме із дією дрібних часток пилу (менше 2,5 мкм) пов’язують рак легенів, тромбози та ішемічну хворобу серця. Найбільш відома класифікація — поділ пилу на групи «менше 10 мкм» — PM10 та «менше 2,5 мкм» — PM2.5. Концентрації в повітрі різних за крупністю груп пилу лімітуються окремо. Рекомендаціями Всесвітньої організації з охорони здоров’я встановлено середньодобові граничні норми для часток «менше 10 мкм» (PM10) 50 мкг/куб.м та 25 мкг/куб.м (мікрограмів! на кубічний метр) для часток «менше 2,5 мкм» (PM2.5). Спалення біомаси та органічного палива, а також лісові пожежі, є одним з основних джерел забруднення повітря дрібними пиловими частками (PM2.5). В Україні санітарними нормами встановлено середньодобову граничну концентрацію пилу на рівні 150 мкг/куб.м (мікрограмів на кубічний метр) без розділення пилових часток за розмірами. Моніторинг концентрацій в повітрі саме дрібних часток на державному рівні не здійснюється.
Нами здійснено обробку даних моніторингу повітря упродовж тижня. Для побудови графіку часового розподілу концентрацій використано дані, усереднені за 2,5 хвилини. Саме ці дані передаються на портал www.ecocitizens.online та додатково зберігаються на пристрої. Ці дані для всіх днів було згруповано по годинах доби. Розподіл концентрацій показує, що з 3-ї ночі і до 6-ї ранку фіксуються найменші концентрації пилу в атмосферному повітрі. Далі фіксується поступове зростання концентрацій пилу до 11-ї години дня. Вдень настає пауза в зростанні концентрацій. І ввечері фіксується ще одна фаза зростання із піком о 19-й годині. Вечірня фаза пов’язана, здебільшого, зі спаленням рослинної маси та опаленням домоволодінь мешканцями житлового масиву «Дружба». Окремі хмари точок на графіку, які простежуються відособленою групою — пов’язані з дією невідомого джерела викидів. Це джерело діє у нічний час доби. Його діяльність фіксується запахом «паленої пластмаси», який розноситься над житловою забудовою району. За попередніми висновками це джерело розташовується на північний схід від місця розташування моніторингового пристрою «EcoCitizens». Попередня версія щодо цього джерела — масове спалення органічного сміття (пластик, поліетилен) в районі ринку «Довгинцеве» або залізничного вокзалу «Кривий Ріг — Головний».
Для визначення напрямків вітру, під час яких фіксуються найвищі концентрації пилу в атмосферному повітрі нами використано дані метеорологічної станції в міжнародному аеропорту «Кривий Ріг». При цьому дані моніторингу повітря було усереднено до інтервалів 30 хвилин. Усереднення обумовлено тим, що дані метеорологічних спостережень передаються в ефір кожні півгодини.
За тиждень спостережень медіанна концентрація пилу в повітрі становить 0,059 мг/куб.м. На графіку чітко видно, що вітри південних напрямків приносять відносно підвищені концентрації пилу. Окремо також виділяється північно-східний напрямок вітру (NE). Порівняно високі концентрації пилу при вітрах цього напрямку дозволяють зробити попередній висновок про те, що в цьому напрямку знаходиться невідоме джерело викидів (спалюють пластик та поліетилен).
Звісно, що тиждень моніторингу навіть при такій високій частоті спостережень — занадто мало для викладення обґрунтованих висновків. Проте навіть тижневий термін підтверджує результати спостережень за якістю повітря, які проводять інші суб’єкти моніторингу в Кривому Розі. Зокрема це стосується тенденцій у часовому розподілі концентрацій пилу в атмосферному повітрі. Також слід додати, що упродовж тижня лише один раз до житлового масиву «Дружба» принесло запах коксохімічного виробництва (24 березня 2017 р.). При цьому було зафіксовано відносне зростання концентрацій пилу до 0,08–0,1 мг/куб.м. У більшості випадків до зростання концентрацій пилу призводить діяльність мешканців житлового району — спалення сміття і торішнього листя та опалення домоволодінь негазовими нагрівальними приладами. Як тільки відчувається запах диму — одразу фіксуються зростання концентрацій пилу.