Zaloguj się
Wszystkie
30 października 2024
60
Zainteresowanie czujnikami i monitorami jakości powietrza stale rośnie, zwłaszcza podczas dużych pożarów składowisk odpadów, zakładów używających do produkcji toksycznych materiałów, czy też obszarów leśnych i bagiennych. W powietrzu unosi się wtedy dużo szkodliwego dla zdrowia dymu. Powietrze jest również zanieczyszczane przez środki komunikacji i infrastrukturę wielkich miast.
Filtry powietrza i czujniki jakości powietrza są obecnie istotną częścią systemów klimatyzacji w budynkach biurowych, szpitalach i fabrykach. Jednak ceny filtrów i czujników opracowanych dla tych „wielkoskalowych” zastosowań są zazwyczaj bardzo wysokie.
Kiedy pod koniec 2019 r. pojawił się wirus COVID-19 i jego rosnąca rodzina mutacji, które wkrótce okazały się zdolne do rozprzestrzeniania się drogą kropelkową, zainteresowanie czujnikami jakości powietrza niemal eksplodowało. Wkrótce stało się jasne, że potrzebne są mniejsze i tańsze czujniki do kontrolowania jakości powietrza w środowiskach „mniejszej skali”, takich jak domy, małe sklepy i szkoły.
Aby sprostać temu wyzwaniu, projektanci na całym świecie szybko opracowali wiele różnych rodzajów tanich czujników i modułów pomiaru jakości powietrza. Jest ich tak dużo, że wybór czujnika lub modułu najlepiej dostosowanego do konkretnego zastosowania może być zniechęcający.
W artykule opisano główne typy tanich czujników jakości powietrza i wyjaśniono, co każdy z nich mierzy i jak działa.
W dziedzinie związanej z czujnikami jakości powietrza funkcjonuje wiele akronimów, których znajomość może być przydatna dla czytelników planujących budowę urządzenia monitorującego jakość powietrza.
Zanim przejdziemy do czujników, przyjrzyjmy się niepożądanym substancjom, które mogą znajdować się w powietrzu, którym oddychamy.
Co można znaleźć w powietrzu?
Istnieją trzy główne rodzaje szkodliwych składników w powietrzu, którym oddychamy: cząstki stałe, lotne związki organiczne i gazy toksyczne, takie jak dwutlenek siarki, dwutlenek azotu, ozon, tlenek węgla i wydychany przez nas samych dwutlenek węgla.
Pył zawieszony to cząsteczki dymu i smogu, które od dawna uznawane są za zagrożenie dla zdrowia. Zaliczamy do niego ponadto kropelki cieczy, które mogą zawierać wirusy i bakterie.
Obecnie funkcjonują trzy oficjalne kategorie pyłu zawieszonego w powietrzu, określone według wielkości i średnicy cząstek: PM10, PM2.5 i PM1.0. PM10 odnosi się do cząstek o średnicy mniejszej niż 10 mikrometrów (μm), PM2.5 do cząstek o średnicy mniejszej niż 2,5 μm, a PM1.0 do cząstek o średnicy mniejszej niż 1 μm. Dla porównania, grubość ludzkiego włosa zwiera się między 50 μm a 70 μm.
Cząsteczki o średnicy mniejszej niż 10 μm są wystarczająco małe, aby przedostać się przez nozdrza i gardło do płuc. W wyniku wdychania cząsteczki te mogą pozostać w naszych płucach i przyczynić się do poważnych problemów zdrowotnych, takich jak rozedma płuc i rak płuc.
Jeszcze mniejsze cząsteczki o średnicy mniejszej niż 2,5 μm mogą przenikać przez tkanki płuc i przedostawać się do krwiobiegu, gdzie mogą powodować jeszcze poważniejsze problemy w narządach takich jak serce, wątroba i nerki. Dotyczy to również cząstek o średnicy mniejszej niż 1 μm. PM1.0 jest prawdopodobnie mniej użytecznym kryterium niż pozostałe dwa, ponieważ wpływ tych cząstek jest podobny do PM2.5.
