Niskobudżetowe czujniki pyłu do pomiarów jakości powietrza wewnętrznego

• Autorzy: Badura Marek

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2024.12.5

Warianty tytułu

EN

Low-Cost Particulate Matter Sensors for Indoor Air Quality Measurements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Problem zanieczyszczenia powietrza pyłem zawieszonym jest jednym z największych wyzwań współczesnego świata. Problematyka ta jest także istotna w przypadku pomieszczeń zamkniętych, gdzie ludzie spędzają większość swojego czasu. Pomimo istnienia dokładnych urządzeń do pomiarów pyłów, to ich cena nie pozwala na powszechną aplikację takich rozwiązań. Alternatywę stanowią niskobudżetowe czujniki pyłu, które umożliwiają wykonywanie pomiarów z większą częstotliwością, choć z mniejszą dokładnością i precyzją. W artykule opisano zasadę działania tych urządzeń, ich zalety i wady oraz przedstawiono przykłady ich zastosowania w badaniach naukowych.

EN

Air pollution caused by particulate matter (PM) is one of the most significant challenges facing the world today. This issue is also relevant in indoor environments, where people spend most of their time. Despite the existence of accurate PM measurement devices, their high cost prevents widespread application. Lowcost PM sensors offer an alternative, enabling more frequent measurements, although with less accuracy and precision. The article describes the operating principle of these devices, their advantages and disadvantages, and presents examples of their application in scientific research.

Słowa kluczowe

PL

zanieczyszczenia powietrza; PM10; PM2,5; monitoring

EN

air pollution; PM10; PM2,5; monitoring

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2024
• Tom: T. 55, nr 12
• Strony: 35--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Badura Marek

• Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0002-3200-0799

Bibliografia

• [1] Ainiwaer Subinuer, Yilin Chen, Guofeng Shen, Huizhong Shen, Jianmin Ma, Hefa Cheng, Shu Tao. 2022. „Characterization of the vertical variation in indoor PM2.5 in an urban apartment in China”. Environmental Pollution 308: 119652.
• [2] Badura Marek, Piotr Batog, Anetta Drzeniecka-Osiadacz, Piotr Modzel. 2018. „Evaluation of low-cost sensors for ambient PM2.5 monitoring”. Journal of Sensors: 5096540.
• [3] Bekierski Dominik, Krystyna Barbara Kostyrko. 2021. “The Influence of Outdoor Particulate Matter PM2.5 on Indoor Air Quality: The Implementation of a New Assessment Method”. Energies 14(19): 6230.
• [4] Bousiotis Dimitrios, Leah-Nani S. Alconcel, David C.S. Beddows, Roy M. Harrison, Francis D. Pope. 2023. „Monitoring and apportioning sources of indoor air quality using low-cost particulate matter sensors”. Environment International 174: 107907.
• [5] Božilov Aca, Viša Tasić, Nenad Živković, Ivan Lazović, Milan Blagojević, Nikola Mišić & Dušan Topalović. „Performance assessment of NOVA SDS011 low-cost PM sensor in various microenvironments”. Environmental Monitoring and Assessment 194: 595.
• [6] Chacón-Mateos Miriam, Erika Remy, Uta Liebers, Frank Heimann, Christian Witt, Ulrich Vogt. 2024. “Feasibility Study on the Use of NO2 and PM2.5 Sensors for Exposure Assessment and Indoor Source Apportionment at Fixed Locations”. Sensors 24 (17): 5767.
• [7] Connolly Rachel E., Qiao Yu, Zemin Wang, Yu-Han Chen, Jonathan Z. Liu, Ashley Collier-Oxandale, Vasileios Papapostolou, Andrea Polidori, Yifang Zhu. 2022. “Long-term evaluation of a low-cost air sensor network for monitoring indoor and outdoor air quality at the community scale “. Science of The Total Environment, 807 (2): 150797.
• [8] Crilley Leigh R., Marvin Shaw, Ryan Pound, Louisa J. Kramer, Robin Price, Stuart Young, Alastair C. Lewis, Francis D. Pope. 2018. „Evaluation of a low-cost optical particle counter (Alphasense OPC-N2) for ambient air monitoring”. Atmospheric Measurement Techniques 11: 709–720.
• [9] Dobrzański Maciej, Robert Cichowicz. 2024. „Wpływ rodzaju wentylacji na stężenie pyłów zawieszonych wewnątrz budynków mieszkalnych”. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 55(1): 12-17.
• [10] Dz.U. 2018 poz. 1286 „Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 czerwca 2018 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy”. 2018.
• [11] European Environment Agency. 2024. „Europe’s air quality status 2024”. Briefing no. 06/2024.
• [12] Frączek Krzysztof, Karol Bulski, Maria Jolanta Chmiel. 2023. „Assessment of exposure to fungal aerosol in the lecture rooms of schools in the Lesser Poland region”. Archives of Environmental Protection 49(4): 95-102.
• [13] Fuller Richard, Philip J. Landrigan, Kalpana Balakrishnan, Glynda Bathan, Stephan Bose-O’Reilly, Michael Brauer, et al. 2022. „Pollution and health: a progress update”. The Lancet Planetary Health 6(6): e535-e547.
• [14] He Jiayang, Ching-Hsuan Huang, Nanhsun Yuan, Elena Austin, Edmund Seto, Igor Novosselov. 2022. „Network of low-cost air quality sensors for monitoring indoor, outdoor, and personal PM2.5 exposure in Seattle during the 2020 wildfire season”. Atmospheric Environment 285: 119244.
• [15] Hegde Shruti, Kyeong T. Min, James Moore, Philip Lundrigan, Neal Patwari, Scott Collingwood, Alfred Balch, Kerry E. Kelly. 2020. „Indoor Household Particulate Matter Measurements Using a Network of Low-cost Sensors”. Aerosol and Air Quality Research 20: 381-394.
• [16] International Agency for Research on Cancer. 2013. „Outdoor air pollution a leading environmental cause of cancer deaths” Press Release No. 221, IARC Communications Group.
• [17] Jayaratne Rohan, Xiaoting Liu, Phong Thai, Matthew Dunbabin, Lidia Morawska. 2018. „The Influence of Humidity on the Performance of Low-Cost Air Particle Mass Sensors and the Effect of Atmospheric Fog”. Atmospheric Measurement Techniques Discussions 11: 4883-4890.
• [18] Juda-Rezler Katarzyna, Barbara Toczko (eds.): „Pyły drobne w atmosferze. Kompendium wiedzy o zanieczyszczeniu powietrza pyłem zawieszonym w Polsce”. 2016.
• [19] Kaliszewski Miron, Maksymilian Włodarski, Jarosław Młyńczak, Krzysztof Kopczyński. 2020. “Comparison of Low-Cost Particulate Matter Sensors for Indoor Air Monitoring during COVID-19 Lockdown”. Sensors 20(24): 7290.
• [20] Klepeis Neil E., William C. Nelson, Wayne R. Ott, John P. Robinson, Andy M. Tsang, Paul Switzer, Joseph V. Behar, Stephen C. Hern, William H. Engelmann. 2001. „The National Human Activity Pattern Survey (NHAPS): a resource for assessing exposure to environmental pollutants”. Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology 11:231-252.
