Все статьи

Доступное измерение. Анализировать воздух теперь можно в бытовых условиях

15 Сентября
0
В российской системе госконтроля за качеством воздуха есть немало слабых мест – особенно в области оперативного экомониторинга. На помощь приходит технический прогресс: получать данные о загрязнении воздуха теперь могут сами граждане - и это становится не сложнее, чем использовать бытовые приборы. Весь вопрос  - в цене и в том, как использовать полученные данные.

На Урале задышали в обход официальной статистики

Экологическая проблема может стать двигателем прогресса и способствовать социальным и технически инновациям - это странный, на первый взгляд, посыл продемонстрировали в конце прошлого года жители Челябинска  - одно из самых экологически неблагополучных город страны.

Ежегодно воздух в этом городе-миллионнике, по официальным сводкам, принимает более 500 тыс. тонн различных летучих загрязнений (на каждого челябинца в год приходится около полукилограмма вредных веществ, включая смертельно опасные и канцерогенные). Причем, в отличие от других российских городов, где главные источники загрязнения  - ТЭС и автотранспорт, в Челябинске основную долю вредных веществ в атмосферу поставляют промышленные предприятия: здесь действует более десятка крупнейших в стране металлургических и машиностроительных заводов. Вносят свою лепту и малые промышленные предприятия, дополнительно обеспечивая ежегодную «поставку» до 60 тыс. тонн воздушных загрязнений.


Челябинский смог стал уже притчей во языцех

И если к «плановому» загрязнению, вызывающему легкий, постоянно висящий над городом смог, челябинцы давно привыкли, то «внеплановые» выбросы в атмосферу (чем часто грешат недобросовестные предприятия, делающие по ночам так называемые залповые выбросы), всякий раз вызывают негодование у горожан. Особое возмущение вызывает то, что госорганы обычно реагируют на подобные ЧП постфактум, когда уже невозможно установить источник выброса (в Челябинске, отметим, работают десятки больших и малых промышленных предприятий), да и воздух уже «прочистился».

Но случаются и обратные примеры: когда «пиковые» уровни загрязнения наблюдаются неделями, но власти все равно не принимают никаких мер. Так, в конце августа прошлого года  на Челябинск опустился особенно сильный смог. Вернувшиеся с каникул дети попали в настоящий ад: у многих наблюдалась тошнота, аллергические реакции, головные и респираторные боли.)  «В воздухе ощущается едкий запах гари, присутствуют взвешенные вещества, стоит туман настолько сильный, что начинается першение в горле, у маленьких детей и взрослых не проходящий ринит», - говорится в петиции по портале change.org, адресованной президенту Владимиру Путину. Под обращением было собрано почти 10 тыс. подписей.

Чем ответили власти? Коротким пресс-релизом на сайте областного управления Роспотребнадзора, в котором говорилось, что за третий квартал 2017 года (как раз когда в городе было невозможно открывать форточки в домах) почти из 700 проб воздуха… только 0,15 %, по мнению этого госоргана, не отвечали требованиям гигиенических нормативов (по поводу неприятных запахов чиновники заявили, что вонь не всегда свидетельствует о превышении ПДК).

Глядя на локальный «апокалипсис», активно ретушируемый официальными сводками, челябинец Дмитрий Закарлюкин, который работал в IT-бизнесе, решил, что хватит ждать милости от чиновников  - надо самому, попробовать создать систему, которая позволила бы получать данные о качестве воздуха и помогала бы выявлять источники загрязнений  

Так, в прошлом году в последних числах августах на город опустился особенно сильный смог. Вернувшиеся с каникул дети попали в настоящий ад: у многих наблюдалась тошнота, аллергические реакции, головные и респираторные боли

Дмитрий собрал группу единомышленников (теперь она называется «Челябинск, дыши!»), и энтузиасты принялись за работу. Первым делом за свои средства купили и протестировали образцы автоматических анализаторов. Затем попробовали соединить их между собой через Интернет, чтобы можно было агрегировать информацию со множества устройств в одном месте  - так в Челябинске  появилась первый в своем роде прототип общественной сети мониторинга за качеством атмосферного воздуха.  

- Когда мы выбирали датчики, то исходили, прежде всего, из соотношения «цена-точность измерений». Можно было выбрать дорогие, но мы поставили пред собой задачу уложиться в 2 тыс. рублей за прибор. Нашли, попробовали, собрали буквально на коленке устройство,  способное передавать данные, полученные газоанализаторами, через wi-fi., - рассказывает Дмитрий Закарлюкин.

Чтобы не было проблем с установкой на улице приборов, а сами они не были доступны для вандалов, активисты решили устанавливать их за окнами частных квартир. Датчики регистрируют количество в воздухе микрочастиц размером менее 10 мкм (PM10) и 2,5 мкм (PM2.5). Показатели выбраны не случайно: это один из простых и весьма распространенных способов оценки качества воздуха, принятый во многих странах. Значения, полученные таким способом, можно сравнить с «эталонными»  (например, с Пекином или Мехико, которые являются городами с наиболее высоким загрязнением воздуха). 



