Hoe ga je te werk?
Hoe ga je te werk?
Voor je een wetenschappelijk project opstart, moet je goed weten waar je aan begint. Je vertrekt vanuit een goede onderzoeksvraag. Daarvoor moet je je verdiepen in de materie. Zoek op internet (let op voor onbetrouwbare bronnen) of contacteer (ervarings)deskundigen. Je hebt kennis nodig om je vraag te formuleren, maar je hebt ook je vraag nodig om gericht informatie te kunnen opzoeken. Besteed genoeg aandacht aan deze stap, want hiermee staat of valt de rest van je project.
Vervuilende stoffen
Welk aspect van luchtkwaliteit wil je meten en waarom? Er bestaat niet één meeteenheid voor ‘luchtkwaliteit’. Verschillende vervuilende stoffen (polluenten) hebben een ander effect op onze gezondheid. Ssommige stoffen hebben ook een impact op het milieu. Zo draagt NO2 bv. bij tot de verzuring en vermesting van bodem en water en de vermindering van de biodiversiteit in natuurgebieden. Hier werken we vooral rond fijn stof (PM) en stikstofdioxide (NO2). Deze hebben een grote impact op onze gezondheid en kunnen vrij gemakkelijk opgemeten worden. Ga naar ‘ontdek de meetmethoden’ om meer informatie over deze twee vervuilers te weten te komen.
Bronnen
Verkeer, landbouw, industrie en de gezellige houtkachel in de winter. Ze dragen er allemaal toe bij dat de lucht die jij elke dag inademt vervuilende stoffen bevat.
Het is vooraf belangrijk dat je weet of je de algemene luchtkwaliteit in je omgeving wil meten, of een specifieke bron wil onderzoeken. In dat laatste geval meet je bv. best NO2 om de bijdrage van het verkeer te achterhalen, of fijn stof als je de invloed van houtkachels in je buurt wil kennen. Meer informatie over de bronnen van verschillende stoffen vind je bij ‘ontdek de meetmethoden'.
Bekijk je lokale situatie
Voor je je onderzoek start, bekijk je welke informatie er al beschikbaar. Heeft jouw buurman bijvoorbeeld al metingen gedaan? Of vind je het antwoord op je vraag in de nieuwste metingen in Vlaanderen of Nederland, of in gedetailleerde computermodellen?
Het is ook handig om te weten of er een hoge of net hele lage concentratie van een vervuilende stof in jouw buurt is. Je aanpak kan hiervan afhangen. Om een interessante zoekvraag op te stellen kan het helpen dat je de patronen in luchtkwaliteit in jouw buurt kent. Wil je bv? twee specifieke plaatsen met elkaar vergelijken? Of wil je de evolutie van de luchtkwaliteit op één specifieke plaats onderzoeken?
Onderstaande kaart toont de luchtkwaliteit (NO2, fijn stof, roet) in Vlaanderen, zoals die door het computermodel ATMO-Street berekend is. Dit is het meest recente en accurate model voor Vlaanderen, en toont je de luchtkwaliteit tot op straatniveau.
Welke factoren beïnvloeden de luchtkwaliteit?
Veel factoren beïnvloeden de luchtkwaliteit De concentraties van fijn stof en andere vervuilende deeltjes (polluenten) verschillen vaak sterk in plaats en tijd. Ook de soort, de nabijheid van de vervuilingsbron en de weersomstandigheden spelen een rol.
Waar je meet heeft een grote invloed op wat je meet. Hoe dichter je bij de vervuilingsbron zit, hoe meer vervuilde stoffen in de lucht.. Nast de windrichting (zie verder) spelen ook de breedte van de straat en de hoogte van de gebouwen een rol? In een street canyon, een smalle straat met hoge gebouwen zit de lucht ‘gevangen’, waardoor ze slechter wordt verdund. Open ruimtes tussen de gebouwen zorgen voor ventilatie, waardoor de luchtvervuiling minder opstapelt. Ook geluidswerende muren, hagen en grote bomen beïnvloeden ventilatie.
