SENSORES DE BAIXO CUSTO PARA MONITORAMENTO DA

QUALIDADE DO AR

Marcos Antonio Riter

• Sensores - Origens e Objetivos

• Tipos de Sensores

• Legislação

• O desafio para sensores no ar ambiente

• Nossa Experiência

• Próximos Passos

Agenda

O desafio para sensores no ar ambiente

Sensores de baixo custo para monitorar a

Qualidade do Ar se apresentam como uma

ferramenta rápida e emergente para

complementar as estações mais complexas e

precisas, mas......

R$ X R$Capilar x Eletivo

O desafio para sensores no ar ambiente

Pode um sensor de baixo custo disponibilizar

informações confiáveis sobre a Qualidade do Ar?

Sensores - Origens e Objetivos

Longo caminho já percorrido.

Início com análises através de

amostragem pessoal no final dos

anos 80.

Condição de baixo custo

BateriaPouca duração / Grande

Volume

Sensores - Origens e Objetivos

Sensores - Origens e Objetivos

Controle de Qualidade para

adequá-los aos requisitos

legais (ainda não são tão bons

quanto um analisador

"apropriado" ...)

Sensores - Origens e Objetivos

Projetados para exposição ocupacional,

verificação de vazamento, medição perimetral e

alerta de limite de explosividade .

Geralmente capaz de medir a níveis de ppm com

incertezas "razoáveis" para uma ampla gama de

poluentes industriais.

Historicamente, não é realmente adequado para

medir a poluição do nível ambiente - limites de

detecção, interferências, estabilidade,

calibração.

Sensores - Origens e Objetivos

Os dispositivos mais recentes

são compactos, tem maior

autonomia e medem mais

parâmetros

Tipos de Sensores

• Metal Oxide Sensors (MOS)

• Electrochemical (EC)

EC MOS

+ Resposta rápida no tempo + Pode ser bem específico (O3)

+ Resposta linear (geralmente) + (~) para efeitos T / RH / P

+ Estável com o tempo

- Performance em baixas

concentrações

- Histerese de concentração

- Histerese de concentração - Respostas não lineares

- Calibração - Calibração

Certificação

Atualmente não há uma certificação

especifica para equipamentos de

monitoramento da Qualidade do Ar no

Brasil, mas é possível usar a referencia

europeia como parâmetro.

Medição de PM10, PM2,5, NO2, CO, O3 e

SO2 (Equipamentos certificados)

Nossa experiência

Utilizando os dados da estação UEG em

Araucária como referência.

Unidade AQ-Mesh período de

17/07/2013 a 09/10/2013

Avaliado os Parâmetros:

CO – NO – NO2 – O3 – SO2

Nossa experiência

Nossa experiência - Resultados

Para os parâmetros CO e NO foi observado forte correlação entre a

unidade AQ-Mesh 26-50 e a unidade de referencia UEG-Araucária R2

0,76 e 0,72 respectivamente.

Nossa experiência - Resultados

Para os parâmetros NO2 e O3 foi observado frágil correlação entre a

unidade AQ-Mesh 26-50 e a unidade de referencia UEG-Araucária.

y = 0,4913x + 14,473R² = 0,2692

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100

pp

b A

Q

ppb ref

O3

Nossa experiência - Resultados

Para o parâmetro SO2foi observado falta de correlação entre a unidade

AQ-Mesh 26-50 e a unidade de referencia UEG-Araucária.

Resumo

Os sensores de baixo custo não são (ainda) uma tecnologia de “encaixe e esqueça”

• Precisa entender a interferência nas medições do sensor

• Necessidade de entender os ambientes a serem medidos e as limitações dos sensores

• Os sensores não são "calibrados", daí a necessidade de caracterizá-los em uma estação de

referência

• Em um ambiente urbano, onde as concentrações de NOx e O3 regularmente sofrem efeito da

temperatura, os sensores de O3 não respondem muito bem.

• Conhecer a concentração de O3 é essencial para calcular as concentrações de NO2

• Processar dados com qualidade duvidosa é muito esforço. Em última análise, isso precisa ser

realizado automaticamente em tempo real para que os sensores atinjam as expectativas. (big

data)

Mas (se houver tempo e dados O3 suficientes disponíveis ...):

• Os dados brutos podem ser processados de forma que os dados NO2 de qualidade “indicativos”

possam ser produzidos pelos dispositivos AQMesh

• Dados brutos podem ser processados retrospectivamente para melhorar a qualidade (se

melhores dados de entrada estiverem disponíveis)

Próximos Passos

A melhoria do desempenho do

sistema AQMesh esta relacionado

com o aumento ostensivo de uma

serie de comparações com

unidades de referência.

Com os dados comparativos

analisados será possível

reproduzir um coeficiente de

correlação (valor R2) com os

dados tratados.

Próximos Passos

PM10 – PM2,5 – Primeiras comparações

Contribuições

• Andreas Grauer

• Aline Riter

• Amanda Randle

• Brian Stacey - Field Evaluation of AQMesh Monitoring System –

IAPSC, London, 10th June 2014

• Use of low-cost sensor technology to monitor air quality & engage citizens

SECURE Workshop organized at COSLA, Edinburgh 31 March 2016

• Using a commercial low cost sensor network (AQMesh) to quantify urban air

quality: comparing measured and modelled (ADMS-urban) pollutant

concentrations - Air Quality Monitoring: Evolving Issues and New Technologies,

December 13th 2016 (1Cambridge Environmental Research Consultants, UK)

Obrigado!!