PM2.5 Ölçümünde Yenilikçi Çözüm: Sensörler

Günümüzde, hava kirliliği ve özellikle partikül madde (PM) seviyeleri konusunda artan endişeler, sensörlerin hava kalitesi izlemede önemli bir rol oynamasına neden olmaktadır. Bu sensörler, geleneksel ölçüm cihazlarına göre daha uygun maliyetli, taşınabilir ve gerçek zamanlı veri sağlama kabiliyetine sahiptir.

PM2.5 Nedir ve Neden Önemlidir?

PM2.5, atmosferdeki 2,5 mikrometreden küçük partikül madde ölçümlerini ifade eder. Bu partiküller solunabilir özellikte oldukları için insan sağlığı üzerinde ciddi etkilere neden olabilmektedir. Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ), havadaki partikül maddenin Grup 1 kanserojen olduğunu ve sağlık için en büyük çevresel risk olduğunu bildirmektedir. Bu nedenle, PM2.5 seviyelerinin izlenmesi ve kontrol altında tutulması, genel halk sağlığı için kritik bir öneme sahiptir.

PM2.5 Nasıl Ölçülür?

Tarihsel olarak, PM değerleri μg/m3 cinsinden “kütle konsantrasyonu” olarak ölçülmektedir. Bu ölçüm yönteminin tercih edilme nedeni, PM’nin geleneksel ve en doğru ölçüm yolunun gravimetrik yöntem olmasıdır. Gravimetrik yöntem, ortam parçacıklarını boyutlarına göre fiziksel olarak önceden sıralanmış bir filtre kullanarak toplar. Örneğin, 2,5 μm’nin altındaki tüm parçacıkları içeri alabilir. Örnekleme süresinin sonunda, genellikle 24 saat, filtre tartılır ve μg cinsinden toplam biriken PM kütlesini belirler. Kütle konsantrasyonu, filtrenin kütle artışının geçen 24 saatlik toplam hava hacmine bölünmesiyle elde edilir, bu da μg/m3 değerinde bir sonuç ortaya çıkarır.

Gravimetrik yöntemler, PM kütle konsantrasyonunu belirlemede en doğru yol olarak kabul edilmiştir. Ancak, günlük uygulamalarda bu yöntemin bazı pratik sınırlamaları bulunmaktadır. Gravimetrik ölçüm cihazları genellikle yüksek maliyetli ve ayrıca ölçüm başına yalnızca belirli bir PM boyutunu işleyebilirler. Örneğin, PM2.5. gerçek zamanlı örnekleme mümkün değildir ve partikül sayısını doğrudan ölçemezler. 

Bu sınırlamalar, hava kalitesi izleme uygulamalarında daha pratik ve maliyet-etkin çözümler arayışını teşvik etmiştir. Bu kapsamda, gravimetrik yöntemlere alternatif olarak optik sensörler ve diğer teknolojik yenilikler geliştirilmiş ve bu sensörler, özellikle gerçek zamanlı ölçüm yetenekleri ve taşınabilirlik avantajları ile öne çıkmıştır.

PM2.5 Sensörleri 

Mevcut düşük maliyetli partikül madde algılama teknolojisi ağırlıklı olarak Difüzyon Boyutu Sınıflandırıcılarına (DiSC’ler) veya ışık saçan parçacık sensörlerine (LSP’ler) dayanmaktadır. DiSC, sensörden geçen havayı yükleyerek ve yüklü havaya farklı filtreleme işlemleri uyguladıktan sonra toplam elektrik yükünden parçacık yoğunluğunu tahmin ederek çalışır. 

LSP’ler ise, parçacıkların yoğunluğunu tahmin etmek için ışık saçılımını kullanır. Partiküllerin hava içindeki dağılımını belirlemek amacıyla ışığın parçacıklar üzerindeki etkileşimini ölçer. Bu sayede partikül madde yoğunluğu tahmin edilir.

DiSC sensörleri yüksek hassasiyete sahiptir ve çoğunlukla hava koşullarından veya diğer çevre koşullarından etkilenmez. Ancak, tespit yüzeyinin yeterince temiz kalmasını sağlamak için düzenli bakım ihtiyacından muzdariptirler. Bununla birlikte, LSP’ler hava değişikliklerine karşı hassastır, ancak daha az bakım gerektirir, bu da onları uzun vadeli hava kalitesi izleme uygulamalarında avantajlı kılmaktadır.

Geleneksel laboratuvar sınıfı cihazlar, genellikle benzer prensiplere dayanır, ancak algılama doğruluğunu artırmak için ek bileşenler kullanır. Optik parçacık sayaçları (OPC’ler), LSP’nin yüksek kaliteli varyantları olarak kabul edilir. OPC’ler, partikül madde yoğunluğunu belirlemek için ışık saçılımı prensibini kullanarak, hassas ve doğru ölçümler yapabilen gelişmiş sensörlerdir.

