Nieuws

Tweede meetdag op donderdag 5 september 2013 Het zomerse weer houdt gelukkig aan tot na de zomervakantie. Volgens de laatste verwachtingen van het KNMI zijn de weersomstandigheden morgen erg geschikt voor de tweede nationale iSPEX-meetdag! Wij verzoeken dus alle deelnemers om morgen zo mogelijk een iSPEX-meting uit te voeren, zowel 's ochtends (nadat de mist is opgelost) als 's middags. De metingen zullen weer live te volgen zijn op www.ispex.nl/kaart . Als u morgen voor het eerst gaat meten, kijkt u dan eerst op www.ispex.nl/meetinstructies/ voor uitleg. Zorgt u ook dat u de meest recente versie van de iSPEX-app heeft, door in de App Store op uw iPhone te kijken onder "Updates". Wij zijn natuurlijk ook bereikbaar op [email protected] en via Twitter (@iSPEXnl) voor al uw vragen. Wij zijn nog steeds druk bezig met het analyseren van de (veelbelovende!) metingen van 8/9 juli. Met de metingen van morgen erbij hebben we een fantastische en unieke verzameling wetenschappelijke data verkregen, in samenwerking met u allen! Alvast bedankt voor uw metingen! Het unieke citizen science-project is mogelijk doordat iSPEX (een project van Universiteit Leiden, NOVA, SRON, KNMI en RIVM) vorig jaar de Academische Jaarprijs heeft gewonnen, en dankzij steun van de partners Longfonds, CNG Net, Sanoma en Avantes. De leden van het iSPEX-team zijn allen werkzaam in de ontwikkeling of het gebruik van instrumentatie en interpretatiemodellen voor onderzoek aan de aarde, andere planeten in ons zonnestelsel en planeten rond andere sterren.

Hoe meet ik?

De fijnstofmeting met iSPEX kunt u alleen buiten uitvoeren. De lucht moet daarvoor grotendeels blauw zijn. De meting is het beste als u zich op een open plek bevindt, zonder bomen en grote gebouwen om u heen. Tijdens de nationale iSPEX-meetdag verzoeken wij om een meting uit te voeren tussen 8.00 en 10.00 u en/of tussen 16.00 en 18.00 u. Dit is om te zorgen dat alle metingen over heel het land ongeveer gelijktijdig plaatsvinden. Bovendien zouden we zo verschillen tussen 's ochtends en 's avonds kunnen zien. Schuif het iSPEX-opzetstukje over de camera van de smartphone heen. Het huidige opzetstukje past alleen op de iPhone 4 en 4S, en met het bijgeleverde koppelstukje op de iPhone 5. Om een fijnstofmeting te starten, drukt u op de tab "Fijnstof". De app zal u vervolgens letterlijk in de juiste richting wijzen. Draait u zich eerst zo dat de zon in uw rug staat. De app geeft met behulp van het kompas aan wanneer de juiste richting is bereikt. Richt uw arm nu richting de horizon en houd uw toestel verticaal. Klik op "Ok, verder", de meting begint nu. Beweeg uw arm langzaam naar boven totdat u recht naar boven wijst. De app zal middels een trilling aangeven als u te snel beweegt. Tijdens deze beweging doet de camera een grote hoeveelheid opnames. Voor een wetenschappelijke meting is het belangrijk om aan te tonen dat twee keer hetzelfde gemeten kan worden. Daarom verzoekt de app u om de meting een keer te herhalen. Met deze procedure meet u indirect aan het fijnstof in de lucht boven u. Het iSPEX-opzetstukje vangt het zonlicht op dat verstrooid wordt door het fijnstof. De app meet zowel het spectrum als de polarisatie van dit licht (zie hieronder voor verdere uitleg) en kan hiermee informatie over het fijnstof achterhalen. De app bepaalt direct hoe helder de lucht is. Deze helderheid wordt omgezet naar een kleurcode (zie ook hieronder), die in veel gevallen aangeeft of er veel of weinig stof in de lucht hangt. Om bij te dragen aan een fijnstofkaart van heel Nederland, verzoekt de app u uiteindelijk om de data via de internetverbinding te versturen naar de iSPEX-database. Daar wordt uw resultaat direct op de kaart gezet. Deze live kaart is te zien bij de tab "kaart". Maar dit is niet het uiteindelijke resultaat. Alle metingen van alle deelnemers die zijn verzameld in de database worden in de maanden na de meetdag nauwgezet geanalyseerd door de wetenschappers achter iSPEX. Zij zullen metingen in dezelfde stad of regio combineren om de nauwkeurigheid te vergroten. Daarna interpreteren ze deze resultaten met een geavanceerd computermodel. Het doel is om zo kwantitatieve gegevens over fijnstof boven Nederland te verkrijgen die nu nog weinig gemeten wordt: hoe fijn is het fijnstof en waar bestaat het stof uit? Uw metingen dragen dus altijd bij aan deze nieuwe manier van fijnstofonderzoek!

