iPhone is prima fijnstofmeter

Met behulp van smartphones en een stukje Polaroidfolie kunnen burgers op veel plekken metingen doen en zo een beeld schetsen van de luchtvervuiling. En verrassend nauwkeurig ook.

null Beeld Marcel van den Bergh
Beeld Marcel van den Bergh

Smartphones kunnen worden gebruikt voor complexe wetenschappelijke metingen. Dit bewijst iSPEX; een project van onder meer de Universiteit Leiden waarbij burgers met iPhones zijn ingezet om landelijk fijnstofmetingen te doen. De resultaten van het onderzoek worden vandaag gepubliceerd in Geophysical Research Letters.

Vorig jaar juli en september organiseerde iSPEX landelijke fijnstofmeetdagen. Toen deden meer dan drieduizend Nederlanders metingen in de buitenlucht met hun iPhone. Die was voorzien van een eenvoudig opzetstukje dat door de Leidse wetenschappers was ontwikkeld. Daarin zit onder meer Polaroidfolie waarmee de graad van polarisatie van door fijnstof verstrooid zonlicht gemeten kan worden. Als er veel fijnstof in de atmosfeer zit, wordt de polarisatiegraad van de blauwe lucht lager. Deze polarisatiegraad wordt door de iPhone-camera vastgelegd en verstuurd naar de database van iSPEX.

Onzichtbare deeltjes

Fijnstof is een van de belangrijkste vormen van luchtverontreiniging in de geïndustrialiseerde wereld: zeer kleine onzichtbare deeltjes zoals roet, die bij inademing schadelijk zijn. Een probleem is dat de grootte en samenstelling van fijnstof lastig te meten is. Het RIVM heeft in Nederland vijftig meetpunten, maar doordat deze metingen voornamelijk gebeuren op basis van massa, tellen de grotere fijnstofdeeltjes het zwaarst mee.

Fijnstof kan ook op een andere manier gemeten worden: door omhoog te kijken. Een romantische avondrode zonsondergang betekent: veel fijnstof in de atmosfeer. Alleen is met het blote oog niet te zien of dit stof bestaat uit onschuldige zoutkristallen of schadelijker verbrandingsdeeltjes. Met zogenoemde SPEX-instrumenten kan de hoeveelheid en - in principe - samenstelling van het fijnstof in de atmosfeer worden vastgesteld. Nadeel van SPEX'en is dat er maar een paar van zijn.

Door smartphones om te toveren in goedkope SPEX-instrumenten, kunnen burgers op veel meer plaatsen meer metingen doen, waardoor in theorie een nauwkeurig en realtime beeld van de luchtvervuiling ontstaat. 'Smartphones zijn veel minder nauwkeurig dan een professionele SPEX', zegt initiatiefnemer en sterrenkundige Frans Snik van de Universiteit Leiden. 'Maar doordat we zo veel metingen konden doen, was de hoop dat we eventuele onnauwkeurigheden zouden kunnen uitfilteren.'

null Beeld Marcel van den Bergh
Beeld Marcel van den Bergh

'Wow'

Al snel bleek uit de vele duizenden metingen die bij de landelijke meetdag binnenkwamen, dat de waargenomen patronen van iSPEX-metingen sterk overeenkwamen met de professionele SPEXen die stonden opgesteld, zegt Jeroen Rietjens van ruimteonderzoeksinstituut SRON, een van instituten die deelnemen aan het project. 'De eerste volledige meting die ik bekeek, toonde een gladde kromme met een maximum rond 90 graden. Precies zoals gehoopt. Wow, dacht ik, het werkt.'

iSPEX-metingen rond Cabauw bij Utrecht, waar onder meer het KNMI meteorologisch onderzoek doet, werden gebruikt als vergelijkingsmateriaal met de professionele SPEXen van het RIVM en SRON die daar stonden opgesteld. De telefoonmetingen lieten verschillende resultaten zien: sommige lagen hoger, andere lager. 'Maar per telefoon zag je telkens consistente waarden', zegt Rietjens. Door diverse iSPEX-metingen te middelen, kwamen de telefoonmetingen nauwkeurig overeen met de 'echte' meetapparatuur.

Na analyse van alle metingen blijkt dat met vijftig iSPEX-metingen een nauwkeurige fijnstofmeting kan worden gedaan van een gebied van twee bij twee kilometer, aldus Snik. Burgers die willen weten hoe het met de luchtkwaliteit gesteld is, kunnen gezamenlijk een betrouwbare meting doen.

null Beeld Marcel van den Bergh
Beeld Marcel van den Bergh

Bevolkingsdichtheid

Prachtig nieuws, zegt onderzoeker Arnoud Apituley van het KNMI, want toevallig bestaat er een sterke overeenkomst tussen bevolkingsdichtheid en de behoefte aan informatie over fijnstof. Met andere woorden: juist in steden is de behoefte groot en daar wonen de meeste deelnemers. Apituley 'Er worden ook satellietmetingen gedaan naar fijnstof, maar die komt maar een keer per dag over.' Bovendien heeft juist de satelliet moeite met stedelijke gebieden en als er toevallig net een wolk hangt, kan er niet worden gemeten.

De iSPEX-metingen zullen de overige metingen niet vervangen. Integendeel, zegt Snik. 'We hebben alle mogelijke metingen nodig om een beter beeld te krijgen van de effecten van fijnstof.' Met iSPEX is het bijvoorbeeld niet mogelijk te zien hoe hoog de vervuiling zit, zegt Apituley. 'Zoals de rook van een Canadese bosbrand die tijdens de meetdagen over Nederland trok.' Die zat op een voor burgers ongevaarlijke hoogte van twee tot vier kilometer.

Om de data te kunnen begrijpen, blijven andere meetinstrumenten nodig, en de interpretatie van deskundigen, zegt Hester Volten van het RIVM. Het instituut ziet zichzelf als een schakel tussen burgermetingen en de data die van de eigen professionele apparatuur komt. 'We denken dat burgermetingen van allerlei soorten in de nabije toekomst een grote vlucht gaan nemen. Deze burgerdata zijn zeer waardevol voor ons, en ik denk dat omgekeerd onze expertise burgers kan helpen de metingen meer betekenis en waarde te geven. Zo heeft iedereen er baat bij.'

'Rare meting' bewijst: iSPEX werkt

'We ontdekten eigenlijk op de dag na de eerste meetdag dat iSPEX echt werkt', zegt bedenker en sterrenkundige Frans Snik. Op die dag bleven mensen metingen insturen. Anoud Apituley van het KNMI zag op zijn computer 'heldere' metingen binnen komen, terwijl metingen uit De Bilt lieten zien dat het heiig was. Het bleek dat deze dag rookwolken van een Canadese bosbrand overtrokken, maar dat elders een strook heldere lucht was. Toevallig boven Cabauw, waar KNMI ook meetapparatuur heeft staan. Apituley had vrij, maar stapte in zijn auto om de apparatuur in Cabauw in te schakelen. Op de metingen die daar zijn gemaakt, is plotseling een vervuilingspiek te zien, als de hoge bosbrandrook ook Cabauw bereikt. En - geluksmoment - uit metingen die met iSPEX'en ter plekke zijn gemaakt, is precies dezelfde piek zichtbaar. 'Dat was het moment waarop we zeker wisten dat iSPEX werkt', zegt Snik.

Meer over