6. Monitorizarea și măsurarea calității aerului

6.1. Stații de monitorizare a calității aerului

Stațiile de monitorizare a calității aerului sunt puncte fixe
echipate cu dispozitive științifice de măsurare utilizate pentru a
detecta nivelurile de poluanți nocivi din atmosferă și pentru a urmări
evoluția acestor niveluri în timp. Aceste stații monitorizează în mod
continuu concentrația principalilor poluanți,cum ar fi particule
(PM₁₀, PM_2,5), dioxid de azot (NO₂), dioxid de
sulf (SO₂), monoxid de carbon (CO) și ozon (O₃).

Sistemele moderne de monitorizare a calității aerului măsoară, de
asemenea, parametri precum umiditatea, temperatura, direcția și viteza
vântului, împreună cu date meteorologice, permițând analiza cauzelor și
efectelor poluării aerului. Stațiile de monitorizare sunt situate de
obicei în zone industriale, la intersecții cu densitate mare de trafic
sau în centrele zonelor rezidențiale. Acest lucru permite crearea de
hărți regionale ale poluării și analiza nivelurilor de calitate a
aerului.

Țările din bazinul Mării Negre monitorizează poluarea
transfrontalieră a aerului prin cooperare regională, dezvoltând
infrastructura de monitorizare a mediului și furnizând date pentru
procesele de luare a deciziilor. Datele obținute sunt comunicate
publicului prin intermediul indicilor de calitate a aerului publicați de
agențiile naționale de mediu și de municipalitățile relevante, iar
măsurile care trebuie luate pentru sănătatea publică sunt stabilite în
consecință.

În țările din bazinul Mării Negre au fost create rețele avansate de
monitorizare pentru a monitoriza și evalua în mod continuu calitatea
aerului:

• România: Rețeaua gestionată de Agenția Națională pentru Protecția
  Mediului (ANPM) este formată din peste 150 de stații fixe. Aceste stații
  monitorizează poluanți precum PM₁₀, PM_2,5, NO₂,
  SO₂, CO și O₃ în conformitate cu directivele Uniunii Europene.

• Bulgaria: Sistemul gestionat de Ministerul Mediului și Apelor din
  Bulgaria este format din aproximativ 60 de stații fixe. Publicul poate
  accesa datele privind calitatea aerului prin intermediul Sistemului
  Național de Monitorizare a Mediului.

• Turcia: Rețeaua Națională de Monitorizare a Calității Aerului
  (UHKİA), operată de Ministerul Mediului, Urbanizării și Schimbărilor
  Climatice, este formată din peste 380 de stații fixe în 81 de provincii.
  Datele în timp real sunt disponibile accesând https://www.havaizleme.gov.tr.

• Ucraina: Ministerul de Stat al Ecologiei și Resurselor Naturale
  efectuează măsurători continue prin intermediul stațiilor instalate în
  marile orașe (Kiev, Odesa, Lviv). În plus, în ultimii ani au crescut
  investițiile în infrastructură destinate consolidării gestionării
  calității aerului.

Aceste colaborări internaționale sunt de o importanță crucială pentru
monitorizarea poluării transfrontaliere și dezvoltarea strategiilor
regionale.

6.2. Monitorizarea calității aerului prin observații satelitare

Sistemele de monitorizare prin satelit oferă posibilitatea de a
observa calitatea aerului pe o arie geografică extinsă și furnizează
informații valoroase în zone inaccesibile stațiilor de măsurare
tradiționale. Datorită tehnologiei de teledetecție, particulele, gazele
cu efect de seră și poluanții gazoși din atmosferă pot fi analizați,
permițând evaluări de mediu mai cuprinzătoare.

MODIS este un senzor de imagistică multispectrală dezvoltat de NASA
și instalat pe sateliții Terra (1999) și Aqua (2002). Capabil să măsoare
în 36 de benzi spectrale diferite, acest senzor are o rezoluție spațială
cuprinsă între 250 de metri și 1 kilometru și trece de două ori pe zi
peste aceeași zonă, oferind o rezoluție temporală ridicată.

Cea mai importantă contribuție a MODIS la monitorizarea poluării
aerului este determinarea valorilor adâncimii optice a aerosolilor (AOD)
din atmosferă. AOD este un parametru care indică cantitatea de lumină
solară absorbită sau dispersată de aerosoli (particule precum praf, fum
și funingine) din atmosferă. Deoarece există o corelație ridicată între
măsurătorile PM2,5 la suprafață și AOD, datele MODIS sunt utilizate
pentru a estima concentrațiile de PM2,5 în zonele în care datele
stațiilor sunt indisponibile sau insuficiente.

