Wykorzystanie bezzałogowego statku powietrznego w analizie jakości powietrza

• Autorzy: Dobrzański Maciej

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2022.4.6

Warianty tytułu

EN

The use of unmanned aerial vehicles in air quality analysis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wprowadzenie: Podstawowym źródłem informacji o jakości powietrza są stacjonarne stacje pomiarowe, które nie pozwala- ją jednak na dokładną ocenę dyspersji stężenia zanieczyszczeń w skali lokalnej. Obecnie postępująca miniaturyzacja oraz rozwój technologii, pozwolił na zamontowanie niewielkiej aparatury pomiarowej na pokładzie bezzałogowego statku powietrznego (BSP). Obecnie BSP coraz częściej służą do celów transportowych w medycynie czy badaniach naukowych. Ich długi czas lotu oraz możliwości zawisu, pozwala na pomiary jakości powietrza na różnych wysokościach w trudno dostępnych miejscach, takich jak na przykład tereny węzłów komunikacyjnych. Cel: Ocena wykorzystania bezzałogowego statku powietrznego wraz z aparaturą pomiarową do analizy jakości powietrza nad wybranymi węzłami komunikacyjnymi na terenie miasta Łódź. Metody: Pomiary rzeczywistej dyspersji zanieczyszczeń wykonywano przy użyciu BSP z podczepioną aparaturą pomiarowo-próbkującą. Loty BSP były wykonywane na wysokości od 15 do 45 m nad poziomem terenu. Następnie przeprowadzono interpolację numeryczną pozyskanych danych w programie Arcgis. Wnioski i odniesienie do zastosowań praktycznych: Uzyskane wyniki dowodzą skuteczności i przydatności wykorzystania BSP do analizy jakości powietrza. Zwłaszcza w połączeniu z późniejszą analizą numeryczną w programie GIS. Wyniki dyspersji zanieczyszczeń pokazują dużą zmienność jakości powietrza na terenie węzłów komunikacyjnych.

EN

Introduction: The basic source of information on air quality are stationary measuring stations, which, however, do not allow for an accurate assessment of the dispersion of pollutant concentration on a local scale. The currently progressing miniaturization and technology development allowed for the installation of small measuring equipment on board an unmanned aerial vehicle (UAV). Currently, UAVs are increasingly used for transport purposes in medicine or research. Their long flight time and the ability to hover, allow air quality measurements at various heights in hard-to-reach places, such as, for example, areas of communication junctions. Aim: Assessment of the use of an unmanned aerial vehicle with measurement equipment for air quality analysis over selected communication junctions in the city of Łódź. Methods: Measurements of the actual dispersion of pollutants were made using the UAV with attached measuring and sampling equipment. UAV flights were performed at a height of 15 to 45 m above the ground level. Then, numerical interpolation of the obtained data was carried out in the Arcgis program. Conclusions and relevance to practice: The obtained results prove the effectiveness and usefulness of using UAVs for air quality analysis. Especially when combined with the subsequent numerical analysis in a GIS program. The results of the dispersion of pollutants show a large variability of air quality in the area of communication junctions.

Słowa kluczowe

PL

dyspersja zanieczyszczeń; jakość powietrza; BSP; PM10; PM2.5; SO2

EN

dispersion of pollutants; air quality; UAV; PM10; PM2.5; SO2

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 53, nr 4
• Strony: 36--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., il., mapy, tab.

Twórcy

autor

Dobrzański Maciej

• Politechnika Łódzka, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Środowiska i Instalacji Budowlanych, Łódź, Polska

