Hoe ga je te werk?
Voor je begint met het uitvoeren van een wetenschappelijk project, moet je goed weten waar je aan begint. Je hebt vooreerst een goede onderzoeksvraag nodig en daarvoor moet je veel informatie opzoeken. Dit is een iteratief proces: je hebt kennis nodig om je vraag te kunnen formuleren, maar je hebt ook je vraag nodig om gericht informatie te kunnen opzoeken. Hecht voldoende belang aan deze stap, want hiermee staat of valt de rest van je project.
Goed begonnen is half gewonnen: denk vooraf zeer goed na over wat je wilt onderzoeken en verdiep je in de materie. het internet is je vriend! (Maar let op voor onbetrouwbare bronnen.) Of leg je oor te luisteren bij (ervarings)deskundigen.
Vervuilende stoffen
Stel jezelf de vraag welk aspect van luchtkwaliteit je wil meten en waarom. Er bestaat niet één meeteenheid voor ‘luchtkwaliteit’; verschillende vervuilende stoffen (polluenten) hebben immers een verschillend effect op onze gezondheid. Daarnaast hebben sommige stoffen ook een impact op het milieu. Zo draagt NO2 bijvoorbeeld bij tot de verzuring en vermesting van bodem en water, en de vermindering van de biodiversiteit in natuurgebieden. In hoemeetiklucht.eu nemen we twee stoffen onder de loep: fijn stof (PM) en stikstofdioxide (NO2). Deze hebben een grote impact op onze gezondheid en kunnen ook vrij gemakkelijk door iedereen opgemeten worden. Ga naar ‘ontdek de meetmethoden’ om meer informatie over deze twee vervuilers te weten te komen.
Bronnen
Verkeer, industrie, ja: zelfs je gezellige houtkachel in de winter. Ze dragen er allemaal toe bij dat de lucht die jij elke dag inademt vervuilende stoffen bevat. De vier grootste bronnen van luchtverontreiniging zijn huishoudens, verkeer, industrie, en de land- en tuinbouw. Ook de productie en distributie van energie spelen voor sommige vervuilende stoffen een rol.
Het is vooraf belangrijk dat je je afvraagt of je de algemene luchtkwaliteit in je omgeving wil meten, dan wel een specifieke bronbijdrage wil onderzoeken. In dat laatste geval meet je bijvoorbeeld best NO2 om de bijdrage van het verkeer te achterhalen, of eerder fijn stof indien 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 aan je onderzoek start, bekijk je best eerst welke informatie er al beschikbaar is over de luchtkwaliteit. 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 te weten of er een hoge of net hele lage concentratie van een vervuilende stof in jouw buurt is: je aanpak kan hier immers van afhangen. Last but not least: het kennen van de patronen in luchtkwaliteit in jouw buurt kan helpen bij het opstellen van een interessante onderzoeksvraag: wil je bijvoorbeeld twee specifieke plaatsen met elkaar vergelijken? Of wil je de evolutie van de luchtkwaliteit op één bepaalde 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?
Voor je een project op poten zet en investeert in meetinstrumenten, is het belangrijk om te weten dat veel factoren de luchtkwaliteit beïnvloeden. De concentraties van fijn stof en andere vervuilende deeltjes (polluenten) variëren vaak sterk in de tijd en in de ruimte. Daarnaast spelen de soort en de nabijheid van de vervuilingsbron een rol, net als de weersomstandigheden.
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. Logisch! Maar wist je dat ook de breedte van de straat en de hoogte van de gebouwen een rol spelen? 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 dan weer voor ventilatie, waardoor de luchtvervuiling minder opstapelt. Ook geluidswerende muren, hagen en grote bomen kunnen de ventilatie beïnvloeden.
Stel jezelf steeds de vraag "zijn mijn metingen representatief voor de periode en de omgeving waarover ik een uitspraak wil doen?". Voer je meting bijvoorbeeld uit op een relatief open plek, wil je de luchtkwaliteit voor een groter gebied kennen. Wil je specifiek de concentraties in een street canyon opmeten? Dat kan, maar zorg dan dat je meetinstrument niet in een half afgesloten hokje of ruimte hangt.
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 vrijkomen. Ook de slijtage van banden en remmen veroorzaken mineraal stof dat behoort tot de primaire polluenten. Net als deeltjes die door verkeer opnieuw opwaaien (resuspensie). Daarnaast zijn er natuurlijke bronnen van primair stof, zoals zeezout, deeltjes van bodemerosie door de wind, woestijnzand en vulkanische as.
- Het verhaal van secundaire polluenten is wat ingewikkelder. Die ontstaan door 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. 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.
