Cảm biến giá rẻ đo ô nhiễm không khí

Các nhà nghiên cứu của MIT đã tạo ra một phiên bản mã nguồn mở của máy đo ô nhiễm di động “City Scanner” cho phép mọi người kiểm tra chất lượng không khí ở bất cứ đâu với giá rẻ.


Ô nhiễm không khí là một vấn đề sức khỏe cộng đồng. Tổ chức Y tế Thế giới đã ước tính ô nhiễm không khí dẫn đến hơn 4 triệu ca tử vong sớm trên toàn cầu mỗi năm. Nhưng không phải lúc nào nó cũng được đo lường rộng rãi.

Hiện nay, một nhóm nghiên cứu của MIT đang tung ra một phiên bản mã nguồn mở của máy dò ô nhiễm di động, chi phí thấp, có thể cho phép mọi người theo dõi chất lượng không khí rộng rãi hơn.

Máy dò được gọi là Flatburn, có thể được in 3D hoặc đặt mua các bộ phận rẻ tiền. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm và hiệu chính nó với những máy quan trắc chất lượng không khí hiện đại nhất, và sẽ công khai tất cả thông tin về cách xây dựng, sử dụng và diễn giải dữ liệu của Flatburn.

Carlo Ratti, giám đốc Phòng thí nghiệm Senseable City Lab của MIT cho biết: “Mục tiêu là để các cộng đồng hoặc công dân ở bất cứ đâu cũng có thể đo lường được ô nhiễm không khí, xác định nguồn gây ô nhiễm, và lý tưởng nhất là hình thành nên những chu trình phản hồi với quan chức và các bên liên quan để tạo nên không khí sạch hơn”.

Simone Mora, đồng tác giả bài báo xuất bản trên tạp chí Atmospheric Environment, cho biết họ đã thực hiện một số thí điểm trên khắp thế giới và đã tinh chỉnh một bộ prototype đầy đủ phần cứng, phần mềm và giao thức để đảm bảo dữ liệu thu thập được là đầy đủ từ quan điểm khoa học môi trường. Thiết bị Flatburn là một phần của dự án City Scanner nhằm sử dụng các thiết bị di động để hiểu rõ hơn về đời sống đô thị.

Các nhà nghiên cứu hy vọng việc đưa ra mã nguồn mở của Flatburn sẽ giúp các nhóm nghiên cứu khác cũng như cộng đồng ở các nước kém phát triển hơn đi theo cách tiếp cận này và cùng nhau chia sẻ kiến thức.

Những ý tưởng thiết kế của Flatburn ra đời từ khoảng năm 2017, khi các nhà nghiên cứu ở MIT bắt đầu xây dựng nguyên mẫu của một máy dò ô nhiễm di động, ban đầu được đặt trên các xe tải chở rác ở Cambridge. Các máy dò này chạy bằng pin và có thể sạc từ nguồn điện lưới hoặc tấm pin mặt trời. Dữ liệu của nó được lưu trữ trong thẻ nhớ gắn trên thiết bị và có thể được truy cập từ xa.

Hiện nay, dự án đang thử nghiệm thiết bị ở thành phố New York và khu vực Boston để xem chúng hoạt động thế nào so với các hệ thống phát hiện ô nhiễm đang hoạt động. Tại New York, các nhà nghiên cứu đã sử dụng 5 máy dò để thu thập 1,6 triệu điểm dữ liệu trong bốn tuần và làm việc với các quan chức chính quyền để so sánh kết quả. Tại Boston, nhóm đã sử dụng các cảm biến di động, đánh giá các thiết bị Flatburn với một hệ thống quan trắc hiện đại được trường Đại học Tufts và một cơ quan nhà nước triển khai.

Trong cả hai trường hợp, các máy dò sẽ đo nồng độ hạt mịn (PM) và NO2 trên diện tích khoảng 10 mét. Các hạt mịn ở đây là những hạt nhỏ sinh ra từ quá trình đốt cháy – có thể từ nhiệt điện, động cơ đốt trong của ô tô, hỏa hoạn, v.v.

Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng các máy dò di động của họ ước tính nồng độ hạt mịn thấp hơn một chút so với các thiết bị đã được sử dụng, nhưng với mối tương quan đủ mạnh để có thể điều chỉnh theo điều kiện thời tiết và những yếu tố khác nhằm tạo ra kết quả đáng tin cậy.

“Sau khi triển khai trong vài tháng, chúng tôi có thể tự tin nói rằng các thiết bị quan trắc giá rẻ của chúng tôi hoạt động giống như các máy tiêu chuẩn”, đồng tác giả An Wang nói. “Chúng tôi đặt ra tầm nhìn lớn, nhưng chúng tôi vẫn phải đảm bảo rằng dữ liệu thu thập được là có giá trị và có thể được sử dụng cho các mục đích chính sách và quy định pháp lý”.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc sử dụng các thiết bị có tuổi thọ hoạt động 6 tháng trong môi trường di động (ví dụ trên ô tô). Họ cũng xác định các vấn đề tiềm ẩn như tình trạng vật lý của máy sẽ cơ bản suy giảm theo thời gian, khi thiết bị “lão hóa”.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tin rằng những thiết bị này sẽ hoạt động tốt. Họ sẽ cung cấp những hướng dẫn đầy đủ khi phát hành Flatburn.□

Trang Linh lược dịch

Nguồn: https://news.mit.edu/2023/low-cost-device-can-measure-air-pollution-anywhere-0316

Tác giả