Dron jako urządzenie do walki ze smogiem

Tematyka związana z wykorzystaniem dronów w walce ze smogiem jest bardzo medialna. Bezzałogowe statki powietrzne mają bardzo szybko lokalizować trucicieli, doprowadzić do ich ukarania, a w konsekwencji poprawić jakość powietrza, którym oddychamy. Aby trochę odmitologizować ten temat, sprawdźmy czy dron do walki ze smogiem to dobry pomysł.

Pomiary smogu z drona

W dotychczas realizowanych testach, np. z udziałem Straży Miejskiej w Katowicach, aby wykonać pomiar dron zbliżał się do komina na odległość około półtora metra. Pod względem techniki pilotażu nie stanowi to większego problemu, ale pewnym wyzwaniem są dwie kwestie. W Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 8 sierpnia 2016 r czytamy, że operator drona zobowiązany jest unikać działań, które mogłyby:
(...)
c) zakłócić spokój lub porządek publiczny,
d) narazić kogokolwiek na szkodę;

Przestrzeń powietrzna jest dostępna dla wszystkich, ale lot metr od powierzchni dachu z aparaturą pomiarową i kamerą raczej stoi w konflikcie z tym rozporządzeniem i to bez znaczenia, czy przez okna dachowe widać, jaki kolor bokserek nosi właściciel nieruchomości. Rozporządzenie nakazuje także zapewnić:

(...) z w każdej fazie lotu bezpieczną odległość poziomą od osób, mienia, pojazdów, obiektów budowlanych lub innych użytkowników przestrzeni powietrznej niebędących w dyspozycji lub pod kontrolą operatora na wypadek awarii lub utraty kontroli nad bezzałogowym statkiem powietrznym(...)

Operator musi sam przeprowadzić analizę zagrożeń dotyczących „bezpiecznej odległości”, ale kilkumetrowa odległość od okien, dachówek, czy umieszczonych na dachu instalacji antenowych jest poniżej progu ryzyka, którego podjęcie jest uzasadnione. Zgodnie z prawem lotniczym cała odpowiedzialność za wykonanie lotu spoczywa na operatorze statku powietrznego. Dodatkowo loty muszą być wykonywany w warunkach widoczności VLOS (ang. visual line of sight), co oznacza, że operator musi widzieć drona w powietrzu – penetrowanie wysokich powierzchni dachowych, stojąc pod murem budynku nie wchodzi w grę.

Wykonywanie pomiarów na zlecenie – np. straży miejskiej – wymaga posiadania świadectwa kwalifikacji operatora drona. Wszelkie pozostałe przepisy mają oczywiście zastosowanie. Na przykład zgodnie z Ustawą o ochronie osób i mienia nie można latać bez zgody zarządzającego między innymi nad takimi obiektami, jak:
(...) banki i przedsiębiorstwa wytwarzające, przechowujące bądź transportujące wartości pieniężne w znacznych ilościach;
(...) zakłady o unikalnej produkcji gospodarczej,
(...) obiekty i urządzenia telekomunikacyjne, pocztowe oraz telewizyjne i radiowe,
(...) muzea i inne obiekty, w których zgromadzone są dobra kultury narodowej.

Oznacza to, że nie możemy wlecieć bez zgody zarządzającego nad dach kamienicy, w której dymią kominy, ale na parterze jest bank, albo warsztat z unikalną produkcją gospodarczą.
Przestrzegać należy przepisów lotniczych, co zmartwi na przykład mieszkańców zadymionych gmin podwarszawskich (np. smog Raszyn), na których części skoordynowanie lotów przez Polską Agencję Żeglugi Powietrznej może być niemożliwe ze względu na strefę CTR lotniska.

Kontrolowanie kominów przy pomocy drona

Zjawisko smogu powstaje wskutek przedostawanie się do atmosfery szkodliwych gazów chemicznych, jak np. tlenek azotu, tlenki siarki, chlorowodór, oraz substancji stałych, czyli pyłów zawieszonych. Najczęściej w mediach poziom smogu definiowany jest jako poziom zapylenia PM10 i PM2,5, czyli pyłów o średnicach nie większych niż odpowiednio 10 i 2.5 μm. Dopuszczalne normy ich uśrednionych stężeń wynoszą 50 µg/m³ dla pyłów PM10 oraz 25 µg/m³ dla pyłów PM 2.5.

W kontekście przeprowadzania kontroli jest bardzo istotne, że samo powodowanie zapylenia nie jest karalne. Spalaniu zawsze towarzyszy zwiększenie ilości pyłów, zwłaszcza podczas rozpalania. Wykrycie nad kominem przekroczenia norm zapylenia nie świadczy o złej jakości węgla, ani o tym, że w piecu pali się byle czym. Przyczyna może leżeć na przykład w złej technice palenia (np. zasypywania ognia wiadrem węgla). Przekroczenie norm zapylenia PM10 i PM2.5 nie może być przyczyną nałożenia jakiejkolwiek kary na właścicielu pieca. Zatem przeświadczenie wielu osób, że „sąsiad powinien dostać mandat, bo z jego komina leci dym o jakiejśtam barwie” najczęściej jest błędne.

