Regelmäßig herrscht in Stuttgart Feinstaubalarm. Dieser wird ausgelöst, wenn zu erwarten ist, dass die Luftbelastung durch Feinstaub (speziell die Partikelgröße PM10) aufgrund einer austauscharmen Wetterlage die gesetzliche Schwelle von 50 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft (µg/m³) überschreitet. An maximal 35 Tagen pro Jahr darf dieser Wert die Schwelle überschreiten. Stuttgart, als dreckigste Stadt Deutschlands, erreicht die 35 Tage regelmäßig.

Da die Stadt Stuttgart (bzw. die zuständige Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg, LUBW) nur an wenigen Stellen misst, haben Bürgerinnen und Bürger im Rahmen eines Projekts von OK Lab Stuttgart bzw. Code For Stuttgart eigene Sensoren aufgestellt.

Diese Sensoren schicken ihre Messdaten an luftdaten.info.

Im Diagramm werden die Messdaten, die die einzelnen Sensoren zu luftdaten.info geschickt haben, mathematisch und grafisch aufbereitet und mit offiziellen Daten der LUBW überlagert. Dabei werden nur Sensoren bedacht, die einerseits im Stadtgebiet aufgestellt sind und andererseits von einem bestimmten Typ sind (SDS011 des Herstellers Nova). Die Daten von luftdaten.info als Median jeweils einer Stunde (durchgezogene Linie) und als 24-Stunden-Mittel (gleitender Mittelwert) aus diesem Median dargestellt (gestrichelte Linie). Mit dem 24-Stunden-Mittel soll eine Vergleichbarkeit mit den offiziellen Werten sicherstellen werden.

Wenn die Streuung eingeblendet ist, zeigt die helle Fläche die komplette Streubreite der Messungen. Etwas dunkler ist der Bereich gehalten, in dem sich die mittleren 50% aller Messwerte befinden.

Die Zahlen, die zu sehen sind, wenn sich die Maus über dem Diagramm befindet, sind folgendermaßen zu interpretieren:
Beispiel: PM10: 65.5 µg/m³ (35.7 [S211] - 97.6 [S231]); ganz unten: 15.11., 07:17, 135 Werte
Interpretation: Für die Partikelgröße PM10 wurden im Median in Stuttgart durch das Projekt 65,5 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft gemessen. Dies wurde aus 135 Werten ermittelt, die im Mittel am 15. November 2016 um 7:17 Uhr erhoben wurden und sich von 35,7 µg/m³ beim Sensor 211 bis 97,6 µg/m³ beim Sensor 231 erstreckten.

PM10 und PM2.5 sind Einteilungen für die Größe von Feinstaubpartikeln. Dabei gibt es keine Trennschärfe. Bei PM10 werden "Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von weniger als 1 µm ... vollständig einbezogen, bei größeren Partikeln wird ein gewisser Prozentsatz gewertet, der mit zunehmender Partikelgröße abnimmt und bei ca. 15 µm schließlich 0 % erreicht." (Wikipedia). PM2.5 bezieht sich auf lungengängige Partikel, d.h. Feinstaubteilchen können in die Lungenbläschen eindringen und gelangen somit in den Blutkreislauf. Seine "Definition ist analog zu PM10, allerdings ist die Gewichtungsfunktion wesentlich steiler (100 % Gewichtung < 0,5 µm; 0 % Gewichtung > 3,5 µm; 50 % Gewichtung bei ca. 2,5 µm)." (Wikipedia)

Die Farben in den Karten sind einzelnen Luftwerten zugeordnet. Sie geben an, wie gut die Luft ist.

Bisher kommt eine eigene Farbskala und der Air Quality Index (AQI) in der US-amerikainschen Version zum Einsatz. In Planung ist die Implementierung des Kurzzeit-Luftqualitätsindex LuQx der Landesanstalt. Hier fehlen allerdings Angaben zur Beurteilung von PM2.5-Partikeln.

Eigene Farbskala Grün-Rot-Pink
Die Farbskala besteht aus einem kontinuierlichen Farbverlauf von 0 µg/m³(Grün) bis 50 µg/m³ (Rot) und einem weiteren kontinuierlichen Farbverlauf von 50 µg/m³(Rot) bis 200 µg/m³ (Pink).

Air Quality Index (USA)

PM2.5 (µg/m3)	PM10 (µg/m3)	AQI
0.0-12.0	0-54	gut
12.1-35.4	55-154	befriedigend
35.5-55.4	155-254	ungesund für empfindliche Personen
55.5-150.4	255-354	ungesund
150.5-250.4	355-424	sehr ungesund
> 250.5	> 425	gesundheitsgefährdend

Angaben gelten jeweils für ein 24-Stunden-Mittel.
Quelle: Wikipedia

Kurzzeit-Luftqualitätsindex LuQx

PM10 (µg/m3)	Bewertung
0 - 10	sehr gut
> 10 - 20	gut
> 20 - 35	befriedigend
> 35 - 50	ausreichend
> 50 - 100	schlecht
> 100	sehr schlecht

Angaben gelten jeweils für ein 24-Stunden-Mittel. Quelle: LUBW

Ja, die über 24 Stunden gemittelten PM10-Werte sind mit denen der Landesanstalt vergleichbar. Zu beachten ist unbedingt, dass die Sensoren des Projekts weder geeicht noch irgendwie kalibriert sind. Insbesondre starke Ausschläge einzelner Sensoren sind mit extremer Vorsicht zu genießen. Auch scheint die Luftfeuchtigkeit einen Einfluss zu haben (siehe Fehlerquellen beim Messen von Feinstaub).

