Tegenwoordig kan iedereen zelf luchtkwaliteit meten en bijdragen aan dataverzameling over de kwaliteit van onze lucht. Wilt u zelf meten? Dit vraagt om enkele tips & trucs. Voordat u de hardware plus sensor gaat kopen is het belangrijk om na te denken over de vraag wat u wilt bereiken en hoe u dit gaat realiseren. Denk hierbij aan welke stof u wilt meten, de gewenste kwaliteit van de metingen en de wijze van dataverzameling. Op deze pagina vindt u meer informatie over de tips & trucs. Heeft u vragen of opmerkingen? Neem contact met ons op

Bronnen van vervuiling en overlast

Misschien heb je al bedacht welke stof wil je wilt meten. Zo ja, dan kan verder lezen bij de kopjes Welke stoffen in de lucht kan ik meten? en Relevante stoffen. Heb je alleen een bron waarvan je vermoedt dat er vervuilende stoffen naar de lucht vrijkomen, maar weet je niet welke? Lees dan verder op de pagina Bronnen van vervuiling en overlast.

Welke stoffen in de lucht kan ik meten?

Er zitten enorm veel stoffen in de lucht. Sommige daarvan hebben weinig effect op ons; andere kunnen gevaarlijk zijn voor onze gezondheid. Op de pagina Welke stoffen in de lucht kan ik meten? vind je meer informatie over stoffen in de lucht die je zou kunnen meten en waarom het wel of niet zinvol is om dit te doen.

Relevante stoffen in de lucht

Welke stoffen zijn relevant om te meten? In het belang van onze  gezondheid wordt een  aantal stoffen in het Landelijk Meetnet Luchtkwaliteit gemeten. Het betreft onder andere stikstofdioxide (NO2), ozon (O3), fijnstof (PM10 en PM2,5) en roet (EC). Lees meer over deze stoffen, typische concentraties, wettelijke grenswaarden, en manier van meten op de pagina Welke stoffen vervuilen de lucht.

Zelf al deze stoffen gaan meten is niet mogelijk. Voor stikstofdioxide, ozon en een deel van het fijnstof zijn sensoren en betaalbare meetapparaten beschikbaar. Bij de fijnstof moet worden bedacht dat de kleinere deeltjes, met diameters onder 0.5 miljoenste meter (micrometer), niet worden geregistreerd. Voor roet zijn voor zover bekend alleen betaalbare sensoren en/of meetapparaten beschikbaar waarbij iemand bijna dagelijks een filter moet vervangen.

Waar meet ik?

Waar kan ik het beste meten? Waar je het best kan meten, hangt af van wat je precies wilt meten. Concentraties die gemeten worden in de buurt van een bron kunnen (veel) hoger zijn dan de gemiddelde waarden in Nederland. Bij de keuze van de locatie is het goed om je vooraf af te vragen of je een specifieke bronbijdrage wil meten (bijv.  wegverkeer) of de achtergrondwaarde. Het is van belang om hier rekening mee te houden bij het opzetten van het meetplan. De locaties waar mensen verblijven zijn uiteraard het meest interessant om te gaan meten.

Concentraties van verontreinigende stoffen kunnen aanzienlijk variëren. Deze zijn afhankelijk van:

  •     de locatie
  •     het tijdstip van de dag
  •     de meteorologische omstandigheden
  •     de afstand tot de bron
  •     de hoeveelheid uitstoot van de bron

Voor alle sensoren geldt verder dat ze worden beïnvloed door omgevingsfactoren. Denk daarbij aan de nabijheid van warmtebronnen, wind, schaduw en luchtvochtigheid. De omgevingstemperatuur blijkt bijvoorbeeld van grote invloed te zijn op de prestaties van de verschillende sensoren en dus op de meetresultaten. Probeer zo veel mogelijk rekening te houden met de omstandigheden in de omgeving bij het meten van de luchtkwaliteit.

