Оценка эффективности использования сети недорогих сенсорных датчиков для сбора данных о загрязнениях в пограничных слоях атмосферы на основе анализа наблюдений за динамикой концентрации взвешенных частиц PM2.5 в Красноярске
Красноярск – один из немногих промышленных городов в России, где проводится крупномасштабный и непрерывный мониторинг содержания взвешенных частиц PM2.5 в приземном слое атмосферы. Данный ресурс посвящен анализу данных, полученных со станций системы наземного мониторинга двух типов:
Датчики сети КНЦ СО РАН разработаны и введены в эксплуатацию благодаря научной группе под руководством О.Э. Якубайлика, которыми также осуществляется эффективный сбор и систематизация данных измерений о загрязняющих веществах в атмосфере и их последующее использование при исследовании различных природных явлений (см. Геопортал ФИЦ КНЦ СО РАН http://gis.krasn.ru/blog/). Подсистема мониторинга КНЦ СО РАН имеет около 30 постов, расположенных в разных районах г. Красноярск, что обеспечивает хорошую детализацию информации о загрязнениях.
Подсистема КВИАС использует на своих стационарных постах анализаторы пыли модели E-BAM (производство «Met One Instruments Inc.», США), которые используются для измерения среди прочего уровня концентрации РМ2.5 в атмосферном воздухе. Принцип измерения этих приборов основан на ослаблении бета излучения твердыми частицами, осевшими на фильтрующей ленте. Анализаторы E-BAM признаны во всем мире в качестве эталонного оборудования для измерения содержания фракций PM10 и PM2.5 в атмосфере, рекомендованы к использованию, сертифицированы и аккредитованы во многих странах мира, в том числе в России.
Станция CityAir оснащена оптическими датчиками, у которых принцип измерения уровня концентрации PM2.5 основан на дисперсии светового потока. Оптические датчики менее точные по сравнению с анализаторами E-BAM.
Вне зависимости от своей принадлежности к одной из двух подсетей, рассматриваемые в работе наземные станции осуществляют сбор следующих показателей:
Для сравнения показаний датчиков, принадлежащих разным системам мониторинга существует 4 поста, на которых установлена измерительная аппаратура обоих типов. Это посты «Ветлужанка«,«Покровка», «Свердовский«,«Кировский» (см. раздел Карты). Данный ресурс содержит некоторые результаты сравнительного анализа четырехлетних рядов наблюдений на этих постах.
Результаты
Интерактивные визуальные представления показателей температуры, влажности и PM2.5. Дисперсии для данных показатели в масштабах: квартал, месяц, неделя, сутки, час.
Проверка влияния сезонной классификации данных PM2.5 на точность калибровки датчиков.
В этом разделе несколькими методами обучения с учителем построены регрессионные модели, учитывающие логнормальность распределения данных об уровнях концентрации PM2.5 в приземном слое атмосферы г. Красноярска….
Для оперативной корректировки PMs удобно использовать параметрическую модель множественной линейной регрессии методом наименьших квадратов, учитывающую показания температуры и давления. В этом случае фактором является концентрация…
Распределения показаний (PM2.5, log(PM2.5), температура, давление, влажность для каждого из дублирующих датчиков) Пара CityAir – E-BAM, расположенная в Ветлужанке: Пара CityAir – E-BAM, расположенная на…
Регрессионный анализ показаний данных о концентрации взвешенных частиц PM2.5 датчиков сети КНЦ и КВИАС за период 2019-2022 гг.
Корреляционный анализ зависимости концентрации взвешенных частиц PM2.5 от показаний температуры, влажности и давления датчиков сети КНЦ и КВИАС по месяцам.
В Красноярске установлено 4 дублирующих датчика: «Д-Ветлужанка», «Д-Покровка», «Д-Свердовская», «Д-Кировский». Из показаний дублирующих датчиков видно, что в среднем концентрации РМ2.5, определяемые датчиком станции CityAir, более чем в 2 раза превышают аналогичные значения, определяемые приборами подсистемы КВИАС стационарных постов наблюдения.
Большая часть данных предоставленна проектом air.krasn.ru : Полученные топографические области хорошо можно объяснить из следующих географических фактов. Во-первых, датчик s_pok находится на хорошо продуваемом высоком…
