Da li niskobudžetna tehnologija može da popuni praznine u monitoringu kvaliteta vazduha?

Tekst o tehnologiji za monitoring kvaliteta vazduha preuzet je od našeg medijskog partnera New Polis

Gustina zvaničnih mjernih stanica za kvalitet vazduha u Srbiji i regionu i dalje je nedovoljna da bi se dobila potpuna slika o prostornoj rasprostranjenosti zagađenja. Dok se glavni gradovi Zapadnog Balkana suočavaju sa hroničnim problemom visokih koncentracija PM2.5 i PM10 čestica, a Skoplje, Sarajevo i Beograd bilježe nivo koji je dva do četiri puta iznad preporuka Svjetske zdravstvene organizacije, pitanje preciznog i gustog monitoringa postaje pitanje javnog zdravlja. U ovom kontekstu, niskobudžetni „low-cost“ senzori sve više se pojavljuju kao pristupačna dopuna skupim referentnim stanicama. Ali koliko im zaista možemo vjerovati?

Prije procjene samih senzora, važno je razumjeti zašto je njihova uloga uopšte značajna. Prema procjenama Svjetske zdravstvene organizacije (WHO) (slika 1), zagađenje vazduha odgovorno je za milione prijevremenih smrti godišnje širom svijeta. Među najopasnijim zagađivačima izdvajaju se suspendovane čestice – PM2.5 i PM10. Njihova opasnost leži u sposobnosti da prodru duboko u respiratorni sistem, izazivajući respiratorne i kardiovaskularne bolesti, uključujući astmu, bronhitis, srčane udare i moždane udare. Osjetljive grupe – djeca, stariji i hronični bolesnici – posebno su izložene riziku. Upravo zato precizan i gust monitoring nije luksuz, već osnovni preduslov za zaštitu javnog zdravlja.

Kako „nisko bužetni“ senzori menjaju mapu zagađenja vazduha

Kvalitet vazduha danas se smatra jednim od ključnih izazova u oblasti javnog zdravlja, naročito u urbanim sredinama gdje se prepliću uticaji saobraćaja, industrije i individualnih ložišta. Iako se aerozagađenje sistematski prati, postojeći pristupi mjerenju često ne pružaju dovoljno precizan uvid u lokalne varijacije. U tom kontekstu, sve veću pažnju privlače tzv. low-cost senzori, koji omogućavaju pristupačnije i gušće mreže za monitoring.

U oblasti praćenja kvaliteta vazduha, referentne mjerne stanice i dalje predstavljaju standard najviše pouzdanosti. Ovi sistemi, čija cijena često prelazi 100.000 eura po jedinici, zasnivaju se na visoko preciznim metodama poput gravimetrijskih i optičkih, u potpunosti usklađenim sa evropskim regulativama. Ipak, njihova široka primena je ograničena zbog visokih troškova instalacije i održavanja. Kao rezultat, mreže za monitoring obuhvataju relativno mali broj lokacija, što dovodi do nedovoljne pokrivenosti, posebno u zonama sa intenzivnim saobraćajem ili dominantnim individualnim grijanjem.

S druge strane, low-cost senzori nude značajno ekonomičnije rešenje. Ovi uređaji su kompaktni, često bežični i višestruko jeftiniji (od nekoliko stotina do nekoliko hiljada eura), što omogućava njihovu masovniju primjenu. Njihova ključna prednost leži u mogućnosti formiranja gustih senzorskih mreža koje obezbjeđuju detaljniju prostornu i vremensku rezoluciju podataka, čime se dobija realnija slika o distribuciji zagađenja na mikro-lokacijama, poput prometnih ulica ili industrijskih zona.

Kako funkcionišu ovi senzori?

Najčešće korišćeni senzori za suspendovane čestice (PM₂.₅ i PM₁₀) rade na principu optičkog raspršenja svjetlosti (slika 2a). Kada čestice prolaze kroz laserski snop unutar senzora, dolazi do promjene intenziteta svjetlosti, na osnovu čega se procjenjuje njihova koncentracija. Ova tehnologija omogućava brzo reagovanje na promjene u kvalitetu vazduha, što je posebno važno tokom kratkotrajnih epizoda zagađenja.

Za gasovite zagađivače koriste se elektrohemijski senzori (slika 2b), koji detektuju hemijske reakcije između gasova i elektrode, generišući električni signal proporcionalan koncentraciji. Ovi senzori su posebno korisni za praćenje zagađenja iz saobraćaja i industrije.