MODIS permite, de asemenea, evaluarea condițiilor atmosferice, cum ar
fi detectarea incendiilor active, măsurarea temperaturii la suprafață,
acoperirea norilor și profilul umidității. Produsele de date MODIS, cum
ar fi MOD14 și MYD14, sunt utilizate pe scară largă pentru monitorizarea
evenimentelor de poluare bruscă a aerului, cum ar fi incendiile
forestiere și furtunile de praf. Satelitul Sentinel-5P este o misiune
dedicată lansată în cadrul programului Copernicus, operat de Agenția
Spațială Europeană (ESA), pentru monitorizarea calității aerului.

Sentinel-5P (Precursor) a fost lansat de Agenția Spațială Europeană
(ESA) în 2017, ca parte a programului Copernicus. Acest satelit
transportă un senzor numit TROPOMI (Tropospheric Monitoring Instrument –
Instrument de monitorizare troposferică), care a fost dezvoltat pentru a
măsura poluanții atmosferici troposferici cu rezoluție spațială și
spectrală ridicată.

TROPOMI este capabil să detecteze următorii poluanți:

• NO₂ (dioxid de azot): produs în principal de trafic și surse
  industriale. TROPOMI îl poate monitoriza cu o precizie ridicată la scara
  orașului.

• CO (monoxid de carbon): eliberat ca urmare a arderii
  combustibililor fosili și a incendiilor forestiere.

• O₃ (ozon): Ozonul troposferic acționează ca un poluant la nivelul
  solului.

• SO₂ (Dioxid de sulf): Provine din centralele termice și din
  activitatea vulcanică.

• CH₄ (metan): asociat cu activitățile agricole și producția de
  combustibili fosili.

• Indicele de absorbție a aerosolilor: indică densitatea optică a
  surselor de particule, cum ar fi transportul de praf și fumul.

Sentinel-5P furnizează date la o rezoluție de 3,5 km x 5,5 km,
permițând crearea de hărți de distribuție pentru gaze precum NO₂, care
variază la nivel urban. Acest nivel de detaliu face posibilă observarea
detaliată a poluării aerului urban din spațiu. Satelitul trece peste
regiuni specifice în fiecare zi la aceeași oră, furnizând măsurători
zilnice. Integrarea datelor Sentinel-5P este importantă din punct de
vedere strategic pentru gestionarea calității aerului în regiuni cu
structuri geografice mari și diverse, cum ar fi bazinul Mării Negre.
Aceste date oferă sprijin științific factorilor de decizie în lupta
împotriva poluării aerului.

Monitorizarea poluării aerului din spațiu permite urmărirea gazelor
nocive și a particulelor din atmosferă, contribuind la procesele de
luare a deciziilor în domeniul mediului, atât la scară regională, cât și
globală. Pe lângă MODIS și Sentinel-5P, există și alte misiuni
importante ale sateliților.

1. OMI (Instrumentul de monitorizare a ozonului) – NASA /
   KNMI

Satelit (Olanda): Aura (EOS) – NASA

Anul lansării: 2004

Benzi spectrale: 270 – 500 nm (benzi UV și
vizibile)

Rezoluție spațială: 13,× , 24 km (13,× , 13 km în
modul de înaltă rezoluție)

OMI este un spectrometru UV-vizibil capabil să măsoare stratul de
ozon troposferic și stratosferic, precum și gaze precum dioxidul de azot
(NO₂), dioxidul de sulf (SO₂), monoxidul de carbon (CO) și formaldehida
(HCHO). OMI furnizează, de asemenea, date privind radiațiile UV,
indicii de aerosoli și acoperirea norilor.

Din punct de vedere tehnic, sistemul de scanare imagistică
(push-broom) al OMI acoperă o suprafață mare într-un timp
scurt, oferind o acoperire globală zilnică. Măsurătorile NO₂ și SO₂ ale
OMI sunt utilizate frecvent pentru a analiza schimbările temporale ale
emisiilor urbane.

Datele OMI au servit ca referință principală în multe studii
anterioare Sentinel-5P și sunt încă utilizate ca set de date istorice
pentru analiza pe termen lung a calității aerului.

GOME-2 (Experimentul global de monitorizare a ozonului – 2) – EUMETSAT

Satelit: MetOp-A, -B, -C

Ani de lansare: 2006 (A), 2012 (B), 2018 (C)

Interval spectral: 240 – 790 nm

Rezoluție spațială: 40,× , 40 km

GOME-2 este un spectrometru care funcționează în spectrul UV și
vizibil, măsurând ozonul, NO₂, SO₂, BrO (dioxid de brom), HCHO, indicii
de aerosoli și proprietățile norilor din atmosferă. Datele GOME-2 sunt
deosebit de potrivite pentru cercetătorii care doresc observații pe
termen lung la rezoluție medie.

