高分解能都市汚染マッピングのための移動式黒炭素測定と固定式黒炭素測定の比較

Comparison of Mobile and Fixed-Site Black Carbon Measurements for High-Resolution Urban Pollution Mapping.

• Sarah E Chambliss
• Chelsea V Preble
• Julien J Caubel
• Troy Cados
• Kyle P Messier
• Ramón A Alvarez
• Brian LaFranchi
• Melissa Lunden
• Julian D Marshall
• Adam A Szpiro
• Thomas W Kirchstetter
• Joshua S Apte

抄録

都市における黒炭素（BC）およびその他の一次汚染物質の濃度は、小さな空間スケール（100m未満）で変動する。移動式大気汚染測定は、微細な空間変動に関する情報を提供することができ、それによって曝露評価と緩和の取り組みに情報を提供することができます。しかし、これらの測定値の時間的なばらつきは、代表的な長期濃度を推定する上での課題となっている。本研究では、カリフォルニア州ウェストオークランドでのサンプリングキャンペーンから得られた大規模な固定サイトでの連続測定と比較することで、時間的に安定した空間パターンを代表するモバイルモニタリングの能力を評価した。特注の低コストのエアロゾルブラックカーボン検出器（ABCD）は、2017年夏の間に、97のニアロードサイトと3つのバックグラウンド固定サイトで100日間の連続測定を提供した；同時に運用された2つのモバイルラボは、光音響エクスティンクトメーターを使用して300時間以上のインモーション測定を収集した。モバイルモニタリングによる空間的な広がりから、固定サイトネットワークでは見落とされていたパターンが明らかになった。固定サイトのモニターへのモバイルラボの訪問から時間統合された測定は、全日中の固定サイトの測定の中央値との適度な相関（空間R = 0.51）を明らかにした。空間と時間におけるモバイルモニタリングデータの集約は、正確な場所や時間内のポイントでの測定に関連する高いレベルの不確実性を緩和することができます。しかし、移動モニタリングによって推定された濃度は、100mを超える空間集約で空間的忠実度の損失を示している。

Urban concentrations of black carbon (BC) and other primary pollutants vary on small spatial scales (<100m). Mobile air pollution measurements can provide information on fine-scale spatial variation, thereby informing exposure assessment and mitigation efforts. However, the temporal sparsity of these measurements presents a challenge for estimating representative long-term concentrations. We evaluate the capabilities of mobile monitoring in the represention of time-stable spatial patterns by comparing against a large set of continuous fixed-site measurements from a sampling campaign in West Oakland, California. Custom-built, low-cost aerosol black carbon detectors (ABCDs) provided 100 days of continuous measurements at 97 near-road and 3 background fixed sites during summer 2017; two concurrently operated mobile laboratories collected over 300 h of in-motion measurements using a photoacoustic extinctiometer. The spatial coverage from mobile monitoring reveals patterns missed by the fixed-site network. Time-integrated measurements from mobile lab visits to fixed-site monitors reveal modest correlation (spatial R = 0.51) with medians of full daytime fixed-site measurements. Aggregation of mobile monitoring data in space and time can mitigate high levels of uncertainty associated with measurements at precise locations or points in time. However, concentrations estimated by mobile monitoring show a loss of spatial fidelity at spatial aggregations greater than 100 m.