Koliko su pouzdani rezultati?

U savremenim istraživanjima kvaliteta vazduha, sve veća pažnja posvećuje se komparativnoj analizi nisko-budžetnih (low-cost) senzora i referentnih monitoring stanica, sa ciljem optimizacije postojećih sistema praćenja. Referentne stanice i dalje predstavljaju metodološki i regulatorni standard – „zlatni standard“, zahvaljujući visokoj preciznosti, pouzdanosti i usklađenosti sa važećim evropskim direktivama. Međutim, njihova visoka investiciona vrijednost, kao i složenost održavanja, značajno ograničavaju mogućnost uspostavljanja gustih mjernih mreža, naročito u urbanim sredinama sa izraženom prostornom heterogenošću izvora zagađenja.

Nasuprot tome, low-cost senzori omogućavaju znatno fleksibilniji pristup monitoringu, prije svega kroz mogućnost implementacije velikog broja mjernih tačaka uz relativno niske troškove. Time se otvara prostor za detaljnije sagledavanje prostorne distribucije zagađujućih materija, što je od posebnog značaja u zonama sa intenzivnim saobraćajem, industrijskim aktivnostima ili individualnim ložištima. Ipak, njihova primjena nije bez izazova – ključni problem predstavlja stabilnost kalibracije tokom dužih vremenskih perioda, kao i izražena osjetljivost na spoljašnje uticaje poput temperature i relativne vlažnosti vazduha, što može dovesti do varijabilnosti u kvalitetu podataka (tabela 1).

Uprkos navedenim ograničenjima, naučna i stručna javnost sve više prepoznaje potencijal integrisanih sistema monitoringa, u kojima se visoka tačnost referentnih stanica kombinuje sa prostornom rezolucijom low-cost senzora. Takav pristup omogućava ne samo unaprjeđenje kvaliteta podataka, već i razvoj naprednih modela za procjenu izloženosti stanovništva aerozagađenju, što je od ključnog značaja za donošenje efikasnih politika zaštite javnog zdravlja.

Kao što je rečeno, ključno pitanje u vezi sa nisko-bužetnim „low-cost“ senzorima jeste njihova tačnost. Da bi smo pokazali da mogu da se koriste kao dopuna sistema urađeno je istraživanje na poređenju referentne sranice i nisko budžetnih senzora u Pirotu (slika 2). Rezultati su pokazali da ovi senzori mogu veoma dobro pratiti promjene koncentracija suspendovanih čestica u realnim uslovima. Niskobudžetni senzor Airly pure postavljen je u neposrednoj blizini referentne monitoring stanice kako bi se osigurali uporedivi uslovi mjerenja. Udaljenost između uređaja bila je manja od nekoliko metara, čime je omogućeno direktno poređenje rezultata mjerenja. Monitoring je sproveden tokom perioda kontinuiranog mjerenja od 30 dana, januar-februar 2026, čime je obuhvaćen dovoljan broj mjernih podataka za statističku analizu i procjenu korelacije između mjernih sistema.

Za PM₁₀ čestice utvrđena je visoka korelacija sa referentnim mjerenjima (r ≈ 0,92), uz relativno mala odstupanja. To znači da senzori pouzdano prate trendove zagađenja i mogu se koristiti za identifikaciju epizoda povećanih koncentracija. Kod finijih čestica (PM₂.₅), iako je korelacija takođe visoka (r ≈ 0,91), uočena su veća odstupanja u apsolutnim vrijednostima, posebno pri višim koncentracijama.

Na tačnost mjerenja značajno utiču meteorološki uslovi. Visoka relativna vlažnost može dovesti do povećanja optičkog signala zbog higroskopnog rasta čestica, dok temperatura i sastav aerosola dodatno utiču na rezultate. Zbog toga je kalibracija senzora u odnosu na referentne stanice ključni korak u njihovoj primjeni.

Šta to znači za gradove i građane?

Savremeni koncept monitoringa kvaliteta vazduha zasniva se na integraciji referentnih mjernih stanica i low-cost senzora, čime se postiže efikasan kompromis između visoke tačnosti i detaljne prostorne pokrivenosti. Ovakav hibridni pristup omogućava preciznije sagledavanje prostorne raspodjele zagađenja, identifikaciju dominantnih lokalnih izvora emisija, kao i pravovremeno reagovanje u situacijama povišenih koncentracija zagađujućih materija. Istovremeno, povećava se dostupnost podataka javnosti, što doprinosi transparentnosti i podizanju svijesti građana o kvalitetu vazduha.

