便携式空气传感器正在改变城市检测污染和测量空气质量的方式 - 彭博社

空气束空气污染是一个全球性问题，尤其是在快速现代化的国家。但在各国能够解决这个问题之前，他们必须能够测量它，而这个看似简单的任务实际上却出乎意料地困难。卫星和固定的地面传感器有其局限性，无法提供最严重的社区和贫民窟中污染的准确、实时读数。

但新一代小型、便携、廉价的空气传感器可能会彻底改变公民科学家和政府的污染测量。像空气束或旧金山的Aclima三角传感器节点这样的紧凑型传感器已被部署到美国大都市中，实时测量空气质量。通过将传感器连接到互联网，这些工具使得在城市中编制大量空气质量数据集成为可能。

彭博社城市实验室一位艺术家重新构想童年的空间，结果却充满荆棘房地产开发商Naftali在迈阿密海滩寻找交易，推动佛罗里达发展美国的驾驶和拥堵率创历史新高海牙成为全球首个禁止石油和航空广告的城市其结果可能是对污染测量的显著改善，以及大量信息来指导使城市空气对呼吸者更安全的过程。

有限的理解

即使是最富裕的城市对空气污染模式的细致理解也非常有限。这是因为传统的空气质量测量方式并未针对日常或个人暴露进行优化。为了获得全球空气质量的标准化数据，科学家们转向卫星。在天空中，轨道卫星可以探测地球表面并测量颗粒物，使用相同的传感器进行全球测量。

当然，并不是每个国家都能接入卫星，这些数据也有其自身的弱点：云层覆盖和冰雪的明亮反射会干扰它们的读数。卫星数据非常适合生成 基线 空气质量测量，但对于评估当地污染的实时波动则不太理想。

另一方面，固定的地面传感器测量“人们生活和呼吸的地方”的空气，耶鲁大学环境绩效测量项目主任安吉尔·徐说。不过，这些传感器可能相当昂贵，而且由于气流、污染和微气候在不同社区之间存在差异，它们无法准确代表整个城市。

例如，几年前，美国驻北京大使馆 引起了轰动，因为它通过 推特 发布了其屋顶传感器的空气质量读数，这与北京政府的官方测量结果相矛盾。徐说，这些数字之所以不同，部分原因是它们测量的是不同的空气。

纽约州环境保护局使用17个固定传感器从高处测量 纽约市的环境空气质量，以测量基线空气质量是否符合《清洁空气法》。这对城市的健康至关重要，但这也为更具体的数据留下了空间，非营利组织HabitatMap的执行董事迈克尔·海姆宾德说，该组织绘制众包环境数据，以揭示城市社区的健康和危害。

“他们正在寻找背景水平的测量，他们并不是在寻找个人暴露的测量。这只是一个不同的任务，”海姆宾德说。“对我们来说，我们真正关注的是个人暴露，走路上班、在工作、在学校的人是什么样的？他们每天呼吸的空气是什么样的？”

美国驻北京大使馆的这个空气传感器测量了该地区的细颗粒物。路透社/美国大使馆新闻办公室### 空气传感器走向移动

基于现成传感器和微型GPS技术的可用性，海姆宾德监督创建了一种名为AirBeam的便携式空气质量传感器。

轻便的AirBeam可以放在手掌中，价格为250美元，但其性能与标准的5000美元空气质量仪器相当。它测量温度和湿度，同时也测量PM 2.5，这种细颗粒物会进入肺部并导致因心脏和呼吸疾病住院和过早死亡。AirBeam还可以通过智能手机将测量结果传输到众包数据集中，以绘制记录的空气读数。

HabitatMap的下一步是寻找资金，将传感器分发给特别容易受到空气污染影响的低收入有色人种社区。海姆宾德希望，众包当地空气质量数据将对指导政策响应有所帮助。

“空气污染信息可以进入算法，改变人们的出行方式。”例如，如果当地监测器检测到来自某个交叉口的过量污染物进入公园，社区可以利用这些数据在两者之间种植一片绿化带，纽约大学瓦格纳公共服务研究生院的研究科学家和兼职教授卡洛斯·雷斯特雷波表示，他曾与AirBeam团队合作。或者如果某些建筑被识别为污染源，远程传感器将提供证据以推动那里使用更清洁的设备。

在个人层面，携带传感器的人可以做出 更明智的决策，关于他们如何在城市中移动。当纽约大学医学院环境医学和人口健康教授乔治·瑟斯顿在2000年代初期试图测量南布朗克斯哮喘学童的日常污染暴露时，最便携的方法是将价值5000美元的传感器 放在滚动背包里。现在，随着即时地理定位空气传感技术的发展，瑟斯顿设想像谷歌地图或Waze这样的行程规划应用可以根据不同路线的污染暴露提供不同的导航选项。

“空气污染信息可以进入算法，改变人们的出行方式——我们在这个领域称之为‘谨慎规避’，即明智地避免问题，”瑟斯顿说。

人们已经在其他北美城市绘制出他们社区的空气污染图，包括 多伦多 和 匹兹堡。但这些传感器在发展中国家发挥着更基本的作用，Hsu说，他还在新加坡的耶鲁-国立大学教授环境研究。就像手机在世界许多地方超越了固定电话通信，廉价和便携的传感器可以填补那些缺乏资金或人力资源以通过传统途径建立基线数据的国家的空白。

“如果你是一个像中国或印度或大部分南亚这样的快速城市化、发展和变化的国家，那么那些固定基站的监测器是一种非常昂贵的空气监测方式，”Hsu说。“你可能没有针对那些变化最快的地方，这些地方也可能对日益严重的空气污染有最大的暴露。”

重新思考城市

便携式传感器的好处并不会在你进入室内时停止，因为空气污染也不会。要更好地理解城市的运作，你必须从街道和建筑内部收集实时数据。Aclima已经开始这一过程，在全球21座谷歌大楼中设置了总共6000个传感器。这创造了Aclima联合创始人兼首席执行官Davida Herzl所称的最大规模的实时室内环境传感器数据集。

在去年夏天拍摄丹佛街道时，谷歌街景车使用Aclima传感器收集了空气质量数据。Aclima进一步利用与谷歌的合作关系，Aclima 在三辆谷歌街景车上安装了传感器，这些车去年夏天穿梭于丹佛。当这些车拍摄社区时，它们也捕捉了空气质量数据，Aclima用重型EPA传感器对数据进行了校准以检查准确性。验证测试成功，因此 两个月前 Aclima在湾区启动了类似的街景车项目。将室内和室外的数据合并，开始描绘出城市设计如何影响生活质量的未知图景。

“我们可以开始根据以前没有的数据来决定如何设计我们的城市，”赫兹尔说。

数据收集将持续到年底，但初步结果显示其价值的范围。例如，赫兹尔说，当一个 2013年BART罢工 导致更多人开车上班时，Aclima的室内传感器检测到进入工作场所的细颗粒物浓度增加。相反，在一个骑车上班日，传感器发现进入室内环境的车辆污染减少。

这种细致程度使城市能够准确绘制出交通如何影响生活的其他方面。“这不再仅仅是关于能源，”赫兹尔说，“这关乎我们的福祉，我们的工作能力，以及不带着头痛回家见家人。”