Sensoren kunnen het best worden geplaatst op een open plek (op enige afstand van muren en bomen/struiken) en niet te dicht boven de grond. De hoogte van officiële metingen is tussen 1,5 en 4 meter. Voor een eigen meting is het beter om tussen 1,5 en 2,5 meter aan te houden in verband met veiligheidsrisico's op grotere hoogte. De invloeden van buitenaf op de sensor kunnen worden beperkt door deze stabiel en gecontroleerd te houden. Dit draagt namelijk bij aan een betere kwaliteit en dus bruikbaarheid van verzamelde data. Scherm de sensor bijvoorbeeld af voor direct zonlicht en plaats het niet op platte daken waarop water blijft staan.

Aantal metingen?

Hoeveel metingen moet ik doen? Het is belangrijk regelmatig te meten, met een gelijk interval, e.g. wekelijks, dagelijks, of elke minuut. De frequentie en periode is afhankelijk van het doel waarmee u meet. Wilt u graag weten wanneer de concentratie op uw meetlocatie het hoogste is, of wanneer de concentratie een geldende maximumwaarde overschrijdt? Dan is het belangrijk minimaal een aantal weken te meten. Bent u meer geïnteresseerd in de concentratie gedurende een heel jaar, dan zal over meerdere jaren gemeten moeten worden om een betrouwbaar beeld te krijgen.

De zeggingskracht van een enkele meting is beperkt. Metingen winnen aan waarde als er veel van zijn. De beschikbaarheid van veel data maakt vergelijkingen en analyses mogelijk. Op deze wijze kunnen er uitspraken worden gedaan over ontwikkelingen in bijvoorbeeld de luchtkwaliteit in uw straat.

Welke sensor?

Welk type sensor kan ik kiezen? Er is een groot assortiment aan sensoren beschikbaar op de markt. Voordat u een sensor gaat kopen is het belangrijk te weten:

  • Welke stof wil ik meten?
  • Waarom wil ik deze stof meten?
  • Hoeveel geld wil ik uitgeven aan de sensor en bijbehorende randapparatuur?

Bij het kiezen van een sensor is het belangrijk om rekening te houden met het meetbereik en de nauwkeurigheid. Ook het bedrag dat u aan de sensor en benodigde randapparatuur wilt uitgeven is belangrijk bij de keuze. De nauwkeurigheid waarmee goedkope sensoren concentraties in de lucht meten, komt uiteraard niet in de buurt van de officiële metingen. Voor een aantal sensoren rapporteren fabrikanten wel belangrijke verbeteringen. Ook vordert het onderzoek naar methoden waarmee de sensoren real time te ijken zijn. Toch blijft het, zelfs met de beste goedkope sensoren die nu te koop zijn, is een uitdaging om zinvol aspecten van luchtkwaliteit te bepalen. Maar sensoren worden steeds beter, en als je ze handig combineert met andere data zoals officiële metingen en/of berekeningen kunnen ze ook nu al nuttige (indicatieve) gegevens opleveren.

Er zijn verscheidene merken en typen sensoren te koop waarbij de kwaliteit en betrouwbaarheid verschilt. Een aantal sensoren wordt getest door de leverancier zelf, de meesten echter niet. Voordat u een sensor koopt, is het goed om op de hoogte te zijn van de gebruikerservaringen van anderen. Let bij het aanschaffen van een sensor op de volgende punten:

  • Wordt er uitgelegd hoe de metingen tot stand komen? Bijvoorbeeld: worden er deeltjes geteld of wordt er gebruik gemaakt van een chemische reactie? Een chemische reactie kan naar verloop van tijd minder goed gaan verlopen; dan meet de sensor minder precies.
  • Hoe lang gaat de sensor mee? Onze ervaring is dat (goedkope) sensoren het ongeveer een jaar goed doen en dan minder goed gaan presteren.
  • Wordt er één stof gemeten of verschillende deeltjes en/of gassen? Afhankelijk van welke stof je graag wilt meten, wil je graag één stof of juist een mengsel meten.
  • Wat is het bereik van de sensor? Hiermee bedoelen we wat de minimale en maximale concentraties zijn die het apparaat kan meten. Het is wel handig dat je apparaat concentraties kan meten waarin jij geïnteresseerd bent. Zoek van te voren dus even op wat ‘normale’ concentraties zijn, bijvoorbeeld van fijn stof in de buitenlucht.
  • Is het nodig te kalibreren? Bij de meeste goedkope sensoren is het noodzakelijk minimaal één keer, maar liever nog vaker te kalibreren om de meting zo goed mogelijk te kunnen interpreteren.
  • Hoe worden de metingen gepresenteerd: krijg je als gebruiker de ruwe waarden, of gekalibreerde waarden, of een index lopend van 0-100 of goed-matig-slecht. Hoe ‘ruwer’ de data, hoe beter je zelf kan inschatten wat de sensor precies meet.
  • Kan je de data zelf op een computer zetten en bewerken? Sommige mensen willen zelf met de data aan de slag; dan is het handig dat de sensor een verbinding met Wi-Fi of Bluetooth kan maken of dat er een geheugenkaart in zit.

