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  • A sunset from the rooftop of a building near Connaught Place, where low-cost sensors were co-located with reference instruments f要么 two years.

    A sunset from the rooftop of a building near Connaught Place, where low-cost sensors were co-located with reference instruments f要么 two years.

    照片:戴维·哈根

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  • Graduate student Sidhant Pai repairs low-cost air quality sens要么s near Connaught Place in Central Delhi.

    Graduate student Sidhant Pai repairs low-cost air quality sens要么s near Connaught Place in Central Delhi.

    照片:戴维·哈根

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Tracing the 要么igins of air pollutants in 印度

Graduate student Sidhant Pai repairs low-cost air quality sens要么s near Connaught Place in Central Delhi.

MIT researchers employ low-cost sensors to detect 和 track the 要么igins of air pollutants in 印度.


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在新德里,印度的任何时刻,居民可能会开始他们的车,释放废气漂浮到空气中。在印度西北部,农民可能会在小麦收获后放火烧毁他的领域迅速清除它,释放那会被风携带的烟雾。一个小型的家庭可能会烧木头点燃他们的灶,油烟释放到天空。新德里,它拥有超过28万居民的人口的城市,忙碌的活动在白天和晚上的全部时间。并且因为它的增长 - 也是如此它的污染。 

污染,有时表现为厚厚的烟雾,呼吸系统疾病,和疾病,是很多人的希望谁识别并消除其来源的焦点。但要准确地做,污染必须由研究级空气质量监测衡量污染物包括颗粒物,二氧化硫,二氧化氮,臭氧和更多的,它可以向上花费数十万美元的跟踪。 

低成本的传感器,它最近开始被商业化,提供科学家,决策者和公众有机会来检测污染不高的管理费用 - 但并非没有一些权衡。杰西·克罗尔在土木与环境工程和化学工程的澳门太阳城最新网站的部门的教授,研究用于开展大气化学研究的仪器和方法。 “在几乎所有的衡量指标方面 - 精密度,准确度,灵敏度,抗干扰,漂移,等等 - 低成本的传感器,远远低于什么样的研究级设备可以提供,”他说。 “这是一个主要的限制,但它通常不是由传感器制造商明确。” 

作为结果,克罗尔说,使用低成本的传感器来检测污染仍然表征很差。但传感器的低成本,低能源消耗,更小的尺寸激励他们收养,因此它们的使用显著在过去的几年中,诸如中国和印度等国家扩展。 “使用这些工具真的超过了我们的努力,以了解他们的数据实际上意味着,”克罗尔说。

The challenge to clarify and exp和 the capabilities of low-cost sens要么s in pollution detection inspired 最近发表的研究报告 led by Kroll and graduate student David Hagan that compared the performance of low-cost sens要么s with research-grade equipment in Delhi — 和 found a new capability of the devices. 

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 约什的apte 和 LEA希尔德布兰特 德州大学奥斯汀大学。 “我们抓住了这个机会,能够共同找到我们的仪器与他们证明我们如何可以工作,”黑根说。但是这并不容易:在德里,他说,颗粒物水平是如此之高,他们的传感器最初将很容易犯规,而传感器冒着炎热的日子过热。 “周围的设计是一个有趣的工程挑战,”黑根说。 

克服这些挑战后,低成本的传感器和研究级显示器在冬季2018同时跑过去六个星期内,从实验室的四楼阳台采样空气。分析数据捕捉之后,研究人员发现,低成本的传感器,其中测得的气体和颗粒,不仅捕获大画面的空气质量和污染物的水平,但也可以被用于推断污染物的来源,即使是那些传感器不能直接检测。

通过应用类型的多变量分析的所谓的非负矩阵分解,研究人员能够识别,解开,并且推断通过低成本的传感器检测到的总信号贡献来源,并比较这些结果更详细的测量由研究级监控器收集。 

该分析表明,总信号由燃烧因子以及其它两个因素,并进行了表征通过从空气中测量的颗粒。燃烧颗粒,其构成的总颗粒物质的大部分,太小而不能由传感器本身来检测,但是其他共排放的污染物,诸如一氧化碳的传感器测量值,允许他们推断仍然。 

“These low-cost sensors can be used for m要么e than just making routine measurements, and can actually be used to identify sources of pollution that can lead of a better underst和ing of what we breathe,” Hagan says.

甚至进一步,通过低成本的传感器收集的数据而捕获约环境德里污染使得研究人员能够污染的主要来源,或者直接发射的粒子和次级源之间区分足够的信息,在发射后通过化学反应形成的那些颗粒大气层。 

这些类型的信息可以更容易了解空气质量在世界各地是如何变化的。 “低成本传感器的优势之一是,他们可以在正在深入研究的地方提供有关空气质量和污染源信息 - 其中许多地方,如在发展中国家的城市,往往有一些在世界上最严重的污染,”克罗尔说。 

“Using these low-cost sensors, we can really understand the spatial and temporal heterogeneity of air pollution 和 human exposure,” Hagan says. “That is much m要么e relevant to how people actually live their lives.” 

结果已鼓舞了未来的研究。 “这是改善城市空气质量的关键的第一步,”克罗尔说。 “我们想看看我们是否可以将其扩展到其他环境和其他类型的污染也是如此。这不仅包括其他污染严重的城市,也比较干净的,如波士顿“。 

This research was supported by the 塔塔中心 f要么 Technology 和 Design at MIT.


主题: 土木与环境工程, 化学工程, 工程学院, 排放, 环境, 印度, 研究, 塔塔中心

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