在過去的頻繁和激烈的野火季節(jié)的過去幾年中，美國許多地方已經連續(xù)數天經歷了危險的空氣質量。同時，市場上出現(xiàn)了許多低成本的空氣質量監(jiān)測儀，使消費者可以檢查自己家中和附近的污染物水平。因此，勞倫斯伯克利國家實驗室(Berkeley Lab)的空氣質量科學家想知道：這些低成本的監(jiān)測器有什么好處嗎?

答案是肯定的。

他們的研究最近發(fā)表在《傳感器》雜志上，他們的研究在實際的野火污染事件中測試了四種低成本空氣質量監(jiān)測器模型，發(fā)現(xiàn)他們的PM2.5或2.5微米以下的顆粒物讀數與呼吸系統(tǒng)和心血管疾病有關—始終高于監(jiān)管機構使用的參考監(jiān)控器;但是，由于每個監(jiān)視器對煙霧的反應都相對一致，因此可以使用讀數來估算真實的PM2.5水平?？傮w而言，研究人員得出結論，監(jiān)控器可以提供可操作的信息。

“我們將低成本監(jiān)測器與空氣監(jiān)測站監(jiān)管機構使用的監(jiān)測器進行了比較。事實證明，它們之間的相關性非常好。當一臺上升時，另一臺同時上升，并且成比例。該研究的主要作者之一伍迪·德爾普(Woody Delp)說，這給了我們很大希望，希望能夠將其用于真實信息。“它可以讓某人知道他們的新型便攜式空氣過濾器在減少煙塵方面的性能。但是，從絕對的角度來看，這些傳感器需要進行一些調整和檢查才能使用這些數字，這一點已經變得顯而易見。”

對于這項名為“帶有光學傳感器的低成本和專業(yè)PM2.5顯示器的野火煙霧調節(jié)因子”的研究，Delp和合著者Brett Singer測試了四臺低成本空氣質量顯示器：

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紫空氣室內

空氣質量蛋

eLichens室內空氣質量專業(yè)站

這些設備的價格在幾百美元左右，并與監(jiān)管機構和研究人員使用的參考顯示器(價格在20,000美元或以上)進行了比較。他們還測試了兩臺顯示器，供研究人員和工業(yè)衛(wèi)生學家使用，價格在5,000美元至10,000美元之間。此外，研究人員將PurpleAir PA-II監(jiān)測器的公開數據與2018年受四場野火影響的附近監(jiān)管監(jiān)測站進行了比較。

校準和調整系數

過去，空氣質量監(jiān)測僅限于高價位的專業(yè)監(jiān)測器，因此無法供個人使用。制造商建議根據特定的污染源對設備進行校準，因為傳感器使用的光學傳感技術對不同污染源的響應不同。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傳感技術-根據光散射估算顆粒濃度-但使用的批量生產的光學傳感器的加工精度不如專業(yè)級設備。相比之下，監(jiān)管機構使用的最昂貴的監(jiān)視器是使用重量分析法(基于顆粒的重量)進行校準的。

通過在通風良好的單層實驗室大樓內的伯克利實驗室部署空氣質量監(jiān)測儀，研究人員收集了2018年秋季北加州營地大火焚燒時的數據。他們發(fā)現(xiàn)，四臺低成本監(jiān)測儀大大夸大了PM2 .5水平，比監(jiān)管參考監(jiān)視器的讀數高1.6至2.4倍。但是，相對變化與監(jiān)管人員和專業(yè)監(jiān)測人員都很好地相關。

研究人員在加利福尼亞的Camp，Carr和Mendocino復雜火災以及猶他州的Pole Creek火災期間在戶外使用PurpleAir PA-II監(jiān)測器時，計算出的校正因子約為0.48(這意味著讀數應乘以0.48才能估算出真正的PM2 .5級)。此更正非常接近PurpleAir網站上提供的數據轉換選項(“ LRAPA”)之一。

也適用于其他室內污染物

在今年早些時候的另一項研究中，德爾普和辛格與第一作者王志強一起，通過比較六臺低成本空氣質量監(jiān)測儀的輸出與21種常見住宅來源的PM2.5和PM10的參考測量值(包括油炸，燒烤)，對六臺低成本空氣質量監(jiān)測儀進行了評估。 ，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，是對其2018年研究的更新。

他們發(fā)現(xiàn)，對于大多數污染源而言，低成本監(jiān)測儀與專業(yè)監(jiān)測儀之間的PM2.5跟蹤在兩倍之內。德爾普說，消費者監(jiān)控器“使人們能夠識別出在家中散發(fā)細顆粒物的活動，并確定在室外空氣污染非常嚴重的情況下，操作過濾器或僅關上窗戶是否能有效地減少室內暴露。為此，他們工作以及專業(yè)級監(jiān)視器，而且看起來非?？煽?。”

伯克利實驗室能源技術部室內環(huán)境小組負責人辛格說：“這些價格低于300美元的空氣質量監(jiān)測儀的實用性和性能給我們留下了深刻的印象和興奮。”

兩項研究均得到了能源部建筑技術辦公室和美國環(huán)境保護局室內環(huán)境司的支持。