Als je een vraag hebt over een sensor of apparaat dat luchtkwaliteit meet, kan je deze altijd stellen via samenmeten@rivm.nl.]

Op de pagina 'Actief meten van luchtkwaliteit' vindt u de meest gangbare sensoren. 

Kalibreren ( ook wel "ijken")

Kalibreren, wat is dat? Elk meetinstrument geeft een bepaalde output, bijvoorbeeld een spanning, stroompje, of een geteld aantal deeltjes. Wanneer u gaat kalibreren (ook wel ijken genoemd) legt u een relatie tussen de output en de daadwerkelijke concentratie van een stof.  Als de meetresultaten niet regelmatig worden gekalibreerd, bijvoorbeeld door de meetapparatuur te vergelijken met een officieel meetstation, dan kan de gemeten data niet goed op waarde worden geschat.   

De meeste goedkope(re) sensoren komen zonder een echte kalibratie of ijking. Oftewel, de relatie tussen de output en de concentratie van de stof waar het om gaat is onzeker of zelfs onbekend. In sommige gevallen geven de fabrikanten wel een relatie op of staan er relaties op het internet. Het is belangrijk om te bedenken dat de tests van fabrikanten over het algemeen onder vrij strikt gecontroleerde omstandigheden worden uitgevoerd, bijvoorbeeld een stofmeting aan droog stof met een specifieke grootteverdeling of metingen aan gasconcentraties waarbij de concentraties van storende gassen erg laag zijn. Kortom, voor de praktijk van metingen in de buitenlucht zeggen de bijgeleverde kalibratiegegevens of omrekenformules vaak niet zo veel.  

Hoe kalibreer ik mijn sensor? 

Het is altijd verstandig om een nieuwe sensor enkele weken naast een officieel meetpunt van het RIVM Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu), de DCMR, GGD Gemeentelijke/gewestelijke gezondheidsdienst (Gemeentelijke/gewestelijke gezondheidsdienst) Amsterdam of andere instantie te laten meten. De sensor moet zo dicht mogelijk bij het officiële meetpunt worden geplaatst. Voor de mogelijkheden, zie de pagina Testen en kalibreren van sensoren. De resultaten van de sensor moeten in de kalibratieperiode systematisch met de officiële meetresultaten worden vergeleken. Met die vergelijking kan worden gecontroleerd in hoeverre de bij de sensor geleverde formules in staat zijn om een goede concentratie te bepalen. Indien de beschikbare formules niet volstaan kan met behulp van de verzamelde data een eigen relatie worden afgeleid om de concentraties te bepalen. In de praktijk zijn verschillende omgevingskenmerken van belang bij de bepaling van concentraties, dit varieert een beetje van stof tot stof.

Gassensoren: NO2 

De bekende sensoren om NO2 te meten zijn allemaal in meer of mindere mate gevoelig voor de temperatuur, de hoeveelheid vocht in de lucht en de concentratie ozon in de lucht. Tussen die drie bestaan ook weer correlaties, dus ze hoeven niet allemaal tegelijk gebruikt te worden bij de kalibratie van sensoren. Een analyse kan bestaan uit het systematisch maken van tabellen van de officieel gemeten concentratie, de sensor-output al dan niet omgezet in een concentratie op basis van de relatie die de leverancier meegeeft, de temperatuur en/of de vochtigheid en de ozonconcentratie. Door de correlaties tussen de verzamelde data te bestuderen kan een correctieformule worden bepaald om een betere schatting van de concentratie te bepalen op basis van de sensor. Dergelijke correlaties kunnen met Excel worden bepaald. Om een echte fit te doen, waarbij wiskundig de meest waarschijnlijke relaties tussen de gegevens worden bepaald, zijn geavanceerde pakketten nodig. Een voorbeeld hiervan is het pakket R.

