Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

使用AirCasting进行移动空气监测

我们都闻到了它:燃烧木材吸烟。无论是来自野火,篝火还是壁炉,当木材燃烧时,数以万亿计的微小颗粒漂浮在空气中。在加利福尼亚州北部的邻里,冬季的大部分颗粒污染源于我的邻居在他们的壁炉中燃烧木材而不是为了保暖,而是出于审美原因。

这很重要,因为当吸入颗粒时,它们会引起从哮喘到心脏病的健康问题。如果你认为你的烟囱将颗粒向上,向上,远离你的房子,你就错了。一项研究(Pierson等,1989)表明,烟囱中70%的颗粒污染会重新进入您的家中或影响您的邻居。所以你只是污染自己。

虽然我不想让我家附近的人烧木头,但我的怪异,让我们衡量一切的好奇心让我最好。所以我决定在我的车里安装移动木烟监控系统。我大多想看看能否发现哪条街道污染得更严重。因此,我配备了一个体面(但价格昂贵)的粒子测量仪器,一个Arduino,软件和两个备用周末,我创建了一个运行良好的系统。这篇文章将简要描述系统并展示结果。

我选择使用中等成本(5000美元)的粒子测量设备和一堆DIY物品。这有助于确保足够质量的粒子测量结果得出结论,同时提供了一个系统,其中低成本的粒子传感器有一天可以取代昂贵的仪器。设置包括:

  • 用于测量颗粒和估算PM的浊度计2.5 (颗粒物质的尺寸为2.5微米或更小)。该装置由Thermo Scientific制造,使用泵将空气吸入腔室,其中颗粒将光散射到光检测器中。光散射与空气中颗粒的量或质量成比例。
  • 旋风入口旋转空气以去除较大的颗粒,并产生仅有较小的不健康颗粒(小于2.5微米)的气流。
  • 铜管,引导从Cyclone入口到浊度计的流入空气。
  • DTH温度和湿度传感器安装在铜管外面。测量湿度很重要,因为在潮湿条件下(> 85%),水会凝结在颗粒上,错误地导致更多的光散射,从而导致更高的PM2.5 测量。
  • AirCasting,一个开源平台,用于使用智能手机记录,映射和共享健康和环境数据。

Arduino接收了浊度计和温度和湿度传感器的输入。测量值每秒平均一次,并通过蓝牙发送到我的Android手机上运行的AirCasting应用程序。实时数据流入应用程序的屏幕,这帮助我实时确认了我家附近的烟雾缭绕的街道,而我正在四处开车。当我完成驾驶路线时,我将测量会话及其所有数据保存起来并上传到AirCasting.org网站。我用这种测量系统在加利福尼亚州北部开了数百英里。在2013年11月10日的一个晚上,我在我家附近多次开过一条路。

数据显示了许多有趣的东西(如下图所示)。下午的条件(公元1400年)显示整个社区的空气质量水平良好 - 尚未燃烧。到傍晚(太平洋标准时间1800),圣罗莎大医院旁边的一个住宅区显示出非常高的PM2.5 木材燃烧的水平。事实上,PM水平超过150微克/米3,EPA的空气质量指数非常不健康。这接近你在北京等污染城市常见的水平。烟雾的局部化程度非常显着。请注意,在一条街上,空气质量水平是健康的(或良好),而在Parker Drive,空气是非常不健康的。

到太平洋标准时间1900年,木材燃烧在医院附近的家中继续进行。其他街道的空气质量由于孤立的燃烧以及由于温度倒置的天气条件而处于中等水平。温度反转就像一个大气层的盖子,在地面附近捕获污染(在这种情况下是烟雾)。到2000年太平洋标准时间,轻微和可变的风将医院附近的烟雾慢慢地分散到数百英尺的东南方向。一小时后,太平洋标准时间2100时,整个地区的空气质量水平都很低,医院附近的热点已经散去。但粒子并没有消失;虽然不再集中和不健康,但是这些颗粒只是被缓慢而温和的隔夜风推到了其他一些街区。

后期剧本:我没有把我的邻居吓倒,但我让他们中的一些人知道我们只污染了自己。

参考:

Pierson W.E.,Koenig J.Q.和Bardana E.J. (1989)木烟的潜在不良健康影响。 西方医学杂志,151(3),339 - 3442,九月。请访问http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1026893/pdf/westjmed00121-0093.pdf。

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