Підхід до використання компонентів індексу якості повітря AQI для визначення джерел забруднення повітря в місті

doi:10.26565/2410-7360-2023-59-15

Світлана Прохорова Бернський університет прикладних наук https://orcid.org/0000-0001-7458-7666

DOI: https://doi.org/10.26565/2410-7360-2023-59-15

Ключові слова: забруднення, індекс якості повітря, AQI, тверді частки, PM2.5, навколишнє середовище, моніторинг, місто, Київ

Анотація

Те, що повітря, яким ми дихаємо, забруднене – не новина. Джерел забруднення дуже багато, особливо, в великих містах. Для контроля забруднюючих речовин у повітрі встановлюють різноманітні датчики. Одна із глобальних систем реєстрації концентрації полютантів у міському повітрі – AQI. І хоча самі датчики не здатні зменшувати забруднення у повітрі, на базі тих даних, що вони надають, можна створювати показові карти забруднення міст. Таке картування міських територій дасть змогу вповноваженим органам розробляти та впроваджувати плани з покращення найнебезпечніших зон, як це вже робиться в інших країнах. Мета даної роботи – аналіз індексу якості повітря у Києві, визначення головного джерела атмосферного забруднення та побудова наочних екологічних карт. Ми проаналізували 5 головних показників, на яких базується індекс якості повітря, за визначений період у м. Київ та його околицях. Використовували дані 15 датчиків всесвітньої мережі AQI. Завдяки тому, що відомі точні координати кожного датчика та результати їхніх вимірювань, вдалось побудувати карти забруднення повітря, використовуючи програмне забезпечення OriginPro 8.1 та зображення з Google maps. Визначено, що найбільший внесок до індексу якості повітря дає суспензія дрібного пилу. Основним джерелом PM_2.5 в місті є транспорт. На нашій карті наочно показано, що ділянка з найбільшим значенням AQI співпадає з великою транспортною розв’язкою на північно-західній околиці міста. Таким чином, атмосферне забруднення у Києві визначається переважно кількістю дрібних часток пилу у повітрі. Ми вперше показали, що забруднення атмосфери не збігається з офіційними джерелами забруднення атмосфери, наданими Київським бюро технічного нагляду. Ми також представили новий підхід до складання актуальних, репрезентативних і точних карт забруднення, які можна надати представникам екологічних служб та іншим зацікавленим сторонам. Такі дослідження мають велике значення, оскільки вони можуть дати можливість уряду вжити реальних заходів щодо зменшення забруднюючих речовин.Подальше дослідження буде спрямовано на виявлення зв’язку кількості PM_2.5 у повітрі та морфологічних параметрів рослин-індикаторів.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Біографія автора

Світлана Прохорова, Бернський університет прикладних наук

кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник дослідницької групи «Екологія пасовищ»

Посилання

Ambient air pollution: a global assessment of exposure and burden of disease. (2016). World Health Organization. – 121. (available on the https://www.who.int/phe/publications/air-pollution-global-assessment/en/).

Zou, B., Luo, Y., Wan, N., Zheng, ZH., Sternberg, T., Liao, Y. (2015). Performance comparison of LUR and OK in PM2.5 concentration mapping: a multidimensional perspective. Scientific Reports, 5 (8698). https://doi.org/10.1038/srep08698.

Anenberg, S., Schwartz, J., Shindell, D., Amann, M., Faluvegi, G., Klimont, Z., Janssens-Maenhout, G., Pozzoli, L., Van Dingenen, R., Vignati, E., Emberson, L, Muller, N., West, J., Williams, M., Demkine, V., Hicks, W.K., Kuylenstierna, J., Raes, F., Ramanathan, V. (2012). Global air quality and health co-benefits of mitigating near-term climate change through methane and black carbon emission control. Environmental Health Perspectives, 120.

Kaiser, J. (2015). How dirty air hurts the heart. Science, 307, 1858-1859.

Wang, S.-H., Hung, R.-Y., Lin, N.-H., Gómez-Losada, Á., Pires, J., Shimada, K., Hatakeyama, S., Takami, A. (2020). Estimation of background PM2.5 concentrations for an air-polluted environment. Atmospheric Research, 231. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2019.104636.

Karan, A., Ali, K., Teelucksingh, S., Sakhamuri S. (2020). The impact of air pollution on the incidence and mortality of COVID-19. Global Health Research and Policy, 5(39). https://doi.org/10.1186/s41256-020-00167-y.

Comunian, S., Dongo, D., Milani, Ch., Palestin, P. (2020). Air pollution and COVID-19: the role of particulate matter in the spread and increase of COVID-19’s morbidity and mortality. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(12): 4487. https://dx.doi.org/10.3390%2Fijerph17124487.

Zoran, M.A., Savastru, R.S., Savastru, D.M., Tautan, M.N. (2020). Assessing the relationship between surface levels of PM2.5 and PM10 particulate matter impact on COVID-19 in Milan, Italy. Science of the Total Environment, 738. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139825.

Rodriguez-Urrego, D., Rodriguez-Urrego, L. (2020). Air quality during the COVID-19: PM2.5 analysis in the 50 most polluted capital cities in the world. Environmental Pollution, 266(1):115042. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115042.

World Bank. Ukraine Country Environmental Analysis. (2016). World Bank, Washington, DC. Retrieved from: https://openknowledge.worldbank.org/handle/10986/24971.

World’s Air Pollution: Real-time Air Quality Index (2020). Retrieved from https://waqi.info/.