Wat meet iSpex?

Meetprincipe

Met iSPEX meet u indirect aan fijnstof. Het opzetstukje analyseert in combinatie met de smartphone-camera en de iSPEX-app het zonlicht dat door het fijnstof wordt verstrooid. Door zowel het spectrum als de polarisatie van dit licht te bepalen voor verschillende hoeken vanaf de zon, kunnen meerdere eigenschappen van het fijnstof in de lucht boven u worden afgeleid: de hoeveelheid fijnstof, de typische grootte van de stofdeeltjes en de chemische samenstelling ervan. Met name deze laatste twee eigenschappen worden nog weinig gemeten en zijn cruciaal voor het inschatten van gezondheidsrisico's. Door toepassing van iSPEX op smartphones willen we graag een groot en flexibel meetnetwerk opzetten. Op deze manier kunnen fijnstofmetingen letterlijk overal in Nederland plaatsvinden. Het doel van de eerste nationale iSPEX-meetdag is om uit te vinden hoe nauwkeurig de massale iSPEX-metingen kunnen zijn.

Nauwkeurigheid

Een enkele iSPEX-meting is waarschijnlijk slechts goed genoeg voor een kwalitatieve inschatting van de hoeveelheid fijnstof in de lucht in de vorm van de kleurcode. Dit fijnstof kan ook op grote hoogte in de atmosfeer zitten, bijvoorbeeld wanneer er een wolk van Saharazand of vulkaanas over Nederland trekt. Door alle metingen van de duizenden deelnemers samen te nemen, kunnen we kwantitatieve informatie over fijnstof boven Nederland vergaren. Met de eerste nationale iSPEX-meetdag gaan we samen een uniek wetenschappelijk experiment aan. We gaan uitvinden hoe nauwkeurig de massale iSPEX-metingen zijn door de uiteindelijke resultaten te vergelijken met de gegevens van professionele fijnstofmeetapparatuur. Vervolgens kunnen we ook uitvinden welke nieuwe informatie de iSPEX-metingen opleveren. Als er ook maar iets gemeten wordt dat de huidige apparatuur nog niet oppikt, dan gaan we natuurlijk vaker meten! Ook zullen we dan meetdagen in het buitenland organiseren. Omdat iSPEX een totaal nieuwe meetmethode is, zullen wettelijke normen niet van toepassing zijn op de getalsmatige resultaten die uit de iSPEX-metingen voort kunnen komen. De resultaten zullen wel worden ingezet voor verder wetenschappelijk onderzoek naar fijnstof zelf en de gezondheidseffecten ervan.

Wat betekent de kleurcode?

Na uw meting maakt de app een eerste inschatting van de helderheid van de lucht. Voor deze momentopname geldt in het algemeen: hoe helderder de lucht, hoe lager de hoeveelheid fijnstof in de lucht. Deze helderheid wordt aangegeven met een kleurcode: blauw betekent een heldere lucht (en dus weinig fijnstof) en bruin betekent dat er veel deeltjes in de lucht zweven. Aangezien een enkele meting niet heel erg nauwkeurig is, zal er wat spreiding in deze kleuren ontstaan, ook al zijn de omstandigheden hetzelfde. Als een wolk is gemeten zal er altijd worden aangegeven dat de lucht "niet helder" is, aangezien wolken niet worden meegenomen in de metingen. Op de locatie waar u uw meting hebt gedaan zal op de kaart van Nederland ook een puntje met deze kleur getoond worden. Door alle metingen tegelijkertijd op de kaart te bekijken, kunnen er misschien al wat verschillen in helderheid over Nederland te zien zijn. Na nauwgezette analyse van alle metingen door de wetenschappers achter iSPEX zullen er ook fijnstofkaarten met getalswaarden gepubliceerd worden. Daarbij zullen uiteraard ook de beperkingen door onnauwkeurigheden getoond worden. Uiteraard geeft de meting op de nationale meetdag slechts een momentopname. Maar het is de eerste stap in de richting van een totaal nieuwe manier van fijnstof meten.

Wat gebeurt er met mijn meting?