Vraag jezelf af: "zijn mijn metingen representatief voor de periode en de omgeving waarover ik een uitspraak wil doen?". Wil je de luchtkwaliteit voor een groter gebied kennen, voer dan de uit op een relatief open plek.. Wil je de concentraties in een street canyon opmeten? Hang je meetinstrument niet in een half afgesloten hokje of ruimte
Fijn stof bestaat uit twee types polluenten:
- Een ritje met de auto, de barbecue aansteken – je staat er misschien niet bij stil, maar het zijn voorbeelden van verbrandingsprocessen waarbij primaire polluenten (vervuilende stoffen) vrijkomen. Een ritje met de auto, de barbecue aansteken zijn voorbeelden van verbrandingsprocessen waarbij primaire polluenten vrijkomen. Ook het schuren van banden en remmen veroorzaken mineraal stof dat we beschouwen als primaire polluenten. Net als deeltjes die door verkeer opnieuw opwaaien (resuspensie).
- Het verhaal van secundaire polluenten is wat ingewikkelder. Die ontstaan door o.a. chemische of fysische reacties in de lucht. Zo kunnen gassen als ammoniak (NH3), zwaveldioxide (SO2), stikstofoxiden (NOx) of organische verbindingen met elkaar reageren en nieuwe vervuiling vormen. Bestaande stofdeeltjes kunnen ook samenklitten tot grotere deeltjes. De vorming van secundair stof is sterk afhankelijk van de weersomstandigheden.
Het transport van deeltjes is complex. De grootste deeltjes (10 µm en groter) slaan meestal vrij dicht bij de bron neer, omdat ze relatief zwaar zijn. Alleen bij sterke wind of op grote hoogte kunnen ze soms over grote afstanden vervoerd worden, denk aan het Saharazand dat soms bij ons terecht komt. De kleinste deeltjes, het ultrafijn stof, gaan dan weer snel samenklitten tot grotere deeltjes, waardoor ze ook voornamelijk dichtbij de bron te vinden zijn. Het zijn vooral de deeltjes van ongeveer 1 µm groot die het langste in de lucht zweven: ze kunnen soms over honderden kilometers getransporteerd worden. Ze klitten niet snel samen zoals de kleinste deeltjes, en zijn ook niet zo zwaar als de grootste deeltjes.
De weersomstandigheden hebben veel impact op de concentratie van vervuilende stoffen in de lucht .
Hou goed bij hoe het meer was tijdens je experiment. Zo zie je later vlotter het verschil tussen luchtverontreiniging door een lokale bron en een algemene smogepisode. Neem eventueel een kijkje op de website van het KMI (Vlaanderen: realtime metingen, van het verleden) of het KNMI (Nederland: realtime metingen, van het verleden).
Een aantal factoren zijn belangrijk:
- windsterkte: waait het? Veel kans dat je schonere lucht inademt. Hoge windsnelheden verdunnen de vervuiling. Bij weinig wind stapelen polluenten zich op: de lokale uitstoot blijft langer hangen.
De wind neemt bepaalde stoffen over behoorlijke afstanden met zich mee. Zo doen we de vervuiling die in ons land wordt geproduceerd, soms ‘cadeau’ aan onze buurlanden. En andersom.
- windrichting: lucht die aangevoerd wordt over de Atlantische oceaan is meestal minder vervuild dan lucht uit Centraal-Europa.
- regen: regen wast de vervuiling uit de lucht. Na een regenbui vind je meestal weinig fijn stof in de lucht. Ook bij lange droogte stapelt het vuil zich op.
- zon: ook de hoeveelheid zonlicht en de temperatuur spelen een rol. Onder invloed van UV-licht wordt bij zonnig en warm weer ozon gevormd uit de aanwezige luchtverontreiniging. Dat is slecht voor de longen en luchtwegen, zelfs voor planten.
- luchtvochtigheid: een hoge luchtvochtigheid versnelt heel wat chemische reacties. Zo doen mistdruppels dienst als een soort van chemische fabriekjes voor secundaire vervuilende stoffen.