Datorită capacităților sale de monitorizare a NO₂ și SO₂, se poate
realiza cartografierea regională a poluării provenite de la centralele
electrice pe cărbune. De asemenea, este utilizat pe scară largă pentru
urmărirea emisiilor vulcanice.

3. VIIRS (Suită de radiometre cu imagini infraroșii
   vizibile) – NOAA/NASA

Satelit: Suomi NPP și NOAA-20

Ani de lansare: 2011 (Suomi NPP), 2017 (NOAA-20)

Benzi spectrale: 22 de benzi (infraroșu vizibil și
termic)

Rezoluție spațială: 375 m și 750 m (sistem cu
rezoluție dublă)

VIIRS monitorizează diversi parametri, cum ar fi adâncimea optică a
aerosolilor (AOD), temperatura suprafeței, incendiile active, albedoul
și luminile nocturne. Ca succesor al MODIS, acest
sistem oferă imagini de înaltă rezoluție cu senzori mai avansați.

Măsurătorile AOD sunt utilizate pentru estimarea indirectă a
distribuției PM2,5. În plus, oferă analize detaliate privind
dispersia fumului de la incendii forestiere,
efectul insulei de căldură urbane și densitatea
poluării urbane.

CALIPSO (Observații satelitare Cloud-Aerosol Lidar și Infrared Pathfinder) – NASA / CNES

Anul lansării: 2006

Senzor: LIDAR + imagist IR

Rezoluție spațială: Rezoluție profil vertical 30 m
(atmosfera inferioară)

CALIPSO este o misiune satelitară specializată care utilizează
tehnologia LIDAR pentru a măsura profilul vertical al
distribuției norilor și aerosolilor în atmosferă. Această caracteristică
oferă informații despre concentrațiile de particule la înălțimi
care nu pot fi obținute folosind alți senzori pasivi.

De exemplu, poate detalia altitudinile la care este transportat
praful din Sahara în timpul evenimentelor de transport al prafului. În
plus, poate fi urmărit stratul din troposferă în care se răspândește
fumul din zonele industriale.

TEMPO (Emisii troposferice: monitorizarea poluării) – NASA

(Lansare prevăzută în curând)

Lansare planificată: 2025

Scop: Monitorizarea orară a poluării troposferice a
aerului în Statele Unite și zonele înconjurătoare

Caracteristică: Primul senzor satelitar de poluare a
aerului care funcționează pe o orbită geostaționară

Cea mai mare inovație a TEMPO este capacitatea sa de a monitoriza o
anumită zonă la fiecare oră pe parcursul zilei. Acest
lucru va permite urmărirea schimbărilor pe termen scurt cauzate de
factori precum traficul și consumul de energie în timpul zilei. Datele
pot fi integrate cu senzori bazati pe locație pentru a evalua
eficacitatea măsurilor luate împotriva poluării aerului.

Diferite misiuni satelitare măsoară parametrii poluării aerului
folosind diverse metode tehnice și niveluri de rezoluție. Aceste date
sunt utilizate în principal pentru următoarele scopuri:

• Estimări PM_2,5 și PM₁₀ (MODIS, VIIRS,
  CALIPSO)

• Cartografierea emisiilor pe bază de gaze (OMI, Sentinel-5P,
  GOME-2)

• Monitorizarea transportului de incendii, fum și praf (MODIS,
  VIIRS, CALIPSO)

• Analiza surselor de poluare în funcție de altitudine
  (CALIPSO)

• Analiza impactului politicilor și a seriilor temporale (OMI,
  GOME-2)

Datele provenite de la aceste sisteme satelitare sunt esențiale
pentru identificarea riscurilor pentru sănătate asociate poluării
aerului, stabilirea sistemelor de avertizare timpurie, monitorizarea
politicilor privind emisiile și desfășurarea cercetărilor academice.

6.3. Aplicații mobile și monitorizare în timp real

Datorită aplicațiilor mobile și tehnologiilor de senzori portabili,
este posibil să se acceseze date privind calitatea aerului în timp real.
În prezent, aplicațiile mobile dezvoltate atât de instituțiile publice,
cât și de sectorul privat oferă utilizatorilor indici de calitate a
aerului pentru locația lor actuală, permițând astfel persoanelor fizice
să ia decizii în cunoștință de cauză.