Alle data die wordt vergaard door de camera tijdens uw meting wordt verstuurd naar de centrale iSPEX-database. Ook de gegevens over uw meetlocatie en het tijdstip wordt meegestuurd. Als u wilt, kunt u ook uw naam invullen, zodat u uw bijdrage kunt terugvinden op de kaart van Nederland. Tevens zullen wij bij al onze wetenschappelijke publicaties over iSPEX verwijzen naar een lijst van namen van alle iSPEX-pioniers. In de maanden na de nationale meetdag zullen de wetenschappers achter iSPEX alle metingen in de database verwerken. Allereerst controleren ze de metingen op correctheid: Zijn de metingen buiten gedaan? Waren er toevallig wat wolken? Zijn de twee meetseries consistent? Vervolgens wordt gekeken of alle metingen in een stad of regio hetzelfde resultaat geven, of dat er misschien duidelijk een lokale bron van fijnstof te zien is. Daarna worden metingen die samengenomen kunnen worden geïnterpreteerd met behulp van een geavanceerd computermodel. De uitkomst van dit model geeft de volgende getallen over het fijnstof in de lucht op die dag. De totale optische dikte van het fijnstof in de lucht (een maat voor de hoeveelheid fijnstof), de gemiddelde grootte van het fijnste fijnstof, en of dit stof zwart of doorzichtig is. Dit laatste geeft een indruk van de samenstelling ervan: roet is zwart en bijvoorbeeld zeezout is doorzichtig. Het eerste is veel gevaarlijker voor de gezondheid dan het laatste.

Andere fijnstofmetingen

Op dit moment worden er al veel fijnstofmetingen gedaan door verschillende instellingen, zoals bijvoorbeeld het Landelijk Meetnet Luchtkwaliteit (LML) van het RIVM. Deze metingen zijn in eerste instantie bedoeld om de wettelijke normen te monitoren. Deze normen zijn van toepassing op PM10 en PM2.5. Bij deze meetmethode wordt lucht met fijnstof aangezogen door een monsternamekop. Vervolgens wordt al het vergaarde stof dat kleiner is dan 10 micrometer gemeten. Dat getal geeft dus een goede indruk van de hoeveelheid fijnstof in de lucht op leefniveau. Om vervolgens  de chemische samenstelling van het vergaarde stof te bepalen, kan het achteraf in een laboratorium geanalyseerd worden. Op zo'n 100 plekken in Nederland staan er meethuisjes voor PM10. Daarnaast staat er op verschillende plekken aanvullende meetapparatuur die vooral wetenschappelijk van aard is. Het grootste wetenschappelijke meetstation bevindt zich in Cabauw in het Groene Hart. Daar doen onder andere het RIVM en het KNMI metingen aan fijnstof met een arsenaal aan apparatuur: onder andere lasers die weerkaatsten op lagen fijnstof op verschillende hoogtes, lichtmeters die de hoeveelheid zonlicht op grondniveau nauwkeurig bepalen, en kleine laboratoria die deeltje voor deeltje tellen en doormeten. Sinds kort staat daar ook SPEX, de grote broer van iSPEX en ook geheel door Nederlandse instituten ontwikkeld. Met SPEX worden al de eerste veelbelovende metingen uitgevoerd, en de eerste resultaten laten zien dat deze meetmethode op sommige fronten goed vergelijkbaar is met de andere metingen en op andere fronten nieuwe informatie toevoegt. Deze belofte geldt ook voor iSPEX. Tijdens de meetdag zal SPEX gebruikt worden om de iSPEX-metingen te kalibreren. Fijnstof wordt ook gemeten door satellietinstrumenten, maar de resolutie en nauwkeurigheid daarvan laat nog te wensen over. Maar vanuit de ruimte kan natuurlijk wel de hele wereld bekeken worden. Het doel is dus ook om SPEX op een satelliet te zetten. Met de toekomstige SPEX-metingen vanuit de ruimte willen we niet alleen de gezondheidseffecten van fijnstof op globale schaal onderzoeken, maar we willen vooral ook de grotendeels onbekende rol van fijnstof binnen klimaatverandering ophelderen. Dankzij de nieuwe meetmethode van SPEX en iSPEX zullen we dat beter dan ooit kunnen. iSPEX is dus letterlijk Nederlandse ruimtevaarttechnologie op je eigen smartphone!

Wat is fijnstof?