Concentraties van polluenten hangen soms sterk af van het moment waarop je meet.
Naast spitsuren, die voor hogere concentraties aan vervuilde lucht zorgen, kan er ’s nachts of overdag ook een inversielaag ontstaan in de atmosfeer. Dan ligt een warme luchtlaag als een soort deken over een koude luchtlaag. Daardoor kunnen rookpluimen niet verder stijgen dan de warme laag. Ze verspreiden zich dan horizontaal, waardoor in de onderste laag smog ontstaat.
Als je de luchtkwaliteit in een street canyon wil meten dan moet je natuurlijk in die street canyon meten, maar nog altijd niet tussen een regenpijp en een verkeersbord bv.
Hoe zorg je voor een goede kwaliteit van je metingen?
Volg alles nauwkeurig op, kijk regelmatig of je opstelling nog werkt en noteer alle informatie die een mogelijke impact op je onderzoek heeft (bv. weersomstandigheden of werken in de straat).
Ga na of je opzet in de praktijk haalbaar is. Heb je de tijd, middelen en eventuele vergunningen om alles correct uit te voeren? Zo mag je bijvoorbeeld niet zomaar overal meetinfranstructuur ophangen (bv. aan een lantaarnpaal
Voer een proefexperiment uit. Zo ontdek je vaak kleine verbeterpunten en voorspel je mogelijke problemen.
Verwerk je gegevens. Controleer alle data op uitschieters en bereken dag- of maandgemiddelden. In bepaalde gevallen zal je je resultaten moeten herschalen (‘kalibreren’) op basis van officiële metingen, zodat ze vergelijkbaar worden met andere metingen.
Bundel je resultaten. Voeg eventuele grafieken of figuren toe. En bespreek alles met je medeonderzoekers. Heb je je onderzoeksvraag beantwoord? Stemmen de resultaten overeen met die van anderen of met je verwachtingen? Nee? Vraag jezelf dan af wat de oorzaak is.
Een onbeantwoorde vraag betekent niet dat je onderzoek geen zin had. Bij wetenschap leer je soms meer uit dingen die niet werken, dan uit dingen die wel werken.
Aan de slag met je resultaten
Tijd om je data te interpreteren. Dat is de laatste en soms moeilijkste stap.
Heb je onze tips nauwgezet opgevolgd, dan heb je naast je meetresultaten ook een logboek liggen en ken je de metingen van officiële meetplaatsen.
Breng je data in kaart/beeld
Een visualisatie helpt je bij de interpretatie van je data en is vaak een goede manier om je resultaten met anderen te delen. Je kunt je resultaten tonen aan de hand van verschillende types figuren.
Boxplot- Met een boxplot of kader-met-staafdiagram ga je na welke concentraties vaak voorkwamen en welke eerder uitzonderlijk waren.
Timeplot- Een timeplot is een puntengrafiek die concentraties weergeeft in functie van de tijd. Je ziet meteen wanneer de luchtkwaliteit goed of slecht was.
Spreidingsdiagram- Met een spreidingsdiagram of puntdiagram vergelijk je twee meetmethoden. Het is een manier om af te leiden of de twee datasets – bv. van twee sensoren, of van officiële metingen versus je eigen dataset – bij bepaalde concentratieniveaus beter of minder goed overeenkomen.
De VMM ontwikkelt momenteel een test-applicatie die je een eerste overzicht biedt op je gegevens en de kwaliteit ervan geeft. Je kan je metingen zelfs automatisch vergelijken met de officiële metingen.
Ook het gratis softwarepakket ‘R’ en de OpenAIR‘-module zijn handige werkinstrumenten. Met OpenAIR ga je o.a. aan de hand van pollutiewindrozen na vanwaar de meeste luchtvervuiling komt, je kan je resultaten zien op een kaart… en nog veel meer.
Het vraagt wat tijd om goed met dit programma te leren werken.
Was je proefopzet geschikt om je onderzoeksvraag te beantwoorden? Stel jezelf de volgende vragen:
- Heb je op de juiste plaats gemeten?