Фрагменты глобальной карты, на которую выводятся челябинские датчики

На интерактивной карте, куда выводятся данные челябинских датчиков, местоположение приборов обозначено цветными зонами, для удобства восприятия они окрашены в соответствии со шкалой уровня загрязнения микрочастицами PM10 (шкала от светло-зеленого до фиолетового цвета), при этом данные обновляются каждые 5 минут, а при желании можно открыть и посмотреть графики уровня загрязнения воздуха за последние 24 часа или за несколько суток.

Так как датчики не имеют химических анализаторов, то не могут определять характер самих твердых частиц, но поскольку частицы (это может быть пыль, зола и пр.) несут на себе другие вредные вещества, то, зная их объем, можно получить достаточно ясное представление об общем уровне загрязнения в городе. 

Пока в систему соединены три датчика (она, по сути, пока работает в режиме демо-версии), которые были куплены на личные средства Дмитрия Закарлюкина. Для дальнейшего развития сети нужны серьезные вложения, и инициаторы проекта «Челябинск, дыши!» подали свою идею на соискание гранта в фонд корпорации Google, который поддерживает различные инновационные проекты, в том числе и в экологии.

Сам себе лаборатория 

Инновации и гранты – это хорошо, но как насчет случаев, когда просто нет условий для того, чтобы развивать такую же технически сложную сеть, как в Челябинске, но есть потребность получать альтернативные тем, что дают госорганы, данные о загрязнении воздуха получать хочется?  Например, по соседству «благоухает» огромная свалка, источающая сероводород, метан и прочие не идущие на пользу человеческому организму вещества – можно ли в этом случае обзавестись собственными измерительными устройствами, которые бы фиксировали уровни загрязнения воздуха и помогали в проведении общественной протестной кампании?

Вообще, в специализированные интернет-магазинах предоставлен широкий ассортимент различных портативных газоанализаторов, с помощью которых можно идентифицировать те или иные вредные примеси в воздухе.

Обычно такие устройства приобретают экологические службы или отделы по охране труда крупных промышленных производств, когда стоит задача контролировать концентрацию загрязняющих или взрывоопасных  веществ, например, в помещении или в изолированном пространстве. Например, на горнодобывающих предприятиях информация о характеристиках воздуха в шахтах является важнейшим аспектом безопасности.

Цены на портативные газоанализирующие приборы варьируется от 3-5 до нескольких сотен тысяч рублей  - в зависимости от модели, комплектации, набора функций, особенностей выдачи и записи информации, емкости аккумулятора (есть такие, которые  способны работать без подзарядки 2-3 года) и  т.п.  Средний ценник на двухканальные приборы (т.е. способные анализировать регистрировать два определенных вида загрязнений воздуха) варьируют от 30 до 40 тыс. рублей. Трехканальные анализаторы обойдутся как минимум вдвое дороже.   

Самое простейшее, что можно определять, с помощью «бытовых» газоанализаторов  - концентрации углекислого и угарного газа. Другие модели могут показывать концентрации оксислов азота, сероводорода, метана и др.

Несмотря на десятки конструкционных вариаций переносных газоанализаторов, у них у всех есть общие особенности. В первую очередь это корпус, в который заключены все рабочие элементы газоанализатора. Дело в том, что такие аппараты требуют высокой степени защиты, поэтому внешняя оболочка обычно выполняется из химически стойкого и ударопрочного материала.

Другой важный элемент прибора - первичный преобразователь – так называется сам датчик газоанализатора, или чувствительный элемент. Существует несколько видов таких сенсоров, в том числе термокаталитические, инфракрасные и электрохимические. Задача данного элемента заключается в преобразовании искомого компонента газового состава в электрический сигнал. После чего устройство его визуализирует полученные данные в виде индикации или отображения на дисплее.

Как правило, для использования достаточно активировать устройство при нахождении в газовой среде, и затем, когда будут достигнуты пороговые показатели концентрации искомого вещества, устройство подаст сигнал.

Впрочем, не спешите радоваться: как и любой другой технический прибор, газоанализатор требует обслуживания, а получить его в российских условиях бывает куда сложнее, чем купить сам газоанализатор. 

Во-первых, все измерительные приборы требуют периодической калибровки (коррекционной настройки), а также поверки  - оценке соответствия прибора государственным метрологическим стандартам. Во-вторых, не следует забывать, что портативные газоанализаторы требуют  периодической замены батареи, а также отработавших свой ресурс сенсоров. Часто эти операции требуется проводить у производителя: отправлять прибор на обслуживание на завод-изготовитель. Понятное дело, что все описанные процедуры  вовсе не бесплатные.

-Прежде чем выкидывать деньги, нужно ответить на вопрос, для чего потребуется газоанализатор, где он будет использоваться, данные о каких веществах он должен предоставлять – то есть необходимо отталкиваться от того, какие преследуются цели, - говорит Елена Васильева, эксперт Гринпис России, которая много лет занимается работает по проблеме промышленного загрязнения в Волгограде и его окрестностях.