Optik Parçacık Sayaçları (OPC’ler) Nedir?

Gerçek zamanlı OPC’ler, hava kalitesi izleme pazarında giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Bu cihazlar, genellikle saçılma veya absorpsiyon gibi farklı optik prensiplere dayanır ve en yaygın kullanılanı ışık saçılımıdır. 

OPC’lerin temel prensibi, parçacık ışık kaynağından (genellikle bir lazer ışını) geçerken, gelen ışığın saçılmasına veya emilmesine neden olmasıdır. Bu saçılma veya emilme daha sonra bir fotodiyot tarafından algılanır ve gerçek zamanlı olarak parçacık sayısına ve kütle konsantrasyonu değerlerine dönüştürülmektedir.

Bu cihazların temel prensibi uygulama açısından basit görünebilir, ancak tüm OPC’ler aynı performansı göstermez. Ölçümlerinin kalitesi büyük ölçüde cihazların mühendisliğine ve tasarımına bağlıdır. Optik prensip, parçacık sayımı açısından genellikle iyi çalışır, ancak bu cihazlar genellikle PM kütle konsantrasyonunu tahmin etmek için kullanıldığından, parçacıkların farklı optik özelliklere (örneğin, şekil ve renk) ve farklı kütle yoğunluklarına sahip olmaları nedeniyle tahmin hatalarına duyarlı olabilir. Optik özelliklere duyarlı olan bu cihazlar, optik elemanların temiz kalması ve doğru çalışması için uygun çevre koşullarına ve kalibrasyona ihtiyaç duyabilir.

Airqoon Sensör Üniteleri – PM2.5 Ölçümleri

PM2.5 ölçümlerinde lazer saçılım sensör modelini kullanan airqoon üniteleri, ölçüm doğruluğunu artırmak amacıyla airqoon’un akıllı kalibrasyon işlemi ile donatılmıştır. Bu akıllı kalibrasyon işlemi, sensörün doğruluğunu optimize ederek güvenilir ve hassas ölçümler elde edilmesine olanak tanır.

Airqoon üniteleri düşük güç tüketimi sağlayarak enerji verimliliği sağlamaktadır. Uzun süreli pil ömrü veya güneş enerjisiyle çalışma olanağı, bu sensörlerin uzun süreli saha uygulamaları için uygun olmalarını sağlar. Ek olarak, uygun maliyeti ve kompakt boyutu, gerçek zamanlı kirlilik verilerinin daha geniş bir şekilde konuşlandırılmasını ve toplanmasını kolaylaştırır ve dolayısıyla kişisel maruziyetin büyük ölçekli izlenmesi ve kirliliğin mekansal haritalanması gibi uygulamalarda yararlı olmaktadır.

Kaynakça

Badura , M., Batog, P., Drzeniecka-Osiadacz, A., & Modzel, P. (2018). Ortam PM2.5 İzleme için Düşük Maliyetli Sensörlerin Değerlendirilmesi. Sensörler Dergisi.

Concas, F., Mineraud, J., Lagerspetz, E., Varjonen, S., Liu, X., Puolamäki, K., . . . Tarkoma, S. (2021). Düşük Maliyetli Dış Hava Kalitesi İzleme ve Sensör Kalibrasyonu: Araştırma ve Kritik Analiz. ACM Transactions on Sensor Networks (TOSN), 17(2), 1-44.

Dünya Sağlık Örgütü. (2021). DSÖ Küresel Hava Kalitesi Yönergeleri: Partikül Madde (PM2.5 ve PM10), Ozon, Azot dioksit, Kükürt dioksit ve Karbon monoksit.

Feenstra, B., Papapostolou, V., Hasheminassab, S., Zhang, H., Boghossian, B., Cocker, D., & Polidori, A. (2019). Ortam Havası İzleme Sahasında On İki Düşük Maliyetli PM2.5 Sensörünün Performans Değerlendirmesi. Atmospheric Environment, 216.

Lattanzio, L. (2021). Hava Kalitesi Ölçümleri İçin Partikül Madde Algılama. Sensirion.

Son Yazılar

Trafik Sıkışıklığı ve Hava Kirliliği: Tıkanıklık Fiyatlandırması Çözüm Olabilir mi?
Trafik Sıkışıklığı ve Hava Kirliliği: Tıkanıklık Fiyatlandırması Çözüm Olabilir mi?

Günümüzde, şehirlerde yaşayan bireylerin karşılaştığı en büyük sorunlardan biri trafik sıkışıklığı ve buna bağlı olarak artan hava kirliliği olarak öne çıkmaktadır. Bu sorunlar ekonomik kayıpların yanı sıra çevresel ve...

