出租車上搭載PM2.5傳感器空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀

目前國內(nèi)空氣質(zhì)量已成為熱點(diǎn)話題，在多年的輿論壓力下，“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”不僅在全民內(nèi)部打響，更是得到了政府的大力支持！越來越熱銷的空氣質(zhì)量檢測(cè)儀，空凈儀器，PM2.5智能口罩等等，多角度的體現(xiàn)了空氣質(zhì)量對(duì)全民生活品質(zhì)的影響。

通常大氣污染物的研究采用的是靜態(tài)空氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，伴隨著技術(shù)進(jìn)步，環(huán)境探測(cè)車出現(xiàn)了。其最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以做到移動(dòng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)監(jiān)測(cè)到污染區(qū)域的具體數(shù)值。但是，每輛探測(cè)車包括氣溶膠激光雷達(dá)、黑探儀、風(fēng)雷達(dá)等各種設(shè)備，一臺(tái)造價(jià)高達(dá)上百萬元，使其在大范圍推廣上遇到問題，因此找到一種更加便捷的移動(dòng)監(jiān)測(cè)手段成為當(dāng)前的重點(diǎn)。

上海街頭跑的數(shù)十輛出租車，竟然能實(shí)時(shí)獲取所經(jīng)路段的PM2.5數(shù)據(jù)。原來，在這些出租車頂?shù)臒粝鋬?nèi)，安裝有PM2.5傳感器監(jiān)測(cè)設(shè)備。這是由同濟(jì)大學(xué)譚洪衛(wèi)教授團(tuán)隊(duì)自主研究構(gòu)建的“無人機(jī)載、車載、固定點(diǎn)”三位一體城市空氣環(huán)境空間監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的試點(diǎn)成果之一。

為何要在出租車上搭載“空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀”？“PM2.5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一般來自于政府設(shè)立的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)站，這些監(jiān)測(cè)站有著固定的位置，且數(shù)量較少。”同濟(jì)大學(xué)綠色建筑及新能源研究中心常務(wù)副主任譚洪衛(wèi)教授說，全天候在城市中流動(dòng)的出租車，能將探測(cè)儀帶進(jìn)大街小巷、帶到市民身邊，能覆蓋城市的街區(qū)和社區(qū)，能實(shí)時(shí)檢測(cè)到所經(jīng)路段、區(qū)域的PM2.5數(shù)據(jù)。

嵌在出租車頂燈里的城市空氣“監(jiān)測(cè)鼻子”

一般來說，PM2.5監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來源于政府設(shè)立的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)站。這些監(jiān)測(cè)站有著固定的位置，且數(shù)量較少。以上海為例，6340平方公里的土地上只有10個(gè)國控站、16個(gè)市控區(qū)級(jí)監(jiān)測(cè)站。

“在這樣的情況下，如何加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)覆蓋街區(qū)和社區(qū)、快速監(jiān)測(cè)提高實(shí)時(shí)性激發(fā)了我們課題組的創(chuàng)新思考。三年前，我們提出構(gòu)建包括無人機(jī)載、車載、固定點(diǎn)三位一體的城市空氣環(huán)境空間監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并得到山東大學(xué)司書春副教授團(tuán)隊(duì)的響應(yīng)和支持?！弊T洪衛(wèi)教授告訴東方網(wǎng)記者，“我們選擇把PM2.5傳感器監(jiān)測(cè)設(shè)備裝在出租車頂燈里，這樣監(jiān)測(cè)高度與行人呼吸范圍相近，到處跑的出租車也能將探測(cè)儀帶進(jìn)大街小巷、帶到市民身邊?！?/p>

圖片說明：嵌在出租車頂燈里的城市空氣“監(jiān)測(cè)鼻子”

據(jù)了解，出租車上的車載城市空氣監(jiān)測(cè)設(shè)備基于激光檢測(cè)原理，安裝在出租車頂燈上，克服了高溫、高速、振動(dòng)、風(fēng)擾、雨雪等惡劣環(huán)境影響，可以同時(shí)監(jiān)測(cè)PM2.5和PM10兩項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)時(shí)傳輸位置和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，成功實(shí)現(xiàn)了從固定點(diǎn)監(jiān)測(cè)到全路網(wǎng)監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)變，為大氣污染監(jiān)測(cè)開創(chuàng)了新思路。