Definitie

Fijnstof is een verzamelnaam voor minuscule deeltjes in de lucht die niet te zien zijn met het blote oog. Deze stofdeeltjes, of ook wel aerosolen genoemd, zijn zo klein en licht dat ze in de lucht blijven zweven.De fijnstofdeeltjes hebben een diameter die kleiner is dan 10 micrometer. De samenstelling en oorsprong van deze deeltjes kunnen sterk uiteen lopen. Zo kan fijnstof bestaan uit roetdeeltjes uitgestoten door een auto of fabriek, maar ook uit bijvoorbeeld woestijnzand, zeezout en aswolken van een vulkaan. Ook kleine sporen en zaden van planten en schimmels vallen eronder. Fijnstof kan dus zowel een natuurlijke als een menselijke bron hebben. De gezondheidseffecten van fijnstof hangen erg af van de grootte van de deeltjes en het soort stof.

Gezondheidseffecten

Klimaateffecten

De effecten van fijnstof vormen de grootste bron van onzekerheid binnen het klimaatprobleem. Het is met grote nauwkeurigheid bekend dat de uitstoot van kooldioxide leidt tot opwarming van de atmosfeer. Fijnstof en andere deeltjes in de atmosfeer zouden een bron van afkoeling kunnen zijn, omdat ze zonlicht terug de ruimte in kaatsen. Bovendien vormen de deeltjes meer wolken die op hun beurt meer zonlicht weerkaatsen. Maar die wolken veranderen ook de neerslagpatronen. En roetdeeltjes houden ook weer warmte vast. Al met al is de invloed van fijnstof op het klimaat zo complex, dat de foutenmarge binnen klimaatmodellen bijna net zo groot is als het opwarmende effect van koolstofdioxide. Dat kan betekenen dat het fijnstof de opwarming nog grotendeels maskeert. Om ons klimaat beter te begrijpen zijn dus betere wereldwijde metingen van fijnstof nodig. Deze zullen in de toekomst worden uitgevoerd door het SPEX-instrument vanaf een satelliet. De iSPEX-metingen vormen hiervoor een eerste bron van nieuwe informatie.

Hoe werkt iSpex?

Fijnstofmeting

iSPEX is gebaseerd op de SPEX-techniek, die volledig in Nederland is ontwikkeld door de (i)SPEX partner-instituten voor nauwkeurige metingen aan fijnstof vanaf een satelliet en vanaf grondstations. SPEX en iSPEX maken beide gebruik van het meetprincipe genaamd spectropolarimetrie. Hiermee kan het spectrum en de polarisatie worden bepaald van zonlicht dat door fijnstof is verstrooid. Door te meten onder verschillende hoeken vanaf de zon kan er veel informatie over dat fijnstof verkregen worden: de hoeveelheid fijnstof, de grootte van het fijnstof en de chemische samenstelling ervan.

Spectrum

Het spectrum is de benaming voor de waaier aan kleuren waar wit (zon)licht uit bestaat. Deze kleuren kunnen we zien bij een regenboog: van paarsblauw naar rood. Dit zijn de kleuren die ons oog kan zien, maar het spectrum van zonlicht bevat nog meer kleuren: ultraviolet en infrarood. De camera in uw smartphone is net als uw oog gevoelig voor de kleuren van de regenboog. In het iSPEX-opzetstukje zit een element (een "tralie") dat het licht dat door de spleet binnenkomt uiteenwaaiert in die kleuren. Dat werkt op dezelfde manier als bij reflectie van licht op een CD. Een grote hoeveelheid groeven zorgt dat verschillende kleuren verschillende richting op gaan. De camera in uw smartphone kan zo de verschillende kleuren afzonderlijk meten. Onder de tab "spectrum" kunt u experimenteren met het meten van spectra. Bekijkt uw bijvoorbeeld eens de verschillen tussen een gloeilamp, een spaarlamp en een LED-lamp. Ze maken allemaal wit licht, maar elk met een ander spectrum.