• https://orcid.org/+0000-0002-7112-0857+

Bibliografia

• [1] Chlebowska-Styś Anna, Sówka Izabela, Kobus Dominik, Pachurka Łukasz. 2017. „Analysis of concentrations trends and origins of PM10 in selected European cities”. E3S Web Conf. 17, 00013. DOI: https:// doi.org/10.1051/e3sconf/20171700013
• [2] Cichowicz R., Sabiniak H., Wielgosiński G.: „The influence of a ventilation on the level of carbon dioxide in a classroom at a higher University”. ECOL CHEM ENG S. 2015; 22(1): 61-71. DOI: 10.1515/ eces-2015-0003.
• [3] Cichowicz Robert, Dobrzański Maciej. 2021. „Modeling Pollutant Emissions: Influence of Two Heat and Power Plants on Urban Air Quality”. Energies, 14, 5218. https://doi.org/10.3390/en14175218
• [4] Cichowicz Robert, Dobrzański Maciej. 2021. „Spatial Analysis (Measurements at Heights of 10 m and 20 m above Ground Level) of the Concentrations of Particulate Matter (PM10, PM2.5, and PM1.0) and Gaseous Pollutants (H2S) on the University Campus: A Case Study”. Atmosphere, 12 (1), 62; https://doi.org/10.3390/atmos12010062
• [5] Cichowicz Robert. 2018. „Spatial distribution of pollutants in the area of the former CHP plant” E3S Web of Conferences, 28:01007. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20182801007.
• [6] Dey Sagnik, Girolamo Di Larry, Donkelaar Van Aaron, Tripathi S. N., Gupta Tarun, Mohan Manju. 2012. „Variability of outdoor fine particulate (PM2.5) concentration in the Indian Subcontinent: A remote sensing approach”. Remote. Sens. Environ. 2012, 127, 153–161, doi:10.1016/j.rse.2012.08.021.
• [7] Dyrektywa Unii Europejskiej: Directive 2008/50/EC of the European Parliament and of the Council of 21 May 2008 on ambient air quality and cleaner air for Europe OJ L 152, 11.6.2008, p. 1–44 (BG, ES, CS, DA, DE, ET, EL, EN, FR, IT, LV, LT, HU, MT, NL, PL, PT, RO, SK, SL, FI, SV) Special edition in Croatian: Chapter 15, Volume 029, 2008, pp. 169–212. http://data.europa.eu/eli/dir/2008/50/oj (dostęp 10.01.2021).
• [8] Jumaah Huda Jamal, Bahareh Kalantar, Alfian A. Halin, Shattri Mansor, Naonori Ueda, and Sarah J. Jumaah. 2021. “Development of UAV-Based PM Monitoring System”. Drones 5, no. 3: 60. https://doi.org/10.3390/drones5030060
• [9] Kowalski Michał, Wiśniewski Szymon. 2017. “Traffic intensity vs spatial organization of Łódź – outlines of the issues according to the data of the Local Traffic Control System”. Prace Komisji Geografii Komunikacji PTG, 20(4), 20-36, DOI 10.4467/2543859XPKG.17.022.8028
• [10] Lima Annamaria; Vivo De Benedetto, Cicchella Domenico, Cortini M., Albanese Stefano. 2003. „Multifractal IDW interpolation and fractal filtering method in environmental studies: an application on regional stream sediments of (Italy), Campania region”. Appl. Geochem. 18, 1853–1865, doi:10.1016/s0883-2927(03)00083-0.
• [11] Oprogramowanie do analizy numerycznej GIS: ArcGis Pro https://www.arcgis.com/index.html (dostęp 10.01.2021)
• [12] Pesic J. Dusica, Zigar N. Darko, Anghel Ion, Glisovic M. Srdjan. 2016. “Large Eddy Simulation of wind flow impacton fire-induced indoor and outdoor air pollution in an idealized street canyon”. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 155, 89–99. http://dx.doi.org/10.1016/j.jweia.2016.05.005.
• [13] Pope C. Arden, Burnett T. Richard, Thun J. Michael, Calle E. Eugenia, Krewski Daniel, Ito Kazuhiko, Thurston D. George. 2002. „Lung cancer, cardiopulmonary mortality, and long term exposure to fine particulate air pollution”. J Am Med Assoc. 287 :1132-41. doi:doi.org/10.1001/jama.287.9.1132.
• [14] Raport stanu jakości powietrza Europejskiej Agencji Środowiska EEA. 2020. https://www.eea.europa.eu/publications/air-quality-in-europe-2020-report (dostęp 10.01.2021)
• [15] Rogula-Kozłowska Wioletta, Rogula-Kopiec Patrycja, Mathews Barbara, Klejnowski Krzysztof. 2013. „Effects of road trac on the ambient concentrations of three PM fractions and their main components in a large Upper Silesian city. Annals of Warsaw University of Life Sciences-SGGW”. Land Reclam. 45, 243–253. DOI: 10.2478/sggw-2013-0021
• [16] Singh Prafull, Verma Pradipika. 2019. „A Comparative Study of Spatial Interpolation Technique (IDW and Kriging) for Determining Groundwater Quality”. GIS and Geostatistical Techniques for Groundwater Science. 43–56. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815413-7.00005-5
• [17] Sówka Izabela, Kobus Dominik, Skotak Krzysztof, Zathey Maciej, Merenda Beata, Paciorek Małgorzata. 2019. „Assessment of the Health Risk Related to Air Pollution in Selected Polish Health Resorts”. Journal of Ecological Engineering. 20 (10): 132-145. doi:10.12911/22998993/113142.
• [18] Wielgosiński Grzegorz, Cichowicz Robert, Wiśniewski Jacek. 2016. „Ammonia emission from sewage sludge incineration proces”. ECOL CHEM ENG S., 23(4): 665-675. DOI: 10.1515/eces-2016-0047
• [19] World Health Organization. 2021‎. WHO global air quality guidelines: particulate matter (‎PM2.5 and PM10)‎, ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide. World Health Organization. https://apps.who.int/iris/handle/10665/345329. (dostęp 10.01.2021)
• [20] Wu M. Xiangmei, Basu Rupa, Malig Brian, Broadwin Rachel, Ebisu Keita, Gold B. Ellen, Qi Lihong, Derby Carol, Green S. Rochelle. 2017. „Association between gaseous air pollutants and inflammatory, hemostatic and lipid markers in a cohort of midlife women”. Environment International. Vol. 107, Pages 131-139, ISSN 0160-4120, https://doi.org/10.1016/j.envint.2017.07.004.
• [21] Yang Yuzhe, Zijie Zheng, Kaigui Bian, Lingyang Song, Zhu Han. 2018. „Real-Time Profiling of Fine-Grained Air Quality Index Distribution Using UAV Sensing”. IEEE Internet of Things Journal. 5 : 186-198.
• [22] Źródło danych meteorologicznych, dostępne on-line: https://danepubliczne.imgw.pl/ (dostęp 10.01.2021)
• [23] Źródło podkładu mapowego, dostęp on-line: https://www.google.com/maps (dostęp 10.01.2021)