Assessment of PM2.5 Exposure during Cycle Trips in The Netherlands Using Low-Cost Sensors

Abstract

Air pollution, especially fine particulate matter (PM2.5), is a major environmental risk factor for human health in Europe. Monitoring of air quality takes place using expensive reference stations. Low-cost sensors are a promising addition to this official monitoring network as they add spatial and temporal resolution at low cost. Moreover, low-cost sensors might allow for better characterization of personal exposure to PM2.5. In this study, we use 500 dust (PM2.5) sensors mounted on bicycles to estimate typical PM2.5 levels to which cyclists are exposed in the province of Utrecht, the Netherlands, in the year 2020. We use co-located sensors at reference stations to calibrate and validate the mobile sensor data. We estimate that the average exposure to traffic related PM2.5, on top of background concentrations, is approximately 2 μg/m3. Our results suggest that cyclists close to major roads have a small, but consistently higher exposure to PM2.5 compared to routes with less traffic. The results allow for a detailed spatial representation of PM2.5 concentrations and show that choosing a different cycle route might lead to a lower exposure to PM2.5. Finally, we conclude that the use of mobile, low-cost sensors is a promising method to estimate exposure to air pollution.

Farmers and Local Residents Collaborate: Application of a Participatory Citizen Science Approach to Characterising Air Quality in a Rural Area in The Netherlands

“…In recent years, the number of environmental CS initiatives in which citizens use sensors to measure pollution levels in their environment has increased significantly [ 13 , 14 , 15 , 16 ]. Simultaneously, the market for measuring devices has developed significantly, and there are now multiple sensors available that are both affordable and easy to use.…”

Fine particulate matter burden of cyclists in inner city traffic

“…Die Überwachung der Schadstoffkonzentration und dementsprechend der Luftqualität in urbanen Gebieten erfolgt überwiegend an ausgewählten Punkten mit Hilfe stationärer Messanlagen, die mancherorts nur Durchschnittswerte über 30 oder 60 min erfassen [16]. Berücksichtigt man die große räumliche und zeitliche Variabilität von Schadstoffen im urbanen Raum, ergeben sich für fest installierte Stationen einige Einschränkungen, wenn es darum geht, die tatsächliche Exposition der Menschen gegenüber feinen Partikeln und anderen verkehrsbedingten Luftschadstoffen zu bewerten [11,16,47,49]. Im Vergleich dazu können mobile Messungen eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung erreichen, um die Luftqualität sowie die Auswirkungen des lokalen Verkehrs auf die Schadstoffkonzentrationen und die damit einhergehenden Belastungen für Radfahrende realistisch abbilden zu können.…”

“…Ein Großteil der Studien zur mobilen Quantifizierung der Feinstaubexposition arbeitete mit einem Aerosolspektrometer ausgestatteten Fahrrad auf vordefinierten Strecken und Zeiträumen. Einen anderen Ansatz verfolgten Wesseling et al [49], die im Rahmen ihres Projekts rund 500 Radfahrende mit kostengünstigen PM2,5-Sensoren ausstatteten und somit im Verlauf eines Jahres (2020) mit Daten aus fast 68.000 Fahrradfahrten eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung der PM2,5-Belastung in Utrecht, Niederlande, generieren konnten. Die durchschnittliche Konzentration, die von den Sensoren während aller gültigen Fahrradfahrten gemessen wurde, betrug 9,9 μg/m 3 [49].…”

“…Einen anderen Ansatz verfolgten Wesseling et al [49], die im Rahmen ihres Projekts rund 500 Radfahrende mit kostengünstigen PM2,5-Sensoren ausstatteten und somit im Verlauf eines Jahres (2020) mit Daten aus fast 68.000 Fahrradfahrten eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung der PM2,5-Belastung in Utrecht, Niederlande, generieren konnten. Die durchschnittliche Konzentration, die von den Sensoren während aller gültigen Fahrradfahrten gemessen wurde, betrug 9,9 μg/m 3 [49]. Die Ergebnisse zeigten auch, dass durchschnittlich 2 μg/m 3 von 9,9 μg/m 3 PM2,5 verkehrsbedingten Feinstaubquellen zuzurechnen waren.…”

Environmental factors associated with gastric carcinogenesis

“…Analysis of long-term exposure to particulate matter at an individual level is challenging, but short-term wearable personal mobile monitors can be used. Sensors that constantly monitor particulate matter exposure such as mobile vehicle sensors are gaining popularity in studies done in busy cities [22,23]. There is need to harness data from such technologies but might not be immediately possible in low resource setting with high particulate matter air pollution.…”