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Public Lab Research note


Choosing Locations and Methodology for Air-Quality Gas Testing

by sarasage , denissebn_06 | August 09, 2021 20:18 09 Aug 20:18 | #27448 | #27448

Our question: are levels of gaseous airborne pollutants stronger near a known polluter?

As part of Public Lab's Community Fellowship Grant, our community 501c3, VVAMP, is investigating landfill gases in the ambient air. Landfill gasses are a result of decomposition and have a profile high in hydrocarbons. We use instruments that measure:

  • VOCs in ppb
  • SO2 in ppm
  • CH4 %LEL
  • O2 vol%
  • H2S in ppm
  • CO in ppm
  • SO2 in ppm
  • Isobutylene in ppm
  • NH3 in ppm

Although we have multiple instruments for testing, gas testing equipment requirements make it difficult to test multiple locations -- or to test on the fly. Our instruments need to be calibrated or bump tested before each day's use, so there is a bit of planning before an air test can be performed. It takes approximately 30 minutes to prepare the instruments before they are ready to go into the field each day.

While a temperature map with kriging was an original goal, we have since discovered that we do not have the resources in time, equipment, or manpower to test frequently enough to generate that kind of work product. Kriging is a mathematical formula that extrapolates the in-between geospatial data based on previously known data points. To get enough data points to perform a kriging exercise, we would need approximately 20 volunteers spread evenly to record levels for a minimum of one hour. The results would have to be averaged/analyzed and plotted geospatially. In addition, that test would need to be repeated multiple days and throughout differing seasons to get a reliable picture of the quality of the ambient air.

Instead of using kriging, we are using transects. Our transects are imaginary lines that are drawn from the pollution source in a roughly straight line. We test at points along the transects and measure the levels of air pollution on those points. A positive correlation will show higher pollution levels closer to the landfill and decrease farther along the transect.image description

Starting with a list of what we know helped us proceed to site selection.

What we know:

  • The characteristics of the odor are consistent with landfill gases -- and not petrochemicals or farming operations.
  • Odors predict positive gas monitoring readings. If there is no odor, the readings for air pollutants are likely to be null.
  • Odors are most likely to occur between 6:30-10:30 AM, with the peak hour occurring at 7:45-8:45 AM.
  • Preliminary tests have shown that there is a correlation between proximity of the landfill and elevated ambient gas pollution levels.

There are numerous microclimates in the community of Val Verde. Due to the presence of hills, airborne pollutants can get trapped/stagnate in areas, as well as travel quickly through canyons. We narrowed down the potential testing sites based on community input, accessibility, weather station data, and location. In the end, we selected locations in which several different arrays originating from the landfill could be plotted. These are the locations where we are measuring air pollutants daily.

Final note: One of the main benefits of using gas monitors daily is that they act as screening devices to determine if an air-grab sample is warranted. Air-grab samples are very accurate and are analyzed in a laboratory using a chromatograph. The tests are costly, so having a screening system in place is helpful and stretches our limited budget. We are using Public Lab's Bucket Monitor for air grab sampling; please follow our progress in the upcoming months to see our resulting data.


Seleccionando Ubicaciones y Metodología para prueba de gas de calidad de aire.

Nuestra Pregunta: ¿son los niveles de contaminantes gaseosos en el aire más fuertes cerca del ente contaminador?

Como becaria del fondo de becas de la comunidad de Laboratorio Publico, nuestra comunidad 501c3, VVAMP, esta investigando los gases en el aire del ambiente del botadero. Los gases del botadero son el resultado de la descomposición y tienen alto contenido de hidrocarburos. Nosotros usamos instrumentos que miden:

  • VOCs en ppmm
  • SO2 en ppm
  • CH4 % LEL
  • O2 vol%
  • H2S en ppm
  • CO en ppm
  • SO2 en ppm
  • Isobutileno en ppm
  • NH3 en ppm

A pesar de que tenemos múltiples instrumentos de testeo, los requerimientos de los equipos de testeo de gas hacen difícil para testear múltiples ubicaciones – o testear en la marcha. Nuestros instrumentos necesitan calibrarse o ser probados cada día antes de su uso, así que hay un poco de organización antes de hacer el testeo de aire. Toma aproximadamente 30 minutos para preparar los instrumentos antes de salir a campo cada día.

