在過(guò)去的頻繁和激烈的野火季節(jié)的過(guò)去幾年中，美國(guó)許多地方已經(jīng)連續(xù)數(shù)天經(jīng)歷了危險(xiǎn)的空氣質(zhì)量。同時(shí)，市場(chǎng)上出現(xiàn)了許多低成本的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，使消費(fèi)者可以檢查自己家中和附近的污染物水平。因此，勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Berkeley Lab)的空氣質(zhì)量科學(xué)家想知道：這些低成本的監(jiān)測(cè)器有什么好處嗎?

答案是肯定的。

他們的研究最近發(fā)表在《傳感器》雜志上，他們的研究在實(shí)際的野火污染事件中測(cè)試了四種低成本空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)器模型，發(fā)現(xiàn)他們的PM2.5或2.5微米以下的顆粒物讀數(shù)與呼吸系統(tǒng)和心血管疾病有關(guān)—始終高于監(jiān)管機(jī)構(gòu)使用的參考監(jiān)控器;但是，由于每個(gè)監(jiān)視器對(duì)煙霧的反應(yīng)都相對(duì)一致，因此可以使用讀數(shù)來(lái)估算真實(shí)的PM2.5水平?？傮w而言，研究人員得出結(jié)論，監(jiān)控器可以提供可操作的信息。

“我們將低成本監(jiān)測(cè)器與空氣監(jiān)測(cè)站監(jiān)管機(jī)構(gòu)使用的監(jiān)測(cè)器進(jìn)行了比較。事實(shí)證明，它們之間的相關(guān)性非常好。當(dāng)一臺(tái)上升時(shí)，另一臺(tái)同時(shí)上升，并且成比例。該研究的主要作者之一伍迪·德?tīng)柶?Woody Delp)說(shuō)，這給了我們很大希望，希望能夠?qū)⑵溆糜谡鎸?shí)信息。“它可以讓某人知道他們的新型便攜式空氣過(guò)濾器在減少煙塵方面的性能。但是，從絕對(duì)的角度來(lái)看，這些傳感器需要進(jìn)行一些調(diào)整和檢查才能使用這些數(shù)字，這一點(diǎn)已經(jīng)變得顯而易見(jiàn)。”

對(duì)于這項(xiàng)名為“帶有光學(xué)傳感器的低成本和專業(yè)PM2.5顯示器的野火煙霧調(diào)節(jié)因子”的研究，Delp和合著者Brett Singer測(cè)試了四臺(tái)低成本空氣質(zhì)量顯示器：

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這些設(shè)備的價(jià)格在幾百美元左右，并與監(jiān)管機(jī)構(gòu)和研究人員使用的參考顯示器(價(jià)格在20,000美元或以上)進(jìn)行了比較。他們還測(cè)試了兩臺(tái)顯示器，供研究人員和工業(yè)衛(wèi)生學(xué)家使用，價(jià)格在5,000美元至10,000美元之間。此外，研究人員將PurpleAir PA-II監(jiān)測(cè)器的公開(kāi)數(shù)據(jù)與2018年受四場(chǎng)野火影響的附近監(jiān)管監(jiān)測(cè)站進(jìn)行了比較。

校準(zhǔn)和調(diào)整系數(shù)

過(guò)去，空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)僅限于高價(jià)位的專業(yè)監(jiān)測(cè)器，因此無(wú)法供個(gè)人使用。制造商建議根據(jù)特定的污染源對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，因?yàn)閭鞲衅魇褂玫墓鈱W(xué)傳感技術(shù)對(duì)不同污染源的響應(yīng)不同。后院燒烤或汽車尾氣造成的污染可能在大小和密度上與森林大火造成的污染有所不同，森林大火可能散發(fā)與城市大火不同類型的顆粒。

低成本監(jiān)視器使用相同的光學(xué)傳感技術(shù)-根據(jù)光散射估算顆粒濃度-但使用的批量生產(chǎn)的光學(xué)傳感器的加工精度不如專業(yè)級(jí)設(shè)備。相比之下，監(jiān)管機(jī)構(gòu)使用的最昂貴的監(jiān)視器是使用重量分析法(基于顆粒的重量)進(jìn)行校準(zhǔn)的。

通過(guò)在通風(fēng)良好的單層實(shí)驗(yàn)室大樓內(nèi)的伯克利實(shí)驗(yàn)室部署空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，研究人員收集了2018年秋季北加州營(yíng)地大火焚燒時(shí)的數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)，四臺(tái)低成本監(jiān)測(cè)儀大大夸大了PM2 .5水平，比監(jiān)管參考監(jiān)視器的讀數(shù)高1.6至2.4倍。但是，相對(duì)變化與監(jiān)管人員和專業(yè)監(jiān)測(cè)人員都很好地相關(guān)。

研究人員在加利福尼亞的Camp，Carr和Mendocino復(fù)雜火災(zāi)以及猶他州的Pole Creek火災(zāi)期間在戶外使用PurpleAir PA-II監(jiān)測(cè)器時(shí)，計(jì)算出的校正因子約為0.48(這意味著讀數(shù)應(yīng)乘以0.48才能估算出真正的PM2 .5級(jí))。此更正非常接近PurpleAir網(wǎng)站上提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換選項(xiàng)(“ LRAPA”)之一。

也適用于其他室內(nèi)污染物

在今年早些時(shí)候的另一項(xiàng)研究中，德?tīng)柶蘸托粮衽c第一作者王志強(qiáng)一起，通過(guò)比較六臺(tái)低成本空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的輸出與21種常見(jiàn)住宅來(lái)源的PM2.5和PM10的參考測(cè)量值(包括油炸，燒烤)，對(duì)六臺(tái)低成本空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行了評(píng)估。 ，爆米花，吸塵和燃燒蠟燭。該研究發(fā)表在《建筑與環(huán)境》雜志上，是對(duì)其2018年研究的更新。

他們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于大多數(shù)污染源而言，低成本監(jiān)測(cè)儀與專業(yè)監(jiān)測(cè)儀之間的PM2.5跟蹤在兩倍之內(nèi)。德?tīng)柶照f(shuō)，消費(fèi)者監(jiān)控器“使人們能夠識(shí)別出在家中散發(fā)細(xì)顆粒物的活動(dòng)，并確定在室外空氣污染非常嚴(yán)重的情況下，操作過(guò)濾器或僅關(guān)上窗戶是否能有效地減少室內(nèi)暴露。為此，他們工作以及專業(yè)級(jí)監(jiān)視器，而且看起來(lái)非?？煽?。”

伯克利實(shí)驗(yàn)室能源技術(shù)部室內(nèi)環(huán)境小組負(fù)責(zé)人辛格說(shuō)：“這些價(jià)格低于300美元的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的實(shí)用性和性能給我們留下了深刻的印象和興奮。”

兩項(xiàng)研究均得到了能源部建筑技術(shù)辦公室和美國(guó)環(huán)境保護(hù)局室內(nèi)環(huán)境司的支持。