道路的空氣質(zhì)量能代表區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量嗎？機(jī)動(dòng)車的尾氣是污染源之一，把監(jiān)測(cè)測(cè)儀裝在“污染源”上，可行嗎？針對(duì)這一疑問，譚洪衛(wèi)教授解釋說，隨著機(jī)動(dòng)車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的提升，尾氣直接產(chǎn)生的PM2.5的量并不多，更多的則是PM2.5的“催化劑”和“原材料”，即氮氧化物氣體和揮發(fā)性有機(jī)氣體。PM2.5是這些排放廢氣在擴(kuò)散過程中的二次生成物，所以載有探測(cè)裝置的出租車并不會(huì)對(duì)采樣當(dāng)時(shí)產(chǎn)生較大影響，卻能深入街區(qū)社區(qū)較好地發(fā)現(xiàn)和反映污染情況，監(jiān)測(cè)環(huán)境更接近市民生活環(huán)境。

“利用出租車這一移動(dòng)監(jiān)測(cè)站，可以每天積累大量的城市地面空氣環(huán)境數(shù)據(jù)，為城市進(jìn)行精細(xì)化管理提供技術(shù)支撐?！弊T洪衛(wèi)教授舉例說，比如在建筑工地附近、工廠區(qū)、餐飲街區(qū)等，容易及時(shí)監(jiān)測(cè)到反映污染程度的PM2.5值，以此為依據(jù)，環(huán)保部門就可及時(shí)加強(qiáng)對(duì)這個(gè)工地的空氣環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)管或采取相應(yīng)對(duì)策?！岸@些細(xì)節(jié)，是固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)難以實(shí)現(xiàn)的。”

通過這個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，還可更好地幫助人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)城市空氣污染分布規(guī)律。這是譚洪衛(wèi)教授團(tuán)隊(duì)根據(jù)在上海所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)繪制的一張張PM2.5圖表，可以發(fā)現(xiàn)，上海的PM2.5濃度并沒有呈現(xiàn)出像人口密度、企業(yè)密度那樣顯著的“從市中心向郊外遞減”的趨勢(shì)，可以大致概括為“城郊一體，東優(yōu)于西”。從圖中還有一些有趣的發(fā)現(xiàn)，平日里甚是擁堵的那幾條主干路，其PM2.5濃度并不比周邊區(qū)域高。

譚教授還補(bǔ)充說，除車載監(jiān)測(cè)儀外，實(shí)現(xiàn)空中PM2.5分布監(jiān)測(cè)的無人機(jī)載空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀也已研發(fā)成功，主要用于特定時(shí)期對(duì)局部、重點(diǎn)關(guān)注的地域的空氣質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)。

“我們希望能在全國范圍內(nèi)進(jìn)一步推廣‘出租車監(jiān)測(cè)站’，從而推動(dòng)城市空氣質(zhì)量的精細(xì)化研究和管理。”譚洪衛(wèi)教授說。

除利用出租車對(duì)室外空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)外，譚洪衛(wèi)教授課題組還致力于室內(nèi)空氣質(zhì)量的研究。團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，臨街、建筑形態(tài)、樓層、朝向、遮擋、通風(fēng)方式等，均會(huì)影響室內(nèi)污染物的沉積和擴(kuò)散。而室內(nèi)開關(guān)窗習(xí)慣、生活習(xí)慣、建筑門窗性能等均與室內(nèi)空氣品質(zhì)相關(guān)。

車載PM2.5監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)PM2.5和PM10顆粒，工采網(wǎng)技術(shù)工程師推薦使用PM2.5傳感器TF-LP01

pm2.5塵埃傳感器TF-LP01的工作原理是根據(jù)光散射原理開發(fā)的，粒子和分子將在光的照射下散射光，同時(shí)吸收部分光的能量。當(dāng)一束平行的單色光入射到待測(cè)量的粒子場(chǎng)上時(shí)，它受到粒子周圍的散射和吸收的影響，并且光強(qiáng)度衰減，以這種方式，可以獲得通過待測(cè)量的濃度場(chǎng)的入射光的相對(duì)衰減率。相對(duì)衰減率基本上線性地反映了待測(cè)量的灰塵的相對(duì)濃度。光的強(qiáng)度與光電轉(zhuǎn)換的電信號(hào)的強(qiáng)度成比例。通過測(cè)量電信號(hào)，可以獲得相對(duì)衰減率，然后可以確定待測(cè)量場(chǎng)中的灰塵濃度。