Mientras que un mapa de temperatura de Kriging fue una meta original, hemos descubierto que no tenemos los recursos en tiempo, equipo, o mano de obra para testear con frecuencia suficiente para generar este tipo de producto de trabajo. Kriging es una fórmula matemática que extrapola los datos geoespaciales intermedios basados en puntos de datos previamente conocidos. Para tener suficientes puntos para hacer un ejercicio de Krigin, necesitaríamos aproximadamente 20 voluntarios esparcidos equitativamente para registrar niveles por un mínimo de una hora. Los resultados deben de ser promediado/analizados y trazados de manera geoespacial. Además, los testeos deben de ser repetidos varios días y a través de diferentes estaciones para obtener una imagen de confianza de la calidad ambiental del aire.

En vez de usar kriging, estamos usando transectos. Nuestros transectos son líneas imaginarias que son tomadas de la fuente de contaminación en una línea aproximadamente recta. Nosotros testeamos en puntos a través de estos transectos y medir los niveles de contaminación de aire en esos puntos. Una correlación positiva mostraría altos niveles de contaminación cerca del botadero y un decrecimiento lejos de los transectos. image description

Empezamos con una lista de los que conocemos nos ayuda a proceder con la selección de los sitios de muestreo.

Lo que sabemos:

- Las características del olor son consistentes con los gases del botadero – y no petroquímicos o operaciones de granja. - Los olores predicen lecturas positivas de gas. Si no hay olor, las lecturas por contaminantes de aire es probable que sean nulas. - Los olores es más probable que ocurran entre 6:30 – 10:30 AM, con hora pico ocurriendo entre 7:45-8:45 AM. - Los muestreos preliminares han mostrado que hay una correlación entre la proximidad del botadero y niveles elevados de gases contaminantes de aire.


Hay numerosos microclimas en la comunidad de Val Verde. Debido a la presencia de cerros, los contaminantes en el aire pueden quedar atrapados / estancarse en áreas, así como viajar rápidamente a través de cañones. Redujimos los posibles sitios de prueba en función de las opiniones de la comunidad, la accesibilidad, los datos de la estación meteorológica y la ubicación. Al final, seleccionamos ubicaciones en las que se podrían trazar varias matrices diferentes que se originan en el vertedero. Estos son los lugares donde medimos los contaminantes del aire a diario.

Nota final: Uno de los principales beneficios de usar monitores de gas diario es que ellos funcionan como dispositivos de detección para tomar una muestra de aire justificada. Las muestras de aire son muy precisas y se analizan en un laboratorio utilizando una cromatografía. Estos testeos son costosos, así que tener un sistema de detección en lugares es de mucha ayuda y extiende nuestro presupuesto limitado. Estamos usando el presupuesto de Laboratorio Publico de monitoreo de cubeta para muestrear; por favor sigue nuestro progreso, en los próximos meses verás los resultados.


2 Comments

Certified lab testing by gc or gc/ms gets costly quickly. Are there any other less expensive screening tests that could be substituted for the initial testing phases?

Is this a question? Click here to post it to the Questions page.

This has been our issue for years, as well. In the past, we rented Summa canisters and would open them, only to get low to null readings and the labs were very expensive. We are fortunate to have gas monitors to inform us when a bucket grab sample is worthwhile. We are trying to figure out what is in the air when there is an odor. Now I understand that without a strong odor present, the air grab sample is probably not worthwhile.

The bucket tool from PL has been a great way to reduce our operating costs. We no longer rent Summas and are able to keep the buckets on hand in case we need to grab a sample.

In any case, I can commisserate. What are you monitoring?

Is this a question? Click here to post it to the Questions page.


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