Dat het weer een invloed heeft op je humeur, heb je vast al aan den lijve ondervonden. Maar op de concentratie van vervuilende stoffen in de lucht hebben de weersomstandigheden nog meer impact.
Hou daarom het weer goed in de gaten tijdens je experiment. Door het goed bij te houden en hier meer informatie over op te zoeken kan je later vlotter het onderscheid maken tussen luchtverontreiniging door een lokale bron en een algemene smogepisode. Neem eventueel een kijkje op de website van het KMI (Vlaanderen: realtime metingen, maandelijkse metingen 2011-2018) of het KNMI (Nederland: realtime metingen, van het verleden).
Een aantal factoren is van tel:
- windsterkte: waait het? Veel kans dat je schonere lucht inademt. Want hoge windsnelheden verdunnen de vervuiling. Andersom stapelen polluenten zich op bij weinig wind: de lokale uitstoot blijft dan 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 zal meestal minder vervuild zijn dan lucht uit Centraal-Europa.
- regen: regen wast letterlijk de vervuiling uit de lucht. Na een regenbui vind je doorgaans weinig fijn stof in de lucht. En net als bij gebrek aan wind, stapelt bij lange droogte het vuil zich op. Die regendansen zijn dus zo gek nog niet!
- 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. En dat is dan weer slecht voor de longen en luchtwegen, en zelfs voor planten.
- luchtvochtigheid: een hoge luchtvochtigheid versnelt heel wat chemische reacties. Zo doen mistdruppels dienst als een soort van chemische fabriekjes voor secundaire polluenten.
Quizvraag: wanneer is de concentratie van vervuilende stoffen het grootst in je straat? Op een zondagmiddag? Of op een maandagochtend tijdens de spits? Juist ja: 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. Dat houdt in dat een warme luchtlaag als een soort deken over een koude luchtlaag ligt. Daardoor kunnen bijvoorbeeld 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?
Ga je van start? Volg dan alles nauwkeurig op, check geregeld of je opstelling nog werkt en noteer alle informatie die een mogelijke impact op je onderzoek heeft (zoals bijvoorbeeld 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? Nee? Herformuleer dan je onderzoeksvraag.
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 zul 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
Je experiment is afgerond en je hebt een hoop gegevens verzameld. Wat nu? Tijd om je data te interpreteren. Dat is de laatste en soms moeilijkste stap.
Als je onze tips nauwgezet hebt opgevolgd, heb je naast je meetresultaten ook een logboek klaarliggen en weet je de metingen van officiële meetplaatsen te vinden. Top! Je bent helemaal klaar om het antwoord op je onderzoeksvraag te formuleren.
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 met 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. Hij laat je toe om in een oogopslag na te gaan 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 – bijvoorbeeld van twee sensoren, of van officiële metingen versus je eigen dataset – bij bepaalde concentratieniveaus beter of minder goed overeenkomen.
Dit is het moment om dieper te graven.
De Vlaamse Milieumaatschappij helpt je daar graag bij: ze ontwikkelt momenteel een test-applicatie die je een eerste blik op je gegevens en de kwaliteit ervan geeft. Je kan je metingen zelfs automatisch vergelijken met de officiële metingen!
Wil je meer? Dan zijn het gratis softwarepakket ‘R’ en de OpenAIR-module daarvoor handige werkinstrumenten. Met OpenAIR ga je onder meer aan de hand van pollutiewindrozen na vanwaar de meeste luchtvervuiling komt. Maar je geeft ook je resultaten weer op een kaart … en nog veel meer. Op de website vind je heel wat informatie.
Opgepast: het vergt wat tijd om goed met dit programma te leren werken!
De laatste stap in je project? Je resultaten interpreteren. Sta hier ook stil bij de vraag of je proefopzet geschikt was 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?
Tip: Let erop dat je niet zomaar een gemiddelde waarde van bijvoorbeeld één maand vergelijkt met de waarden van een andere maand of een volledig jaar. De concentraties schommelen namelijk gedurende een jaar, deels afhankelijk van de bronnen en vooral van het weer en de seizoenen. Wees dus ook extra voorzichtig met het vergelijken van jouw metingen met de normen van de Europese Unie en de Wereldgezondheidsorganisatie: die worden berekend op basis van daggemiddelden en jaargemiddelden.
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.
Is je initiële onderzoeksvraag beantwoord? Welke lessen heb je getrokken uit dit project? Zou je het een volgende keer anders aanpakken, of dokterde je net een prima onderzoek uit? Deel je ervaringen om anderen te helpen! Hiervoor kan je een kijkje nemen op onze lijst 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 algemene onderzoeksvraag
Formuleer nu 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.