Kary są – a w wielu miejscach nie są, ale powinny być – nakładane w przypadku, gdy w dymie wykryjemy na przykład:

• formaldehyd, co może świadczyćo spalaniu mokrego drewna
• amoniak, co może świadczyć o spalaniu produktów zawierających białka,
• chlorowodór, co może świadczyć o spalaniu PVC (ramy okinne, wykładziny, rury)
• rozpuszczalniki organiczne, co może świadczyć o spalaniu tworzyw sztucznych, butelek PET lub lakierowanego drewna,
• cząstki organiczne, co może świadczyć o spalaniu odpadów.

Do szybkich pomiarów obecności nad kominem właśnie tych substancji świetnie nadają się drony. Aparatura pomiarowa jest możliwa do uniesienia przez wielowirnikowiec. Uzyskany wynik jednak nie może stanowić podstawy wystawienia mandatu, między innymi ze względu na nienormatywny pomiar, niecertyfikowaną metodologię.
W dotychczas przeprowadzonych w Polsce kontrolach z wykorzystaniem dronów procedura wygląda następująco:

• wykonanie szybkiego pomiaru nad kominem,
• w przypadku wyniku uprawdopodobniającego stosowanie zakazanych paliw pobranie próbek popiołu,
• badanie popiołu w normatywnym laboratorium,
• ewentualne nałożenie kary.

Trochę to obala teorię o dronach rozwiązujących problem palenia odpadami, jednak ich efektywność w kontroli dowodzą przykłady z dotychczasowych testów. Dotychczasowe metodyczne kontrole sprawiały, że pojawienie się Straży Miejskiej na początku ulicy piece były już zimne i pozbawione popiołu, gdy kontrolowano budynki w jej dalszym biegu. Przy pomocy drona w kilka minut możliwe jest skontrolowanie wyrywkowe kilku kominów i natychmiastowa kontrola palenisk.

Entuzjazm dotyczący wykorzystanie dronów w walce ze smogiem studzi oficjalne stanowisko Ministerstwa Infrastruktury przedstawione w odpowiedzi na interpelację posłanki Małgorzaty Pępek (treść interpelacji znajduje się tutaj). Podsekretarz stanu Sławomir Mazurek stwierdza, że pomiary prowadzone w oparciu o czujniki montowane w dronach nie spełniają wymaganych kryteriów jakości pomiarów i w związku z powyższym nie jest możliwe ich stosowanie w ramach Państwowego Monitoringu Środowiska (PMŚ).

Bardzo wiele praktycznych informacji, dotyczących wykorzystania dronów w walce ze smogiem można znaleźć w zapisie konferencji „Dronem w smog”:

Kontrola zapylenia przy pomocy drona

Komercyjne platformy dronowe wykorzystywane do pomiarów zapylenia i badania gazów kosztują dziesiątki i setki tysięcy złotych. Najpopularniejsze sieci pomiaru zapylenia – jak Airly, LOOK02, SMOGTOK – bazują jednak na niskokosztowych czujnikach. Wykorzystamy taki czujnik, aby się przekonać, czy dron może być pomocny w wykonywaniu pomiarów.
Na nie najbardziej zaawansowanej platformie Phantom 3 Advanced montujemy rurki węglowe. Na wysuniętym ramieniu, aby czujnik nie znalazł się w strugach powietrza poruszanego przez śmigła montujemy czujnik, który wyniki pomiarów udostępnia przez sieć Wi-Fi. Urządzenie wymaga zasilania, które podajemy przewodem z powerbanku zamontowanego jako przeciwwaga po przeciwnej stronie drona. Do ramy węglowej mocujemy także modem GSM, dzięki któremu czujnik uzyska dostęp do internetu.

Udajemy się na Górny Śląsk – w miejsce, gdzie w okresie jesienno-zimowym na solidne zapylenie zawsze można liczyć (więcej zdjęć Katowic z drona znajdziesz tutaj).

Pomiary nad dymiącym kominem niczym nie zaskakują. Komin z pieca gazowego – bez wypływu na zapylenie, dym węglowy – normy przekroczone są więcej razy niż czujnik jest w stanie wykryć.

Do smogu na terenie Polski przyczyniają się: przemysł, energetyka, transport. Za ponad połowę zanieczyszczeń odpowiada jednak tzw. niska emisja, czyli spaliny pochodzące z kotłów i pieców na paliwa stałe w gospodarstwach domowych na wysokości do 4o metrów. Sprawdzimy czy to prawda.

Sprawdzamy poziom zapylenia na wysokości 5 metrów:

• poziom pyłów PM 2.5 – 96.3 µg/m³, czyli ponad 385% dopuszczalnej normy
• poziom pyłów PM 10 – 171.02 µg/m³, czyli ponad 342% dopuszczalnej normy

W tym samym miejscu wznosimy się na wysokość 50 metrów:

• poziom pyłów PM 2.5 – 26 µg/m³, czyli niemalże w normie,
• poziom pyłów PM 10 – 29 µg/m³, czyli w normie.

Dron z czujnikiem może wykonywać pomiary smogu na dużych obszarach w krótkim czasie – zobacz mobilne pomiary smogu.