Ingenjörsforskare vid University of Texas i Austin har utvecklat den mest detaljerade och omfattande lokala kartan över luftföroreningar som någonsin producerats för ett stadsområde, använder specialutrustade Google Street View-bilar för att mäta luftkvaliteten block för block. Denna nya hyperlokala mobila metod för att mäta luftkvalitet, som avslöjar att luftföroreningar kan variera dramatiskt även inom ett enda stadskvarter, skulle kunna ta itu med stora brister i luftkvalitetsövervakning över hela världen.

Forskargruppen leddes av Cockrell School of Engineering biträdande professor Joshua Apte i samarbete med Environmental Defense Fund (EDF), Google och Aclima, en Kalifornien-baserad leverantör av miljösensorer. Genom att integrera Aclimas sensorsystem i Google Street View-bilar, teamet kartlade luftföroreningar i 78 kvadratkilometer av Oakland, Kalifornien, över ett helt år, samlar in en av de största datamängderna för luftföroreningar som någonsin uppmätts för enskilda stadsgator. Denna nya teknik kartlägger urbana luftföroreningar vid 100, 000 gånger större rumslig upplösning än vad som är möjligt med traditionella statliga luftkvalitetsmonitorer. Deras tillvägagångssätt och resultat publicerades denna vecka i tidskriften Miljövetenskap och teknik . Studien inkluderade medförfattare från University of Washington, University of British Columbia, Utrecht universitet, Lawrence Berkeley National Laboratory, Aclima och EDF.

Teamet tror att deras hyperlokala mobila mätsystem skulle kunna implementeras i många städer över hela världen, tillhandahålla detaljerad luftkvalitetsinformation för medborgarna, familjer, lokala myndigheter och forskare. Den nya tekniken skulle kunna ta itu med stora luftkvalitetsövervakningsluckor över hela världen och har potential att förändra hur luftföroreningar övervakas i stadsområden samt belysa hälsoeffekterna på stadsbor.

Luftföroreningar är en stor global riskfaktor för sjukdom och död, och luftföroreningarna som människor andas kan vara, ibland, mycket värre än vad officiella luftkvalitetsmonitorer rapporterar. De flesta stora stadsområden har bara en luftkvalitetsmonitor för varje 100 till 200 kvadratkilometer. I jämförelse, UT Austin-teamets mobila inflygning kartlägger luftföroreningar var 100 fot, eller på ungefär fyra till fem platser längs ett enda stadskvarter.

"Luftföroreningar varierar mycket fint i rymden, och vi kan inte fånga den variationen med andra befintliga mättekniker, ", sa Apte. "Med vårt tillvägagångssätt och analystekniker, vi kan nu visualisera luftföroreningar med otroliga detaljer. Den här typen av information kan förändra vår förståelse av källorna och effekterna av luftföroreningar."

På många platser, teamets Google-bilar mätte luftföroreningsnivåer som var flera gånger högre än på Oaklands officiella monitorer. I sin analys, forskarna identifierade också många återkommande hotspots där föroreningarna på ett enda kvarter konsekvent var mycket högre än någon annanstans i ett grannskap. Dessa hotspots för föroreningar inkluderade hamnen, trafikerade korsningar, restauranger, lager, industrianläggningar och fordonshandlare.

"Det som förvånade oss är att det konsekvent finns platser som kan vara så mycket som sex gånger mer förorenade i ena änden av blocket än i den andra, sa Kyle Messier, en UT Austin postdoktor och en medförfattare till studien. "Bland annat, Detta visar att människor utsätts för oproportionerligt mycket ohälsosam luft på vissa platser."

Detta projekt är den senaste fasen av ett partnerskap mellan EDF och Google, som har arbetat tillsammans sedan 2012 för att kartlägga och mäta en växande lista över hälso- och miljörisker, inklusive dolda läckor från lokala naturgassystem.

"Luftföroreningar är till stor del ett osynligt hot, en som utgör särskilt oproportionerliga risker i områden med lägre inkomster som West Oakland. Denna nya metod tillåter oss att visualisera data så att samhällen och beslutsfattare kan identifiera källorna till skadliga föroreningar och vidta åtgärder för att förbättra säkerhet och hälsa, sa Steven Hamburg, EDF:s chefsforskare.

Studiens tillvägagångssätt var utformad för att vara kostnadseffektiv och lätt att replikera. Till exempel, forskningspartner Aclima designade föroreningsavkänningssystem som gjorde det enkelt att samla in högkvalitativa luftföroreningsdata om fordon i rörelse dag efter dag. kör mer än 14, 000 mil, Googles bilar samlade in 3 miljoner mätningar av kväveoxid, kvävedioxid och svarta kolföroreningar i Oakland, genererar den största stadsluftkvalitetsdatauppsättningen i sitt slag.

Som studiens främsta utredare, UT Austins bidrag inkluderade:

• Designa datainsamlingsmetoden och styra var bilarna körde dagligen.
• Utvecklar dataanalysalgoritmer för att producera block-för-block-kartor över luftföroreningar på gatunivå från mätningar gjorda av förbipasserande Street View-bilar.
• Identifiera närliggande hotspots för luftföroreningar.
• Att bestämma hur detta tillvägagångssätt effektivt skulle kunna skalas upp till andra stadsområden.

I framtiden, Apte hoppas kunna ta det här mobila tillvägagångssättet för övervakning av luftkvalitet till andra större städer för att hjälpa till att formulera en hyperlokal karta över luftföroreningar i USA som kan hjälpa människor att fatta mer välgrundade beslut.

"Du kan använda den här informationen när du väljer en skola för dina barn. Finns det en skola med en lekplats som kan ha bättre luftkvalitet eftersom ditt barn har astma?" sa Apte. "Denna hyperlokala information om konsekvent luftkvalitet kan vara väldigt användbar för människor, särskilt de som är sårbara på grund av ålder eller hälsotillstånd."