Daha fazla oku
Siyah Karbon: Küresel Isınma ve Sağlık Üzerindeki Etkileri
Siyah Karbon: Küresel Isınma ve Sağlık Üzerindeki Etkileri

Güneş ışığını emerek atmosferi ısıtmasıyla tanınan siyah karbon, buzulların erimesinden ekstrem hava olaylarına kadar birçok olumsuz etkiye yol açıyor. Siyah Karbon Nedir? Siyah karbon, fosil yakıtların, biyoyakıtların ve biyokü...

Daha fazla oku
Toz Taşınımı Nedir?
Toz Taşınımı Nedir?

Toz taşınımı, atmosferdeki toz partiküllerinin hareket etmesi veya taşınması sürecidir. Bu partiküller genellikle rüzgar, termal hareketler, fırtınalar veya insan etkisiyle atmosferde taşınabilirler. Toz taşınımı, genellikle çöll...

Daha fazla oku
Sera Gazları ve Hava Kirleticileri
Sera Gazları ve Hava Kirleticileri

İklim değişikliği, günümüzde insanlığın karşılaştığı en büyük küresel sorunlardan biridir ve kökeni sanayi devriminden bu yana fosil yakıtların aşırı kullanımı, endüstrileşme, arazi kullanımındaki değişiklikler, orman...

Daha fazla oku
Avrupa Birliği ve ABD Hava kalitesi Standartlarını Güncelledi
Avrupa Birliği ve ABD Hava kalitesi Standartlarını Güncelledi

Hava kirliliği, günümüzde dünya çapında çevresel sağlık sorunlarının en önde gelen nedenlerinden biri olarak karşımıza çıkıyor. Bu kritik durumu ele alarak, hem Avrupa Birliği (AB) hem de Amerika Birleşik Devletleri (ABD) gibi k...

Daha fazla oku
Coğrafi Çevre Koşullarının Hava Kirliliği Üzerine Etkileri
Coğrafi Çevre Koşullarının Hava Kirliliği Üzerine Etkileri

Sağlıklı ve yaşam kalitesi yüksek, yaşanabilir fiziksel bir çevre için hava kalitesinin sağlanması büyük önem taşımaktadır. Ancak, günümüz kentleri, sadece beşeri faktörlerle değil, aynı zamanda coğrafi çevre koşullarla birl...

Daha fazla oku
Hava Kalitesinin Kolay Anlaşılması: Hava Kalitesi İndeksi
Hava Kalitesinin Kolay Anlaşılması: Hava Kalitesi İndeksi

Günümüzde hava kirliliği insan hayatına etki eden en tehlikeli sağlık sorunlarından biri kabul edilmektedir. Hava kalitesinin sağlanması pek çok açıdan hükümetler için önemli bir mesele haline gelmiştir. Bununla ilişkili olarak da ...

Daha fazla oku
Avrupa Sürdürülebilirlik Raporlama Standartları (ESRS) ve Hava Kirliliği: Şirketlerin Gelecekteki Sorumlulukları ve Raporlama Standartları
Avrupa Sürdürülebilirlik Raporlama Standartları (ESRS) ve Hava Kirliliği: Şirketlerin Gelecekteki Sorumlulukları ve Raporlama Standartları

31 Temmuz 2023 tarihinde Avrupa Komisyonu tarafından onaylanan düzenleme, Kurumsal Sürdürülebilirlik Raporlama Direktifi’ne (CSRD) tabi olan şirketleri, 2024 finansal döneminden itibaren raporlarını Avrupa Sürdürülebilirlik Raporlam...

Daha fazla oku
COP28: Sağlığı Öne Çıkarmaya Çalışan Yeni Bir İklim Vizyonu
COP28: Sağlığı Öne Çıkarmaya Çalışan Yeni Bir İklim Vizyonu

COP28 BAE İklim ve Sağlık Bildirgesi, sağlığı iklim müzakerelerinin odak noktasına yerleştirerek özellikle hava kirliliği, aşırı hava olayları ve bulaşıcı hastalıklara karşı küresel bir çözüm arayışını vurgulamaktadır. ...

Daha fazla oku
PM2.5 Ölçümünde Yenilikçi Çözüm: Sensörler
PM2.5 Ölçümünde Yenilikçi Çözüm: Sensörler

Günümüzde, hava kirliliği ve özellikle partikül madde (PM) seviyeleri konusunda artan endişeler, sensörlerin hava kalitesi izlemede önemli bir rol oynamasına neden olmaktadır. Bu sensörler, geleneksel ölçüm cihazlarına göre daha uygu...

Daha fazla oku