- Heb je lang genoeg gemeten?
- Volstond de kwaliteit van je meetmethode om je vraag te beantwoorden?
- Is je meetperiode representatief voor de periode waarover je uitspraken wil doen?
In sommige gevallen is het wel oké om jaar- en maandgemiddelden te vergelijken. Dat heet ‘opschalen’ of extrapoleren. Die berekening is relatief eenvoudig. Het gebeurde bijvoorbeeld voor het project CurieuzeNeuzen. Dat liep in de maand mei, maar de metingen werden gebruikt om de waarden voor een volledige jaar in te schatten. Dat kon omdat de VMM een uitgebreid meetnet heeft dat al jaren continu meet. Door te kijken naar de gemiddelde verhouding van het mei-gemiddelde en het jaargemiddelde kon men de mei-waarden extrapoleren naar een gemiddelde van de voorbije 12 maanden. Natuurlijk was die verhouding niet overal identiek, maar al bij al waren de verschillen niet zo groot en ging het om verschillen van hooguit enkele µg/m3. De opschaling bracht dus wel wat extra spreiding (of onzekerheid) met zich mee maar liet wel toe om de ‘indicatieve jaargemiddelden’ te vergelijken met de advieswaarden van de WGO. Zo’n aanpak kost dus veel minder tijd en geld dan effectief een heel jaar te meten, maar je betaalt wel een prijs onder de vorm van een toegenomen onzekerheid op je resultaat.
Vergelijk niet zomaar een gemiddelde waarde van bv. één maand met de waarden van een andere maand of een volledig jaar. De concentraties schommelen gedurende een jaar, afhankelijk van de bronnen,het weer en de seizoenen. Wees dus extra voorzichtigbij het vergelijken van jouw metingen met de normen van de Europese Unie en de Wereldgezondheidsorganisatie. Die worden berekend op basis van daggemiddelden en jaargemiddelden.
Is je oorspronkelijke onderzoeksvraag beantwoord? Welke lessen heb je getrokken uit dit project? Deel je ervaringen om anderen te helpen! Ga hiervoor naar ons overzicht met bestaande burgerwetenschapsprojecten.
Tijd om je onderzoeksvraag op te stellen. Die is nauwkeurig, concreet en meetbaar. Zo weet je wat, hoe en hoe vaak je moet meten. Doorloop deze vier stappen:
Wat en waarom?
Ga na wat je wilt bepalen en waarom.
Wat: bv. “Ik wil de luchtkwaliteit in mijn omgeving meten.”
Waarom: bv. “Omdat ik hoorde dat de luchtkwaliteit in Vlaanderen slecht is.”
Type onderzoek
Bepaal je onderzoektype.
Vergelijking: bv. “Is er een verschil tussen de luchtkwaliteit aan de voor- en achterkant van mijn huis?”
Beschrijving: bv. “Wat is mijn blootstelling aan de luchtvervuiling?”
Toetsing: bv. “Wordt er een bepaalde norm overschreden?”
Waar en wanneer?
Leg jezelf limieten op.
- Waar: bv. “Ik meet in mijn straat.”
- Wanneer: bv. “In de wintermaanden, want dan wordt er meer gebruik gemaakt van de houtkachel.”
Je onderzoeksvraag
Formuleer aan de hand van de “wat”-, de “type”- en de “waar”-vraag je precieze onderzoeksopzet. Bijvoorbeeld:
“Ik wil een vergelijkend (= type) onderzoek uitvoeren. Wat is de impact van het verkeersvrij maken van mijn Schoolstraat (= waar)?”
OF
“Ik wil een toetsend (= type) onderzoek uitvoeren. Hoe staat het nu (=wanneer) met de luchtkwaliteit in mijn straat (=waar) in vergelijking met de gemiddelde luchtkwaliteit in Vlaanderen?”
De basiskennis heb je, tijd om aan de slag te gaan! Via een aantal concrete vragen helpen we je om je eigen experiment op te zetten en uit te voeren. Met je duidelijke, precieze onderzoeksvraag als leidraad.
