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空气质量传感器

了解世界上最污染的城市的排放量

本米勒 · 2016年6月1日 ·

蓝蓝的天空瞥见在印度的首都德里,特别是在冬季,当一个厚厚的白色阴霾冒着这个城市时,这是一个罕见的景象。David Hagan,一个学习大气化学和麻省理工学院的博士学位候选人技术与设计塔塔中心说,这座城市的空气质量在世界上最糟糕的情况下是量化的。

“北京有糟糕的剧集,但德里因气象学而变得更糟,”海龟说。“它很热,它是潮湿的,在冬天,反演层落入。德里是人为和生物颗粒的完美反应堆。”

与此同时,缺乏特定数据令人沮丧的科学家和政府希望了解印度和中国的大城市的复杂环境,空气质量与能源系统密不可分。德里等大型资料的排放可以追溯到各种来源,包括汽车,化石燃料驱动的发电厂,以及用于温暖和烹饪的生物质的开放燃烧,每种生产不同种类的颗粒。

哈根和他的顾问,副教授Jesse Kroll.作者:王莹,民营工程,将这种复杂性视为设计紧凑,低成本的空气质量传感器的动机,他们希望将在德里等城市的密集网络中部署,测井准确,实时数据在空气化学上。

“空气质量监测通常被讨论为无论是或情况,”Kroll说。“人们可以具有昂贵的,监管级监测器或其他分布式的低成本传感器。但实际上,它是一个连续体,在一方面的成本,尺寸和电源之间的权衡,以及对另一方的准确性,精度和灵敏度之间的权衡。我们在连续体中间的某个地方,具有足够的准确性和精确度来提供定量测量。“

“如果我们可以生成更好的数据集,”Hagan补充道“,它可能会导致可持续的公众良好。”

PM的生产2.5(小于2.5微米的颗粒物质)是流行病学家的特定关注的领域。这些细颗粒在很大程度上通过燃料燃烧产生,并且当它们吸入时,它们可以具有可怕的健康效果,包括哮喘,肺病和心脏病发作。事实上,赤庭党党国家癌症研究所最近的一项研究估计,德里的一半的学童遭受不可逆转的肺部损伤。


通常讨论空气质量监测作为或情况。实际上,它是一个连续体,在一方面的成本,尺寸和电源之间的权衡,以及对方的准确性,精度和灵敏度。我们在连续体中间的某个地方。

Jesse Kroll.


“在曼哈顿最高水平的下午2.5Hagan说,你会看到大约12个微克每立方米。“德里可以是每立方米150至1,000微克的任何地方,因此水平较高。但是,PM没有安全水平2.5。我们都有很长的路要走,让它变得更好。“

Kroll和Hagan已经在印度的地面上有几种原型,每30秒向远程服务器报告数据。两个单位位于南德里的Nehru Place,四个是德里中部的诺克诺特地区,配有一个用于校准的监管级传感器。两个是浦那市,靠近孟买,一个是移动海盗,经常被视为在德里骑着人力车骑行。

监管级传感器,其中德里大约有20个,成本在50,000美元到100,000美元之间。Hagan表示,Kroll和Hagan的传感器成本“按1,000美元的订单数量为1,000美元”,并提供可比的性能,测量六种类型的气体(O.3., 不,不2, 所以2,共同和挥发性有机化合物)和16个尺寸基团,或“垃圾箱”的颗粒,范围从粗糙到细。较低的成本使得这些传感器可以在大卷中部署,创造了在更大水平的细节下绘制污染物分布的机会。

市场上有几种低成本和现实的设备,但Hagan设计的敏感性,包括其测量小于380纳米的粒子的能力,将其分开。

“大多数低成本传感器只测量一个尺寸的粒子粗箱,”他说。“我对大气化学和用户体验非常感兴趣,这就是我的传感器不同的原因。通过良好的质量组件和精心良好的界面,还没有使用低成本传感器。“

博士候选人David Hagan经常将他的传感器乘坐德里骑在德里,其中一个填充印度首都街道的无处不在的自动人力车。人力车司机和乘客暴露于世界上一些最高水平的空气污染。照片:Shriya Parekh。

Kroll补充说:“我们对具有相当良好的空间覆盖率的测量感兴趣,但这也与来自监管级监测器的相比直接相当,并提供对污染物在大气中经历的化学变化的洞察力。”

Kroll和Hagan的一部分学习过程一直了解传感器如何应对多种环境情况。

与其他麻省理工学院的研究人员一起对波士顿地区的季节极端情况进行了不同的传感器,其中两个小网格在麻省理工学院校园里跑到一个在Dorchester - 以及围绕的高度可变条件夏威夷火山基尔拓。


我对大气化学和用户体验非常感兴趣,这就是我的传感器不同的原因。通过良好的质量组件和精心良好的界面,还没有使用低成本传感器。

David Hagan,塔塔研究员和博士候选人,民间和环境工程


现在,使用精制原型,他们开始看看德里的强烈热量和脏空气如何影响传感器的性能。其中一个Nehru Place传感器变得如此堵塞,因为空气无法再通过,并且讽刺地,它开始记录低污染物数字。

哈吉说,透明度对项目成功至关重要。“诚实地对传感器测量是什么很重要,它的局限性是什么。”他补充说,“下一代将要好得多,”引用强大的过滤系统,以防止堵塞和更小,更节能的设计。

硬件只是等式的一部分。Hagan还撰写了解释传感器原始数据的算法。他设想了许多不同可能的应用程序为公共和私营部门中的数据。政府和学术研究人员可以使用它来识别排放来源并创造缓解策略,而工厂和办公楼可以将传感器集成到他们的HVAC系统中进行室内空气质量监测。企业家可能会购买访问权限并使用商业产品中的数据,例如家庭监控系统或智能手机应用程序,这些应用程序向人们展示他们呼吸的空气中的实时信息。万博体育平台网页

对于数百万德里居民每天患上空气污染的影响,解决方案不能很快出来。


这项研究得到了支持的支持MIT TATA技术和设计中心。可以找到更多细节tatacerer.mit.edu/portfolio/air-pollution-思科师阅读PM的麻省理工学院分析2.5控制它的形成和监管策略


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