Polarisatie

Naast het spectrum heeft licht nog een andere fundamentele eigenschap: polarisatie. Dit is omdat licht bestaat uit golfjes die verschillende richtingen op kunnen staan. Als alle lichtgolfjes dezelfde richting op staan, dan is het licht volledige gepolariseerd. Als het licht in alle willekeurige richtingen golft, dan is het ongepolariseerd. Dat laatste is het geval voor direct zonlicht. Maar als licht verstrooit aan fijnstof, dan krijgt het een bepaalde voorkeursrichting: het raakt gedeeltelijk gepolariseerd. De mate van polarisatie zegt iets over het fijnstof. Omdat verstrooid en gereflecteerd zonlicht zo gepolariseerd is, kan dit licht voor een groot deel worden tegengehouden met een Polaroid-zonnebril. In het pakketje van het iSPEX-opzetstukje zit ook een velletje Polaroid waarmee u zelf kunt zien dat de blauwe lucht gepolariseerd is. Haal eerst de beschermingslaag van het velletje. Kijk door het folie en draai het rond. U zult zien dat de hoeveelheid licht dat er doorheen komt af hangt van de oriëntatie van het folie. Dat komt door de polarisatie van het verstrooide zonlicht. De polarisatie van licht kan gemeten worden met behulp van het iSPEX-opzetstukje. Maar in plaats van een folie ronddraaien, zit deze meting volledig ingebouwd in het opzetstukje. Een aantal plastic folies (Polaroid en speciaal cellofaan) zorgt ervoor dat het polarisatiesignaal omgezet wordt naar een signaal in het spectrum. Als zonlicht gepolariseerd raakt, dan ontstaan er donkere banden in het spectrum. De diepte van deze banden geeft aan in hoeverre het licht gepolariseerd is. De positie van de banden wordt bepaald door de hoek van polarisatie. Deze nieuwe manier van polarisatie-meten is uitgevonden binnen het iSPEX-team en is uiteindelijk afkomstig uit de sterrenkunde. Deze Nederlandse technologie maakt de fijnstofmetingen met smartphones mogelijk. Onder de tab "polarisatie" kunt u bekijken wat er om u heen allemaal gepolariseerd is. Experimenteer eerst eens met het Polaroid-filter voor het opzetstukjes. Kijk daarna naar de blauwe lucht en naar reflecties op bijvoorbeeld water of tafels. En kijkt u eens naar het scherm van uw computer en door een 3D-bril van de bioscoop.

iSpex Team

Team

iSPEX is een project van de Universiteit Leiden, NOVA (Nederlandse Onderzoekschool Voor Astronomie), SRON (Nederlands Instituut voor Ruimteonderzoek), RIVM (Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu) en het KNMI (Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut). De wetenschappers achter iSPEX zijn op verschillende manier bezig met nieuwe metingen aan atmosferen. De onderzoekers van het RIVM onderzoeken luchtvervuiling. De onderzoekers van het KNMI houden zich bezig met metingen en modellen van het veranderende klimaat. De ruimteonderzoekers van SRON ontwikkelen het satellietinstrument SPEX. De sterrenkundigen van de Universiteit Leiden en NOVA passen dezelfde meetmethode toe om de atmosferen van andere planeten van het zonnestelsel (bijvoorbeeld Venus en Jupiter) en nu ook van planeten bij andere sterren (exoplaneten) te onderzoeken. Het doel is uiteindelijk om een exoplaneet te vinden met een atmosfeer zoals die van de aarde. Uw iSPEX-metingen zullen daarbij als vergelijkingsmateriaal dienen! Het iSPEX-team wil met de massale iSPEX-metingen graag de eerste stap zetten richting een totaal nieuwe manier van fijnstof-meten. Wat ons betreft is het allerleukste daarvan dat u nu ook zelf wetenschappelijke metingen kunt uitvoeren en daarmee bijdraagt aan de vergroting van de kennis over fijnstof!

Partners

De hoofdpartners van iSPEX zijn Het Longfonds (voorheen Astma Fonds) is hoofdpartner van iSPEX, want gezonde longen zijn van levensbelang. Luchtvervuiling kan mensen ziek maken – met name in de longen.  iSPEX helpt mensen om zelf te ontdekken wat zij inademen. Het Longfonds is er voor iedereen met een longziekte en voor iedereen die z’n longen gezond wil houden. CNG Net gaat voor schone lucht door schone mobiliteit mogelijk te maken. Met onze CNG-tankstations maken we het mogelijk om CNG te tanken; een schone en goedkope brandstof die de luchtkwaliteit verbetert. Een auto op CNG stoot namelijk nagenoeg geen fijnstof uit. Onze betrokkenheid als hoofdpartner bij het iSPEX-project is dan ook een logische stap om meer over deze schadelijke stof te weten te komen. Avantes ontwikkelt en produceert compacte optische spectrometers voor allerlei toepassingsgebieden; van procescontrole in de industrie tot bloedanalyse bij de huisarts. Samen met Universiteit Leiden heeft Avantes het iSPEX-opzetstukje ontworpen. Dankzij onze optische en spectrometrie expertise konden we het opzetstukje verkleinen tot het formaat van een sleutelhanger. Ook door slimme optische componenten, wordt het geheel licht en betaalbaar. Het iSPEX-opzetstukje is mede ontwikkeld door De iSPEX-app is mede ontwikkeld door DDQ Pocket Science https://ispex.pocket.science