У Васильевой и ее коллег большой собственный опыт использования лабораторного оборудования: волгоградским общественникам удавалось, например, буквально за руку ловить Роспотербнадзор и местные власти на попытках «не замечать» несанкционированные выбросы с промпредприятий: один примечательный случай был, когда общественники выявили попытку «замаскировать» выбросы одного из предприятий под… пыльную бурю.

- Нам ответы, что серьезных химических загрязнений эта пыль не содержит, но мы отобрали собственные пробы и с помощью хроматографа выявили содержание тяжелых металлов и других загрязнений, - рассказывает Васильева.

Как приделать «ноги» полученной информацию?  

И в этом самая главная проблема: можно отобрать пробы воздуха и получить какие-то данные, но не всегда есть возможность приделать этим данным «ноги».  

Проблема в том, что при любом публичном использовании полученных из неофициальных источников данных о загрязнении воздуха (особенно если по результатам мониторинга предъявляются претензии к госорганам или предприятиям-нарушителям), встает вопрос о том, насколько эти данные корректные. И первый вопрос, который задают в этом случае общественникам  - лицензировано ли применяемое ими оборудование, проходило ли оно положенную поверку, имеется ли необходимая квалификация у тех людей, что занимаются отбором проб и т.п.

- С точки зрения привлечения внимание к проблеме загрязнения воздуха в городах система, запущенная в Челябинске, очень хороша. Все эти штуки с интерактивными картами, визуализацией, графиками - они очень хорошо воздействуют на сознание обывателя. Но надо понимать, что использовать эти данные, например, в суде – вряд ли получится. С другой стороны, данные Росгидромета как раз можно использовать для официальных действий, но они-то, напротив, далеко не всегда бывают доступны, - отмечает Васильева.

Один из возможных выходов из такого положения  - «официализироваться» самим гражданам. Конечно, приобретение дорогостоящего газоанализаторного комплекса и получение необходимых лицензий на него – задача запредельная для отдельных активистов, инициативных групп, но, например, для ТСЖ или ТОСа - это вполне по силам, тем более что объединения жильцов имеют право на поддержку со стороны местных органов власти.

Елена Васильева говорит, что можно обзавестись переносным универсальным газоанализатором (в отличие от портативных устройств  - это уже целый «чемодан») по цене от 250 тыс. рублей и делать пробы воздуха на довольно широкий спектр загрязняющих веществ – от углекислого газа до летучих углеводородов благодаря сочетанию в одном устройстве нескольких методов получения данных (электрохимический, термокаталитический, полупроводниковый  и др.).


Приборы семейства ГАНК можно использовать для мониторинга воздуха на территории ТСЖ

При этом, чтобы не обзаводиться полным пакетом лицензий, каковые должны быть у официальной лаборатории, можно, по словам Васильевой, получить лицензию только на отбор проб, а официальные справки по этим пробам получать в аккредитованной лаборатории.

Либо же можно попробовать скооперироваться с одной из таких лабораторий: отдавать в бесплатное использование  газоанализатор за бесплатные же услуги по мониторингу воздуха по той схеме, которая нужна конкретному ТСЖ.

Впрочем, если совсем нет денег на собственные приборы, то можно последовать примеру активистов движения «Stop Выброс!», которое расследует факты загрязнения воздуха на юго-востоке Москвы и прилегающих районах Московской области. Группа с помощью краудфандинга  собирает средства на то, чтобы обследовать почвы вокруг московского мусоросжигательного завода № 4 на предмет наличия диоксинов  - хлорорганических соединений, которые образуются при сжигании смешанного мусора и по степени опасности для человеческого организма стоят в одном ряду с боевыми отравляющими веществами.

Дело в том, что диоксины, как и тяжелые металлы, способны накапливаться в почве и растениях – и анализы почвы могут со всей убедительностью не только показать картину выбросов с конкретного, уже работающего МСЗ, но и служить «железобетонным» аргументом против строительства новых мусоросжительных заводов.

Активисты договорились с НИИ экологии и эволюции им. А.Н. Северцова, чтобы на базе институтской лаборатории была проведена серия анализов почвы и надеются вскоре получить официальные документы, которые можно будет использовать для юридических действий.      

В любом случае прогресс на месте не стоит, и в будущем следует ожидать и роста интереса со стороны массового потребителя к приборам для анализа воздуха и увеличения ассортимента и качества самих подобных устройств.

Однако необходимо понимать, что «общественная» экологическая информация не сможет быть полноценной альтернативой той информации, которой располагает Росгидромет – как домашние медицинские диагностические приборы не могут быть.  альтернативой профессиональной диагностике.  Но общественное «информационное диссидентство» - это отличное средство проверки, выявления слабых мест с системе государственного экомониторинга и, конечно, это лучший стимул для чиновников делать лучше свою работу.

Текст: Павел Зеленый

На данном сайте могут использоваться материалы АНО "Гражданская инициатива против экопреступности", признанной НКО-иностранным агентом (решение Минюста РФ от 25.10.2019г.)

Подписка на рассылку
Будь в курсе наших событий