Stikstofdioxidemetingen in Brussel vanop de fiets

In grote steden zoals Brussel worden regelmatig overschrijdingen van de Europese regelgeving inzake NO2-concentraties gemeld, een belangrijke verontreinigende stof die de luchtkwaliteit beïnvloedt. We hebben BIRA’s speed pedelec uitgerust met een NO2-meetsysteem, bestaande uit twee complementaire instrumenten die het mogelijk maken om tegelijkertijd de geïntegreerde NO2-kolom en de concentratie aan de oppervlakte te meten. Dit systeem werd in de zomer van 2022 ingezet om de ruimtelijke variabiliteit van NO2 in verschillende delen van Brussel te karakteriseren. De resultaten werden ook gebruikt om waarnemingen van het TROPOMI-satellietinstrument te interpreteren.

NO2 als indicator van verontreiniging door het wegverkeer

Samen met fijne deeltjes is stikstofdioxide (NO2) een van de belangrijkste verontreinigende stoffen die de luchtkwaliteit beïnvloeden. Het is een schadelijke luchtverontreinigende stof die giftig is voor de luchtwegen en een voorloper van ozon en fijnstof. Het draagt ook bij tot water- en bodemverzuring.

Omdat het door een verbrandingsproces ontstaat, wordt NO2 beschouwd als een uitstekende indicator van verontreiniging door het wegverkeer. Vooral in dichtbevolkte stedelijke gebieden is het moeilijk te reguleren en worden vaak overschrijdingen van de Europese regelgeving gemeld.

Wat is de kwaliteit van de lucht die we in Brussel inademen?

Deze vraag werd onlangs behandeld door CurieuzenAir, een grootschalig citizen science-experiment dat van eind september tot midden oktober 2021 in Brussel plaatsvond. Gedurende één maand werd de NO2-concentratie gemeten op 2.483 punten, verspreid over het hele Gewest, waarbij een schat aan interessante feiten over de verspreiding van de vervuiling in de stad en het verband met urbanistische en maatschappelijke aspecten aan het licht kwam.

Geïnspireerd door dit experiment hebben wij besloten een SpeedPedelec-fiets uit te rusten met twee verschillende NO2-sensoren die beide gebaseerd zijn op de DOAS-techniek (Differential Optical Absorption Spectroscopy), waarvan de ene de totale kolom NO2 boven het instrument meet en de tweede (ICAD) gewijd is aan de kwantificering van de NO2-concentratie aan de oppervlakte.

Dit zogenaamde bikeDOAS-experiment werd in het voorjaar van 2022 opgezet en getest en in juli en augustus van hetzelfde jaar in het veld gebruikt, met de hulp van twee enthousiaste jonge studenten. In totaal legden ze ongeveer 1000 km af in de straten van Brussel, waarbij ze respectievelijk om de 2 en 5 seconden de NO2-concentratie en de verticale kolom bemonsterden. De metingen konden in real-time worden gevisualiseerd met behulp van een dashboard dat voor op de fiets was geïnstalleerd.

Resultaten van de bikeDOAS-zomercampagne

In het algemeen bevestigen onze resultaten de conclusies van het CurieuzenAir-experiment, namelijk dat de verontreiniging in Brussel vooral geconcentreerd is in het stadscentrum. Door de hoge frequentie van de bikeDOAS-metingen konden duidelijk lokale NO2-pluimen worden vastgesteld, die rechtstreeks door individuele auto's werden uitgestoten, en hun snelle verspreiding in het verkeer.

Ter validatie hebben wij onze metingen met succes vergeleken met referentiegegevens van het telemetrisch netwerk voor luchtkwaliteit van Leefmilieu Brussel. We hebben ook de relatie tussen de oppervlakteconcentratie en de geïntegreerde kolomgegevens in detail bestudeerd. Ten slotte werden de NO2-kolomgegevens gebruikt om de nauwkeurigheid te controleren van satellietmetingen die gelijktijdig vanuit de ruimte werden geregistreerd door het TROPOMI-instrument aan boord van het Sentinel 5 Precursor-satellietplatform.

Verticale NO2-kolom door bikeDOAS-instrument en TROPOMI-satellietsensor
Gelijktijdige metingen van de verticale NO2-kolom door het bikeDOAS-instrument en de TROPOMI-satellietsensor. Rekening houdend met de onvolkomen colocatie van de door de twee systemen bemonsterde luchtmassa's (zie linkerpaneel), wordt een uitstekende overeenkomst gevonden voor de dagelijkse gemiddelde NO2-kolomwaarden (rechterpaneel).