Die Werte sind schwer zu beurteilen. Wir brauchen alle noch Erfahrung mit ihrer Interpretation.

Die SDS011-Sensoren des Herstellers Nova saugen Luft ein. Mittels eines Laserstrahls wird dann die Lichtstreuung ermittelt, die Rückschlüsse auf die Partikelkonzentration zulassen. Gesteuert wird der Sensor über einen W-Lan-Chip (NodeMCU), der die Daten auch gleich an verschiedene Server schickt.

Eine ausführliche Anleitung findet sich unter luftdaten.info. Immer wieder werden im Shackspace gemeinsam Sensoren zusammengebaut. Wende Dich am besten an Jan Lutz.

Der Code der Diagramme liegt komplett auf Github. Dort findet sich auch eine Möglichkeit, Fehler und Anregungen zu hinterlassen. Allerdings ist dafür ein Account bei Github notwendig. Es hilft aber auch eine E-Mail an fritz.mielert@gmx.de weiter.

Ja, kein Problem. Die Diagramme (https://feinstaub-stuttgart.info/dataviz/chart & https://feinstaub-stuttgart.info/dataviz/districts) und die Karte (https://feinstaub-stuttgart.info/dataviz/map) dürfen auf Websites eingebettet werden. Ich bitte um Nachricht, wenn dies auf Websites passieren soll, von denen größere Zugriffszahlen zu erwarten sind.

Die gezeigten Daten werden mit freundlicher Genehmigung der Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (LUBW) und luftdaten.info hier gezeigt und mittels PHP und Javascript (inklusive der grandiosen Tools d3, OpenLayers, jQuery & jQuery UI) aufbereitet. Das verwendete Kartenmaterial stammt (über den Umweg Uni Heidelberg) von OpenStreetMap und den dort Mitwirkenden und ist CC-BY-SA lizensiert.

Die erste Frage, die sich stellt, ist die nach dem gewünschten Ergebnis. Soll eine Karte, ein Liniendiagramm oder eine ganz andere Darstellung entstehen? Was mit d3 möglich ist, können Sie den Beispielen entnehmen. Auch für OpenLayers gibt es eine, leider nicht ganz so nett aufbereitete, Beispielsammlung. Haben Sie diese Entscheidung gefällt, greifen Sie sich am besten in einem ersten Schritt die bei mir auf dem Server vorhandenen Daten ab und experimentieren mit diesen. Hierfür suchen Sie entweder im Quellcode meiner Visualisierungen nach "JSON" (Geodaten) oder "TSV" (tabellarische Daten).

Momentan sind folgende Dateien verfügbar:

Datei	Beschreibung	Nutzung
chronological_city_1.tsv	Destillat der OK Lab-Messwerte aus Stuttgart seit September 2016	keine
chronological_city_1_week.tsv	Destillat der OK Lab-Messwerte aus Stuttgart der vergangenen sieben Tage	Chart
chronological_data_lubw.tsv	Daten der LUBW-Sensoren am Neckartor und Bad Cannstatt seit Beginn meiner Aufzeichnung	Chart & Districts
chronological_districts_v2_complete.tsv	Feinstaub-Messwerte auf Bezirksebene seit September 2016	keine
chronological_districts_v2_simple.tsv	Feinstaub-Messwerte auf Bezirksebene seit September 2016 (reduziert auf 24h-Mittelwert PM10)	Districts
stuttgart_districts_v2.json	Geodaten Stuttgarter Bezirke inkl. aktueller Mess- und sonstiger Daten des OK Lab	Map
stuttgart_districts.json	Geodaten Stuttgarter Bezirke	Districts
stuttgart_sensors_v2.json	Geodaten Stuttgarter OK Lab-Sensoren inkl. aktueller Messdaten	Map

Ich lese regelmäßig von luftdaten.info und mnz.lubw.baden-wuerttemberg.de Daten ein und schreibe diese in MySQL-Tabellen. Die Rohdaten umfassten Mitte Februar 2017 etwa 12 Millionen Zeilen. Von dort aus werden sie in mehreren Schritten durch Zuordnung zu Regionen, Mittelwert- und Medianbildungen aufbereitet und schließlich als tsv- und json-Dateien für die Diagramme ausgegeben. Ein grobes Flussdiagramm findet sich unter /dataviz/flow-chart.pdf.

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