Primjeri iz prakse, poput projekata u Londonu i Lođu u Poljskoj, potvrđuju da ovakvi sistemi mogu imati direktan uticaj na kreiranje i unaprjeđenje javnih politika. Njihova primjena dovodi do konkretnih mjera, uključujući uspostavljanje zona sa niskim emisijama, kao i zaštitu osjetljivih lokacija poput škola i zdravstvenih ustanova od negativnih uticaja saobraćaja i drugih izvora zagađenja.

Projekat „Breathe London“ predstavlja jedan od najreprezentativnijih primera primjene gustih senzorskih mreža u urbanim sredinama. Pokrenut 2019. godine kao pilot projekat sa oko 100 senzora, brzo je pokazao svoju operativnu vrijednost, nakon čega je mreža proširena na više od 400 uređaja (slika 4). Ovakva infrastruktura omogućava kontinuirano praćenje kvaliteta vazduha u realnom vremenu, uz značajno unaprjeđenje prostorne rezolucije i pouzdanosti podataka. Podaci prikupljeni u okviru ovog sistema u Londonu koriste se kao osnova za donošenje odluka u oblasti upravljanja kvalitetom vazduha, uključujući optimizaciju zona sa niskim emisijama i identifikaciju kritičnih tačaka zagađenja.

S druge strane, region Lođ karakterišu dugotrajni problemi uzrokovani zastajrelim načinima grijanja i intenzivnim saobraćajem (slika 5). Uvođenjem proširene mreže senzora, značajno je unaprijeđena prostorna reprezentativnost podataka, što je omogućilo efikasnije planiranje i sprovođenje mera, koje su uticale da su ostvarena poboljšanja rezultat šireg skupa regulatornih i tehnoloških intervencija.

Zaključak

Na osnovu prikazane analize može se zaključiti da niskobudžetni (low-cost) senzori ne predstavljaju zamjenu za referentne mjerne stanice, već njihovu ključnu dopunu u savremenim sistemima monitoringa kvaliteta vazduha. Njihova primjena omogućava značajno povećanje prostorne i vremenske rezolucije podataka, što je od presudnog značaja za razumijevanje lokalnih obrazaca zagađenja i identifikaciju kritičnih zona u urbanim sredinama. Integracijom ova dva pristupa dobija se pouzdan i operativno efikasan sistem koji može odgovoriti na sve složenije zahtjeve u oblasti zaštite životne sredine.

Istovremeno, razvoj ovakvih sistema usklađen je sa zahtjevima zakonodavnog okvira Evropske unije, posebno sa Directive 2008/50/EC o kvalitetu ambijentalnog vazduha i čistijem vazduhu za Evropu. Ova direktiva definiše granične i ciljne vrednosti za ključne zagađujuće materije (PM10, PM2.5, NO₂ i dr.), kao i obavezu država da obezbijede adekvatne mreže monitoringa i javno dostupne informacije. U tom kontekstu, primjena hibridnih sistema sa low-cost senzorima može značajno doprineti ispunjavanju ovih zahteva, posebno u segmentu povećanja gustine mjernih mjesta i dostupnosti podataka.

Primjeri iz Londona i Lođa jasno pokazuju da ovakvi sistemi imaju direktan uticaj na kreiranje javnih politika i konkretnih mjera za smanjenje aerozagađenja. Kroz identifikaciju „hotspotova“, podršku uvođenju zona sa niskim emisijama i zaštitu osetljivih grupa stanovništva, monitoring prelazi iz pasivnog sistema mjerenja u aktivan alat upravljanja kvalitetom vazduha.

U budućnosti, dalji razvoj i unaprjeđenje ovih sistema treba da bude usmjeren ka standardizaciji, kontinuiranoj kalibraciji i integraciji podataka u šire modele procjene izloženosti stanovništva. Samo kroz takav pristup moguće je obezbijediti pouzdane osnove za donošenje odluka i dugoročno unapređenje kvaliteta vazduha, što predstavlja jedan od ključnih prioriteta održivog urbanog razvoja.

Uroš Pantelić, ekolog, docent na Univerzitetu u Beogradu

Izvor: New Polis

Naslovna fotografija: NASA