麻省理工学院开发的新型低成本设备可在任何地方测量空气污染

麻省理工学院可感知城市实验室开发的一个开源工具使个人能够轻松且经济地监测空气质量。空气污染对公众健康构成了重大威胁，世界卫生组织认为全球每年有超过400万人因空气质量差而过早死亡。尽管如此，全面的测量仍然有限。然而，麻省理工学院的一个研究小组现在推出了一个开源的、负担得起的、便携式的污染检测设备，可以扩大空气质量监测能力。

这种检测器被命名为Flatburn，可以通过3D打印或订购廉价的零件来生产。研究人员已经对它进行了校准，测试后公开发布了关于它的所有信息--如何建造它、使用它和解释数据。"

麻省理工学院可感知城市实验室主任卡罗-拉蒂说："我们的目标是让任何地方的社区团体或公民个人能够测量当地的空气污染，确定其来源，并在理想情况下，与官员和利益相关者建立反馈回路，以创造更清洁的条件。"

"我们已经在世界各地做了几个试点，我们已经完善了一套原型，包括硬件、软件和协议，以确保我们收集的数据从环境科学的角度来看是强大的，"Senseable City Lab的研究科学家、新发表的一篇详细介绍扫描仪测试过程的论文的作者之一Simone Mora说。Flatburn设备是一个更大的项目的一部分，被称为城市扫描仪，使用移动设备来更好地了解城市生活。

"希望随着开源的Flatburn的发布，我们可以让基层团体以及欠发达国家的社区遵循我们的方法，建立和分享知识，"可感知城市实验室的研究员、该论文的另一位共同作者An Wang说。

这篇论文最近发表在《大气环境》杂志上。

除了Wang、Mora和Ratti之外，该研究的作者还有： Yuki Machida，Senseable City Lab的前研究员；Priyanka deSouza，科罗拉多大学丹佛分校的城市和区域规划助理教授；Tiffany Duhl，马萨诸塞州环境保护部的研究员，在项目进行时是塔夫茨大学的助理研究员；Neelakshi Hudda，塔夫茨大学的研究助理教授；John L．杜兰特，塔夫茨大学土木与环境工程教授；以及Fabio Duarte，Senseable City Lab的首席研究科学家。

Senseable City Lab的Flatburn概念可以追溯到大约2017年，当时麻省理工学院的研究人员开始制作一个移动污染探测器的原型，最初将部署在马萨诸塞州剑桥市的垃圾车上。探测器以电池为动力，可通过电源或太阳能电池板进行充电，数据存储在设备中的一张卡上，可以远程访问。

该项目目前的扩展涉及在纽约市和波士顿地区测试这些设备，观察它们与已经工作的污染检测系统相比表现如何。在纽约，研究人员使用5个探测器在2021年的四个星期内收集了160万个数据点，并与州政府官员合作比较结果。在波士顿，该团队使用了移动传感器，将Flatburn设备与塔夫茨大学和一个州政府机构部署的最先进的系统进行评估。

在这两种情况下，探测器被设置为测量细颗粒物以及二氧化氮的浓度，面积约为10米。细小的特定物质是指通常与燃烧物质有关的微小颗粒，来自发电厂、汽车内燃机和火灾等。

研究小组发现，移动探测器估计的细小颗粒物的浓度比已经使用的设备要低一些，但有足够强的相关性，因此，在对天气条件和其他因素进行调整后，平本设备可以产生可靠的结果。

"在跟踪他们的部署几个月后，我们可以自信地说，我们的低成本监测器应该表现得与[标准检测器]相同，"Wang说。"我们有一个大的愿景，但我们仍然必须确保我们收集的数据是有效的，可以用于监管和政策目的，"

研究人员发现，在移动环境中的汽车顶部使用这些装置，目前的工作寿命大约只有6个月。他们还发现了一系列潜在的问题，人们在普遍使用Flatburn探测器时将不得不处理这些问题。这些问题包括研究小组所说的"漂移"，即探测器的读数随着时间的推移而逐渐改变，以及"老化"，即设备物理条件的更根本的恶化。

尽管如此，研究人员仍然相信这些装置会运作良好，而且他们在发布Flatburn这个开源工具时提供了完整的说明。这甚至包括与官员、社区和利益相关者合作的指导，以处理结果并试图形成行动。

Mora说："与社区合作是非常重要的，让他们反思污染源，这个项目最初的想法是使环境数据民主化，这仍然是目标，"杜阿尔特补充说。"我们希望人们拥有分析数据的技能，并与社区和官员接触。"