Het is van belang om de kalibratie uit te voeren in een periode met concentraties die u later zelf ook wenst te gaan meten. Wanneer er alleen lage concentraties voorkomen in de kalibratieperiode kan de sensor niet goed gekalibreerd worden voor de hogere concentraties. Ook moet erop gelet worden dat de sensoren niet te warm worden, omdat ze dan niet goed functioneren.

Stofsensoren

Over het gedrag van goedkope(re) sensoren voor (fijn)stof wordt steeds meer bekend. Er zijn (en worden) de nodige studies gedaan waarbij meetresultaten van professionele en goedkopere sensoren worden vergeleken. Er zijn veel omgevingsparameters zijn die de kwaliteit van de goedkope sensoren beïnvloeden (denk aan vochtigheid, temperatuur, soort deeltjes, concentratieniveaus, ...). Daarom is het lastig om de resultaten van tests op een locatie te vertalen naar andere locaties en tijdstippen. Uit gestructureerde tests zal moeten gaan blijken wat de kwaliteit en mogelijkheden van goedkope sensoren voor fijn stof zijn. Zie ook de pagina over fijnstofsensoren.

Eenheden

Hoeveelheden/concentraties gas worden in verschillende maten uitgedrukt. Sommige fabrikanten specificeren de gevoeligheden van hun apparatuur in parts-per-million (ppm) of parts-per-billion (ppb) en andere in microgram per kubieke meter buitenlucht (μg/m3). 

Een in Nederland en Europa veel gebruikte maat voor luchtkwaliteit is “microgram per kubieke meter buitenlucht” (μg/m3). Bij veiligheidstoepassingen, waarbij kortstondig veel hogere concentraties kunnen voorkomen, wordt soms in “milligram per kubieke meter buitenlucht” (mg/m3) gerekend, 1000 keer zo veel. Een andere maat is “parts per billion/million” (ppb/ppm). Dit geeft aan hoeveel gasmoleculen er voorkomen per miljard (billion) luchtmoleculen. Er zit een factor 1000 tussen ppm en ppb. Sensoren voor luchtkwaliteit moeten, om nuttig bruikbaar te zijn, in het gebied van ppb / μg/m3 kunnen meten.

De algemene formule voor de omzetting van ppb naar μg/m3 luidt:

μg/m3 = (ppb)*(12.187)*(M) / (273.15 + °C)

met M het molecuulgewicht van het gas, en er is een druk van 1 atmosfeer aangenomen. Bij 15 graden Celsius is de omrekening van ppb naar μg/m3 voor enkele gassen als volgt:

 
Stofnaam                      Formule        μg/m3 per ppb     
Zwaveldioxide                SO2 2.71
Stikstofdioxide NO2 1.95
Stikstofmonoxide NO 1.27
Ozon O3 2.03
Koolstofmonoxide CO 1.18
Koolstofdioxide CO2 1.85


Oftewel, bij 15 graden Celcius komt 1 ppb Stikstofdioxide overeen met = 1.95 μg/m3. Op het internet zijn verschillende omrekensites, zie bijvoorbeeld:

http://www.lenntech.nl/calculators/ppm/converter-parts-per-million.htm

Hoe analyseer ik de data van mijn sensor?

Al voordat je met de metingen start is het belangrijk om na te denken hoe je de data wilt gaan analyseren. Wat wil je precies te weten komen door een meting uit te voeren? In welke vorm krijg je de data van je sensor terug? Moet de data nog geaggregeerd worden tot bijvoorbeeld uurgemiddelde waarden. Wil en kan je vergelijken met officiële data van referentiestations? Voor vragen kan je contact met ons opnemen.

Bij het RIVM Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu)  hebben we een prototype tool beschikbaar waarbij sensordata van het project Hollandse Luchten kunnen worden geanalyseerd. We hopen deze tool ook snel beschikbaar te maken voor alle andere sensorprojecten. Mensen die handig zijn in R kunnen de tool al wel zelf aanpassen om zo hun eigen sensordata te analyseren; de code staat namelijk op GitHub. Voor meer informatie, zie de pagina Samen Analyseren Tool.