Aceste aplicații prelucrează datele obținute de la stații și sateliți
pentru a furniza scoruri AQI (Indicele calității aerului); ele includ,
de asemenea, funcții precum analiza datelor istorice, grafice detaliate
bazate pe poluanți și alerte de sănătate. Aceste informații joacă un rol
esențial în planificarea activităților zilnice, în special pentru
persoanele cu afecțiuni respiratorii.

În plus, monitorizarea susținută de cetățeni poate fi efectuată în
diferite părți ale orașelor folosind rețele de senzori și dispozitive
portabile de monitorizare cu cost redus, permițând producerea de date în
zone care nu sunt acoperite de rețelele oficiale. Diverse platforme
mobile și inițiative privind senzorii dezvoltate în țările din bazinul
Mării Negre sprijină elaborarea de politici bazate pe date și sporesc
gradul de conștientizare a publicului.

Accesul la informații în timp real privind calitatea aerului
facilitează capacitatea indivizilor de a lua măsuri de precauție
împotriva riscurilor de mediu; de asemenea, contribuie la răspândirea
obiceiurilor de viață durabile prin creșterea gradului de conștientizare
a problemelor de mediu.

Tehnologiile mobile facilitează accesul persoanelor fizice la
informații despre sănătatea mediului în timp real. Unele dintre cele mai
utilizate aplicații la nivel mondial sunt:

IQAir – AirVisual

Dezvoltator: IQAir (o companie de tehnologie de mediu cu sediul în
Elveția) Platformă: iOS, Android și web

Acoperire: peste 100 de țări, peste 10.000 de stații de
monitorizare

Surse de date: stații oficiale de monitorizare a calității aerului,
rețele de senzori cu cost redus, date meteorologice și modele de
predicție bazate pe inteligență artificială

Caracteristici tehnice:

• Afișarea indicelui de calitate a aerului (AQI): sunt vizualizate
  valorile PM_2,5, PM₁₀, NO₂, CO și O₃ calculate în
  conformitate cu standardele Organizației Mondiale a Sănătății
  (OMS).

• Monitorizare în timp real: aplicația oferă utilizatorilor starea
  actuală a calității aerului în locația lor și o prognoză pentru
  următoarele 72 de ore.

• Recomandări de sănătate: Oferă recomandări pentru grupurile
  sensibile, cum ar fi persoanele în vârstă, copiii și pacienții cu astm,
  pe baza nivelurilor de poluanți.

• Harta globală a calității aerului: O hartă interactivă permite
  utilizatorilor să compare nivelurile de poluare din diferite
  orașe.

• Alerte personalizate: Notifică automat utilizatorii atunci când
  indicele de calitate a aerului (AQI) depășește pragurile
  critice.

Avantaje de utilizare:

• Facilitează planificarea activităților zilnice (cum ar fi
  exercițiile fizice sau timpul petrecut în aer liber) în funcție de
  calitatea aerului.

• Oferă călătorilor informații globale despre calitatea
  aerului.

Plume Labs – Raport privind calitatea aerului
Dezvoltator: Plume Labs (Franța) Platformă: iOS, Android

Zonă de acoperire: peste 70 de țări, mii de locații cu senzori

Surse de date: stații oficiale ale guvernului, dispozitive senzoriale
low-cost bazate pe utilizatori, modelare predictivă

Caracteristici tehnice:

• Prognoze orare privind poluarea: Oferă niveluri orare de poluare
  pe tot parcursul zilei pentru poluanți precum PM_2,5,
  PM₁₀, NO₂ și O₃.

• Analiza seriilor temporale: Permite urmărirea grafică a datelor
  privind poluarea pe o bază zilnică, săptămânală și lunară.

• Alerte bazate pe locație: trimite notificări atunci când
  nivelurile de poluare ating praguri critice în vecinătatea
  utilizatorului.

• Prognoze bazate pe inteligență artificială: furnizează analize
  predictive integrate cu date meteorologice.

• Integrare cu senzori portabili: funcționează împreună cu
  dispozitivul „Flow” pentru a crea o hartă personalizată a expunerii la
  poluare de-a lungul străzilor și rutelor pe care le parcurge
  utilizatorul.

Avantaje de utilizare:

• Analiza micro-mediului: oferă măsurători ale poluării dincolo de
  nivelul orașului, concentrându-se pe zone specifice, cum ar fi străzile
  și cartierele.

• Activism de mediu și transparență a datelor: permite
  utilizatorilor să partajeze propriile date pentru a exercita presiune
  asupra autorităților locale.

• Integrare în viața de zi cu zi: oferă îndrumări pentru decizii
  precum orele de ieșire, utilizarea transportului public și orele de
  joacă ale copiilor.