黑碳是您从未听说过的最危险的空气污染物。它的两个主要来源是柴油机尾气和野火和家庭取暖产生的木烟，产生超细空气颗粒，与其他类型的颗粒物相比，每单位的健康危害高达 25 倍。尽管存在危险，但由于缺乏监测设备，人们对黑碳的研究还不够充分。监管标准传感器的部署和维护成本极其昂贵，导致空气质量差的地区覆盖范围稀疏，例如犹他州的盐湖城大都市区。
犹他大学领导的一项研究发现，AethLabs microAeth MA350(一种便携式、价格更实惠的传感器)记录黑碳浓度的准确度与 Aerosol Magee Scientific AE33(使用最广泛的实时监测黑碳的仪器)一样准确。从 2021 年 8 月 30 日到 2021 年 8 月，研究人员将便携式技术放置在犹他州 Bountiful Utah 空气质量部门现有的监管传感器旁边。2022 年 8 月 8 日。AethLabs 技术在每日、每月和季节性时间尺度上记录了几乎相同数量的黑碳。作者还表明，microAeth 可以在更长的时间尺度上区分野火和交通来源以及 AE33。
由于黑碳靠近源头，因此设备必须本地化才能产生准确的读数。microAethsensor 的便携性允许在远程或难以到达的固定地点进行监控，也可以移动使用。
“更好地了解不同地区的黑碳暴露情况是一个环境正义问题，”该研究的主要作者、犹他大学大气科学研究助理教授丹尼尔·门多萨(Daniel Mendoza)说。“盐湖谷西区的空气质量是该地区最差的，部分原因是它距离污染源最近，但我们缺乏准确测量黑碳浓度的能力。使用可靠、强大的传感器实现数据民主化是保护所有社区免受有害空气污染的重要的第一步。”
该 研究于 2024 年 2 月 1 日发表在《传感器》 杂志上。
在黑暗中
黑碳污染物是一种细颗粒物(PM 2.5)，是一类小到足以被吸入肺部并吸收到血液中的空气颗粒。黑碳是真正的烟灰，是碳氢化合物未完全燃烧时产生的，并已被证明会迁移到心脏、大脑、胎儿组织和其他生物系统中。
西德克萨斯 A&M 大学环境科学助理教授埃里克·克罗斯曼 (Erik Crosman) 表示：“未来几十年，人为气候变化导致的野火不断增加，加上瓦萨奇锋线沿线人口的稳定增长，将给犹他州带来新的污染挑战。”该研究的合著者。“便携式 MA350‘微型’高度计可用于在整个地区建立一个更好的空间观测网络，该网络由准确但成本较低的黑碳传感器组成。”
尽管研究表明接触黑碳对呼吸系统和心血管健康的危害是其他 PM 2.5的 10 至 25 倍，但长期健康结果在很大程度上尚不清楚。准确的观察网络是确定疾病风险和制定有效公共卫生政策的第一步。这项研究由盐湖城公司资助，旨在帮助空气质量较差的地区建立黑碳分布的基线。
“至关重要的是，我们的测量目标是确定最大、最相关的黑碳来源，”领导 AethLabs 数据科学和应用研究工作的研究合著者德鲁·希尔 (Drew Hill) 说。“我们添加了一项植根于物理原理的功能，可以实时估计化石燃料燃烧与木材燃烧产生的黑碳量，以便研究人员和政策制定者能够对这些来源进行三角测量。”
确定了便携式传感器的准确性和区域相关性后，研究人员正在测量盐湖谷周围的黑碳水平，包括测试学校建筑内的黑碳浓度。
“首先，你需要获得读数。在某些社区，你可以查看空气质量浓度，然后查看该社区的癌症或其他疾病发生率，”门多萨说，他也是犹他健康大学肺科的兼职助理教授。“通过高精度测量，现在我们可以真正考虑健康和政策途径，以真正保护每个人的肺部健康。”
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