• [21] Kyeong T. Min, Philip Lundrigan, Katherine Sward, Scott C. Collingwood, Neal Patwari. 2018. „Smart home air filtering system: A randomized controlled trial for performance evaluation”. Smart Health 9-10:62-75.
• [22] Liu Xinlei, Yaojie Li, Zhihan Luo, Ran Xing, Yatai Men, Wenxuan Huang, Ke Jiang, Lu Zhang, Chao Sun, Longjiao Xie, Hefa Cheng, Huizhong Shen, Yuanchen Chen, Wei Du, Guofeng Shen, Shu Tao. 2023. „Identification of Factors Determining Household PM2.5 Variations at Regional Scale and Their Implications for Pollution Mitigation”. Environmental Science & Technology 57(9):3722-3732.
• [23] Lu Tianjun, Yisi Liu, Armando Garcia, Meng Wang, Yang Li, German Bravo-Villasenor, Kimberly Campos, Jia Xu, Bin Han. 2022. „Leveraging Citizen Science and Low-Cost Sensors to Characterize Air Pollution Exposure of Disadvantaged Communities in Southern California”. International Journal of Environmental Research and Public Health 19(14): 8777.
• [24] Mannan Mehzabeen, Sami G Al-Ghamdi. 2021. „Indoor Air Quality in Buildings: A Comprehensive Review on the Factors Influencing Air Pollution in Residential and Commercial Structure”. International Journal of Environmental Research and Public Health 18: 3276.
• [25] Morawska Lidia, G.A. Ayoko, G.N. Bae, G. Buonanno, C.Y.H. Chao, S. Clifford, S.C. Fu, O. Hänninen, C. He, C. Isaxon, M. Mazaheri, T. Salthammer, M.S. Waring, A. Wierzbicka. 2017. „Airborne particles in indoor environment of homes, schools, offices and aged care facilities: The main routes of exposure”. Environment International 108: 75-83.
• [26] Mousavi Amirhosein, Jun Wu. 2021. “Indoor-Generated PM2.5 During COVID-19 Shutdowns Across California: Application of the PurpleAir Indoor–Outdoor Low-Cost Sensor Network”. Environmental Science & Technology 55 (9): 5648-5656.
• [27] Nguyen Phuong D. M., Nika Martinussen, Gary Mallach, Ghazal Ebrahimi, Kori Jones, Naomi Zimmerman, Sarah B. Henderson. 2021. “Using Low-Cost Sensors to Assess Fine Particulate Matter Infiltration (PM2.5) during a Wildfire Smoke Episode at a Large Inpatient Healthcare Facility”. International Journal of Environmental Research and Public Health 18(18): 9811.
• [28] PN-EN 12341:2014-07 „Powietrze atmosferyczne – Standardowa grawimetryczna metoda pomiarowa do określania stężeń masowych frakcji PM10 lub PM2,5 pyłu zawieszonego”
• [29] PN-EN 16450:2017-05 „Powietrze atmosferyczne – Automatyczne systemy pomiarowe do pomiarów stężenia pyłu zawieszonego (PM10; PM2,5)”.
• [30] PN-Z-04507:2022-05 „Ochrona czystości powietrza -- Oznaczanie frakcji wdychalnej aerozolu na stanowiskach pracy metodą grawimetryczną”
• [31] PN-Z-04508:2022-05 „Ochrona czystości powietrza -- Oznaczanie frakcji respirabilnej aerozolu na stanowiskach pracy metodą grawimetryczną”
• [32] Rai Aakash C., Prashant Kumar, Francesco Pilla, Andreas N. Skouloudis, Silvana Di Sabatino, Carlo Ratti, Ansar Yasar, David Rickerby. 2017. „End-user perspective of low-cost sensors for outdoor air pollution monitoring”. Science of The Total Environment 607-608: 691-705.
• [33] Sá Juliana P., Maria Conceição M. Alvim-Ferraz, Fernando G. Martins, Sofia I.V. Sousa. 2022. „Application of the low-cost sensing technology for indoor air quality monitoring: A review”. Environmental Technology & Innovation 28: 102551.
• [34] Schmidt-Ott Andreas, Zoran D. Ristovski. 2003. „Measurement of Airborne Particles” [w:] Indoor Environment: Airborne Particles and Settled Dust, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim: 56-81.
• [35] Streuber Dillon, Yoo Min Park, Sinan Sousan. 2022. „Laboratory and Field Evaluations of the GeoAir2 Air Quality Monitor for Use in Indoor Environments”. Aerosol and Air Quality Research 22: 220119.
• [36] Susz Anna, Pascal Pratte, Catherine Goujon-Ginglinger. 2020. „Realtime Monitoring of Suspended Particulate Matter in Indoor Air: Validation and Application of a Light-scattering Sensor”. Aerosol and Air Quality Research 20: 2384-2395.
• [37] Tryner Jessica, Mollie Phillips, Casey Quinn, Gabe Neymark, Ander Wilson, Shantanu H. Jathar, Ellison Carter, John Volckens. 2021. „ Design and testing of a low-cost sensor and sampling platform for indoor air quality”. Building and Environment 206: 108398.
• [38] UE. 2024. “Directive (EU) 2024/… of the European Parliament and Of The Council on ambient air quality and cleaner air for Europe (recast)”.
• [39] Wang Zhiqiang, William W. Delp, Brett C. Singer. 2020. „Performance of low-cost indoor air quality monitors for PM2.5 and PM10 from residential sources”. Building and Environment 171: 106654.
• [40] World Health Organization. 2021. „WHO global air quality guidelines: particulate matter ( PM2.5 and PM10) , ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide”

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).