Całkowicie czyste powietrze jest prawie niemożliwe, zwłaszcza w środowisku miejskim. Zatem jakie poziomy pyłu zawieszonego w powietrzu są uważane za względnie „bezpieczne”? Aktualne wytyczne są następujące:
Cząsteczki PM10 nie powinny przekraczać 20 μg na metr sześcienny (Sμg/m³) średnio w ciągu roku lub 50 μg/m³ średnio w ciągu 24 godzin.
Cząsteczki PM2,5 nie powinny przekraczać 10 μg/m³ średnio w ciągu roku lub 25 μg/m³ średnio w ciągu 24 godzin.
Jeśli chodzi o lotne związki organiczne (LZO), są to opary emitowane przez wiele materiałów używanych do budowy naszych domów i biur oraz wiele produktów, które w nich posiadamy i używamy. Typowe lotne związki organiczne, które mogą być obecne w powietrzu w pomieszczeniach to benzen, glikol etylenowy, formaldehyd, chlorek metylenu, tetrachloroetylen, toluen, ksylen i 1,3-butadien.
Nawiasem mówiąc, „organiczne” oznacza, że zawierają cząsteczki węgla (podobnie jak nasze organy, stąd nazwa), a nie, że zostały wyhodowane bez użycia syntetycznych nawozów lub pestycydów.
LZO pochodzą z farb, lakierów, podłóg winylowych, klejów i produktów z drewna kompozytowego. Wiele z nich może powodować problemy zdrowotne u osób z astmą i podobnymi problemami oddechowymi, a także u osób z określonymi alergiami. Obecnie nie ma jednak wielu wytycznych dotyczących „bezpiecznego poziomu” LZO, a ogólna rada wydaje się być taka, że należy je utrzymywać na jak najniższym poziomie – szczególnie w dłuższej perspektywie.
Teraz dochodzimy do gazów toksycznych. Najczęstszym z nich w naszych domach i biurach jest dwutlenek węgla (CO2), ponieważ sami go wydychamy. Najlepszym sposobem na utrzymanie rozsądnego stężenia CO2 jest zapewnienie odpowiedniej wentylacji. Mimo tego, jest on również głównym składnikiem gazów spalinowych, wraz z parą wodną (ale woda jest ogólnie nieszkodliwa).
Inne przykłady toksycznych gazów to dwutlenek siarki (SO2), dwutlenek azotu (NO2), tlenek węgla (CO) i ozon (O3).Ponieważ CO powstaje głównie w wyniku niedoskonałego spalania, na szczęście nie powinno go być dużo w powietrzu wewnątrz naszych domów i biur. Jeśli jednak pracujesz w warsztacie samochodowym, na parkingu, w sąsiedztwie takich obiektów, lub posiadasz grzejnik gazowy bez odpowiedniej wentylacji, CO może być powodem do niepokoju.
W przeszłości zanieczyszczenie SO2 było związane ze spalaniem drewna lub paliw kopalnych, takich jak węgiel. W dzisiejszych czasach, na obszarach miejskich, nie powinno to stanowić poważnego problemu – chyba że mieszkasz w pobliżu elektrowni węglowej lub do ogrzewania domu preferujesz staromodny kominek na drewno.
Podobnie jak CO, NO2 jest wytwarzany generalnie w wyniku spalania. W otwartej przestrzeni głównym źródłem tych gazów są pojazdy silnikowe. W pomieszczeniach głównymi źródłami są gaz, drewno, olej, nafta, kominki i grzejniki opalane węglem oraz dym tytoniowy.
Ozon może być emitowany przez urządzenia biurowe wymagające wysokiego napięcia, takie jak drukarki laserowe i kserokopiarki. Jest on również generowany przez łuk elektryczny w silnikach szczotkowych. Obecnie dla niektórych z tych gazów obowiązują wytyczne dotyczące bezpieczeństwa:
- SO2 – mniej niż 40 μg/m³ średnio w ciągu jednej godziny.
- NO2 – średnio mniej niż 10 μg/m³ w ciągu roku lub 200 μg/m³ w ciągu godziny.
- O3 – poniżej 60 μg/m³ średnio w ciągu ośmiu godzin.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