Kyiv Smart Environment. Kyiv Smart City (2020). Retrieved from https://air.kyivsmartcity.com/.

Song, Yu, Liu, B., Chen, X., Liu, J. (2020). Atmospheric pollution mapping of the Yangtze River Basin: an AQI-based weighted co-word analysis. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17 (817). https://doi.org/10.3390/ijerph17030817.

Popescu, F., Ionel, I., Lontis, N., Calin, L., Dungan, I.L. (2011). Air quality monitoring in an urban agglomeration. Romanian Journal of Physics, 56 (3–4), 495-506.

Liu, B.-Ch., Binaykia, A., Chang, P.-Ch., Tiwari, M.K., Tsao, Ch.-Ch. (2017). Urban air quality forecasting based on multi-dimensional collaborative Support Vector Regression (SVR): A case study of Beijing-Tianjin-Shijiazhuang. PLoS One, 12 (7): e0179763. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0179763.

Agus, M. & Iqbal, S.S. (2019). Urban air pollution monitoring system for mapping areas based on pollutant level. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 662 (4). https://doi.org/10.1088/1757-899X/662/4/042010.

Murena, F. (2004). Measuring air quality over large urban areas: development and application of an air pollution index at the urban area of Naples. Atmospheric Environment, 38, 6195–6202. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2004.07.023.

Silva, L.T., Mendes, J. F. G. (2011). A new Air Quality Index for cities. In: Farhad Nejadkoorki (Eds.), Advanced Air Pollution. https://doi.org/10.5772/16701.

Schmitz, O., Beelen, R., Strak, M., Hoek, G., Soenario, I., Brunekreef, B., Vaartjes, I., Dijst, M.J., Grobbee, D.E., Karssenberg, D. (2019). Data Descriptor: High resolution annual average air pollution concentration maps for the Netherlands. Scientific Data, 6:190035. https://doi.org/10.1038/sdata.2019.35.

Rohde, R., & Muller, R. (2015). Air pollution in China: mapping of concentrations and sources. PLoS ONE, 10(8): e0135749. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0135749.

Bureau of Technical Supervision. Technical supervision of construction. Management of construction projects. Engineer Technical Supervision. (2020). Retrieved from www.btn.kiev.ua/en/.

Ministry of Ecology and Natural Resources of Ukraine. (2020). Retrieved from https://menr.gov.ua/en/.

CityScale. Pollution Sources. (2020). Retrieved from www.cityscale.com.ua.

John B.J., Harish C., Lawrence C.C., Krishnakumar S., Divakaran S., Premkumar J., Kanmani P.G., Sabarivani A., Jagadeesan A.K. Monitoring indoor air quality using smart integrated gas sensor module (IGSM) for improving health in COPD patients. Environmental Science and Pollution Research. 2023. №. 30. P. 28889–28902.

Katulski R.J., Namieśnik J., Sadowski J., Stefański J., Wardencki W. Monitoring of gaseous air pollution. The impact of air pollution on health, economy, environment and agricultural sources. Edited by Khallaf M. Fayoum University, Egypt, 2011. DOI: https://doi.org/10.5772/20771

Averin, G. (2012). European Neighbourhood and Partnership Instrument – Shared Environmental Information System. Country Report of Ukraine, Zoї Environment Network, Geneva, Switzerland.

Savenets, M., Dvoretska, I., Nadtochii, L. (2019). Current state of atmospheric air pollution in Ukraine based on sentinel-5p satellite data. Visnyk of V.N. Karazin Kharkiv National University, series "Geology. Geography. Ecology", 51, 221-233. https://doi.org/10.26565/2410-7360-2019-51-16.

Прибылова, В.Н. (2013). Assessment of anthropogenic impact on the geological environment and features of the accumulation of pollutants in the zone of the Zmyiv thermal power-station (Kharkiv region). Visnyk of V.N. Karazin Kharkiv National University, series "Geology. Geography. Ecology", 39 (1084), 237-243.

Skrynetska, I., Karcz, J., Barczyk, G., Kandziora-Ciupa, M., Ciepał, R., Nadgórska-Socha, A. (2019). Using Plantago major and Plantago lanceolata in environmental pollution research in an urban area of Southern Poland. Environmental Science and Pollution Research. https://doi.org/10.1007/s11356-019-05535-x.

Prokhorova, S., Netsvetov, M. (2020). Morphological and phenological shifts in the Plantago lanceolata L. species as linked to climate change over the past 100 years. Hacquetia, 19 (2), 293-305. https://ojs.zrc-sazu.si/hacquetia/article/view/7662/7862.

Bharti, S.K., Trivedi, A., Kumar, N. (2017). Air pollution tolerance index of plants growing near an industrial site. Urban Climate. http://dx.d0i.0rg/l0.1016/j.uclim.2017.10.007.

Viecco, M., Vera, S., Jorquera, H., Bustamante, W., Gironás, J., Dobbs, C., Leiva, E. (2018). Potential of particle matter dry deposition on green roofs and living walls vegetation for mitigating urban atmospheric pollution in semiarid climates. Sustainability, 10 (2431). https://doi.org/10.3390/su10072431.

Chen, X., Zhou, Zh., Teng, M., Wang, P., Zhou, L. (2015). Accumulation of three different sizes of particulate matter on plant leaf surfaces: effect on leaf traits. Archives of Biological Sciences. 67(4), 1257-1267. https://doi.org/10.2298/ABS150325102C.