2.5時空變化及量化排放源貢獻量之多功能低成本感測器" /> 2.5即時監測、社區污染源評估" /> 環境變遷研究中心

可評估PM2.5時空變化及量化排放源貢獻量之多功能低成本感測器

引用授權聯絡人: 龍世俊 / sclung@rcec.sinica.edu.tw / (02) 2787-5908

關鍵字: PM微型感測器、社區空氣品質、低成本感測器、 PM2.5即時監測、社區污染源評估

Fig. 1 所示為架設於街道燈桿上的多功能感測器(AS-LUNG-O)。 整套設備的尺寸約為60公分(寬)* 50公分(深)* 50公分(高)。 其重量約為4.8公斤,包含感測器防水外殼(1.2公斤),系統主板保護盒(1.1公斤),太陽能板(1.5公斤)及支架(1公斤)。此感測器設置容易融為街道背景,並不顯眼且不易察覺,可防止人為破壞,基本製造成本約為650美元(不包括研發成本)。

本研究旨在評估新研發的多功能低成本感測器“AS-LUNG-O",此裝置曾在實驗室內及室外環境條件下與研究級儀器“GRIMM"進行對比,隨後用於亞洲社區街道上觀測PM2.5的時空變化,所測得數據呈現了當地居民的暴露濃度(即民眾鼻子前的空氣污染濃度,此濃度會影響日後民眾的身體健康)。

在實驗室中,AS-LUNG-O與GRIMM的R2為0.95±0.04 (共40組AS-LUNG-O,1分鐘數據的樣本數為64179),經個別校正式轉換後,兩裝置在環境試驗中的相關性為0.93±0.05,絕對百分比差僅為10±9%。2017年7月1日至28日與12月2日至31日期間,團隊在台灣南投的街道上架設了10台AS-LUNG-O機組,另1台則安裝於離地10公尺處,隨後以回歸分析法量化PM2.5的重要排放源對PM2.5濃度的影響程度。以「5分鐘PM2.5單日最大值除以平均值」表示的時間變化在7月份達到13.7,12月份則達到12.2;7月及12月兩月中10台感測器位置的變異係數(%CV)分別為22% ± 20% (max:199%)與19% ± 18% (max:206%),此兩類指標皆顯示台灣社區內街道上PM2.5濃度有非常大的時空變異,而這些變異都無法在環保署測站數據中顯示出來,因為環保署數據為小時平均值,且設於10公尺以上之高度。此外,在距離感測器3至5公尺處,路口停等區、市場、宮廟及炸雞店所造成PM2.5濃度的增加量分別為4.38、3.90、2.72及1.80 μg/m3 。如此顯著的時空變化與社區污染源對附近PM2.5濃度的影響,揭示了社區空氣品質評估對於保障大眾健康的重要性。對於長期的空氣品質監測,AS-LUNG-O可提供剩餘電力及位置變化等維護所需的資訊。本研究結果顯示:AS-LUNG-O不僅低成本(650美元)又輕便,更備有太陽能供電、資料存儲、防水外殼等多項優點,且經校正後精確度高,並具多種感測裝置之靈活性,足以廣泛應用於環境研究中。

關鍵概念

  • 多功能低成本感測器(AS-LUNG-O)可用於學術研究及社區微粒觀測。
  • 紅綠燈停等車輛的車輛PM2.5排放因子大於行進中的車輛。
  • 社區街邊PM2.5的分鐘高峰濃度可高達環境大氣(10公尺高) 之PM2.5的36倍。
  • 烹飪及燒香為社區PM2.5重要來源。

更多相關資訊

  • Lung, S. C. C.*; Wang, W.C.V.; Wen, T.Y.J.; Liu, C.H.; Hu, S.C. (2020.05) A versatile low-cost sensing device for assessing PM2.5 spatiotemporal variation and quantifying source contribution. Science of the Total Environment, (716). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.137145.

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