这种廉价的 DIY 空气污染传感器能否帮助世界获得清洁空气？

公民科学沙龙是 Discover 和 SciStarter.org 的合作项目。

几年前，软件工程师兼狂热自行车爱好者 Alvaro Antonio Vanegas 对他的家乡哥伦比亚波哥大的空气污染问题感到厌倦。他决定与一位已经在研究该问题的活动家 Daniel Bernal 联手，他听说 Bernal 正在制造自己的简易空气质量传感器，并用它们来监测当地的污染情况。

两人合作，利用开源软件和现成的硬件，创造了一种新型空气质量监测器。这些设备能够让公民科学家通过廉价传感器监测空气质量，传感器连接到他们的蓝牙手机和家庭 WiFi 信号。

他们将该项目命名为 CanAirIO，取自西班牙语中金丝雀（canary）一词——煤矿中用于告知空气是否安全的谚语。

他们的设备已经开始普及空气污染监测。它允许用户记录 GPS 位置和颗粒物含量，颗粒物是指空气中的液体液滴和极小的颗粒。这些颗粒的大小和数量与健康问题直接相关。

大多数城市仅通过少数官方昂贵的空气质量监测站来追踪这些数据，这些监测站可在特定地点测量极其精确的污染水平。这些监测器的成本可能从 30,000 美元到 100,000 美元不等。即使是某些小型商业传感器，价格也可能高达数千美元。

CanAirIO 的设备只需几个小时即可组装完成，成本在 50 至 100 美元之间。多年来，他们一直在教授包括当地学生在内的公民科学家如何制造和部署这些设备。

参与：通过 SciStarter.org 学习制造自己的空气污染传感器。

与此同时，CanAirIO 团队系统地走遍波哥大，记录空气质量并将信息在线发布供居民查看。他们骑自行车穿梭于繁忙的街道。他们步行穿过公交车站。他们还乘坐公共汽车沿其线路行驶。最终，CanAirIO 甚至在人们的家门外和城市其他固定地点安装了固定传感器。

“柴油烟味”

这些数据帮助公众向政府提供了他们早已怀疑的罪魁祸首的证据。波哥大拥有世界上最完善的公交系统之一，每天运送约 240 万人。然而，尽管公共交通使用广泛，它仍然是拉丁美洲污染最严重的城市之一。

居民将原因归咎于公交车本身，其中一些公交车已服役数十年。

Bernal 说：“由于缺乏维护以及公交车的使用年限超过了 10 年的有效使用期，公交车排放出巨大的烟雾。当你乘坐公交车时，你会闻到柴油烟味。这太糟糕了。”

情况如此糟糕，以至于在今年的“无车日”期间，尽管有数百万居民步行、骑自行车和乘坐公共交通，市政府还是不得不发布空气质量警报。

最终，CanAirIO 的空气质量记录显示了更昂贵的传统传感器未能捕捉到的信息。它捕捉了居民实际呼吸的空气的局部测量数据，并显示了哪里空气安全，哪里不安全。

他们最大的发现之一是，乘坐城市公交车时的空气质量可能比在城市其他地方（例如穿过有风的步行桥）测得的空气质量差 10 倍。

因此，即使在整体空气质量被认为安全的日子里，人们在日常生活中仍然暴露在高剂量的黑碳和其他有害颗粒物中。

经过几年的后续公民科学研究，他们的发现于 2019 年发表在《大气环境》期刊上。这些数据证实了活动家关于城市公交车污染的说法，并表明少数较新的清洁能源公交车使用起来要安全得多。

公民科学作为变革推动者

由于居民日益增长的压力，地方官员被迫开始购买新公交车。然而，关于当前市政府在转向使用更清洁技术的公交车方面进展速度如何，仍然存在着持续的争论。

尽管他们的努力始于哥伦比亚，但该团队现在正致力于将这个公民科学项目推广到世界各地，以帮助其他社区。

根据世界卫生组织（WHO）的说法，空气污染是全球最大的环境健康问题。室外和室内空气污染共同导致每年七百万人死亡。WHO 的研究表明，十个人类中有九个呼吸着被严重污染的空气。这增加了人们死于各种疾病的风险。空气越差，患肺癌、心脏病、中风和呼吸系统疾病的风险越高。科学家甚至怀疑空气污染可能使人们死于 COVID-19 的风险更高。

CanAirIO 认为他们的公民科学解决方案可以帮助解决这个问题。通过赋予人们监测空气质量水平的能力，他们可以做出更明智的决定，判断户外甚至室内是否安全。

本周，Bernal、Vanegas 和其他团队成员举办了两次在线教程，一个英文版和一个西班牙语版，指导人们如何制造 CanAirIO 的空气质量传感器。这些活动由欧洲旨在将公民科学引入欧洲开放科学格局的组织 Cos4Cloud 和连接公民科学家与通过其网站可访问的数千个项目的 SciStarter 主办。

如何制造你自己的空气质量传感器

对于动手能力强的人来说，制造该设备相对容易，但可能并不适合所有人。传感器需要进行一些焊接才能将电线连接到电路板上。然而，该项目的负责人表示，使用实际设备非常简单。因此，尽管父母和老师可能需要帮助孩子组装硬件，但 CanAirIO 的空气质量传感器已经被 12 岁的学生在学校中使用。

该设备精度相当高。他们通过将设备放在与更传统、昂贵的高精度传感器相同的地点进行了测试，而后者常用于学术研究。CanAirIO 的表现良好，结果接近于更昂贵的仪器，尽管精度稍有不足。

但该团队表示，这也不是 CanAirIO 的真正目的。该设备旨在显示趋势和倾向，记录日常生活，并产生大量有用的信息，供公民和决策者用于日常决策。因此，它不是一个精密仪器，但仍然是测量空气质量的强大工具。

最终，他们希望使该设备更加易于使用。他们正在研发一款更小巧的空气质量监测器，人们甚至可以随身佩戴，记录通勤和工作场所周围的数据。

Bernal 说：“我认为最重要的是，你可以在任何地方获得易于理解的空气质量信息——无论是在家里、在自行车上还是在汽车里。”

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