Multe din substanțele care poluează aerul scapă simțurilor noaste. Putem să mirosim fumul din aer, tușim când mirosul e înecăcios sau lăcrimăm când în aer sunt substanțe iritante. Dar nu puteam cuantifica efectul unui aer poluat asupra corpului nostru. Cu atât mai mult în cazul efectelor cronice care ar necesită o verificare pe un interval lung de timp.

Tehnologia a progresat și acum avem acces la senzori electronici care să măsoare poluarea din aer și să ne raporteze dacă au fost detectate substanțe periculoase. Chiar mai mult de atât, putem transmite aceste date în timp real sau putem formă rețele de mai multe detectoare pentru a acoperi arii extinse și a avea o imagine mai clară asupra poluării, a surselor de poluare și a propagării poluanților prin masele de aer. Putem să mapam calitatea aerului la nivel de stradă, pentru că senzorii sunt tot mai mici și tot mai accesibili.

Monitorizarea automată oferă mai multe opțiuni de utilizare ocazională a unităților portabile. Maparea evolutiei devine posibilă datorită supravegherii continue și a unui flux permanent de date. Oferă o capacitate de detectare mai mare inclusiv pentru variațiile mici și poate declanșa alarme automate dacă se ating praguri predefinite, îmbunătățind timpul de reacție, reducând în același timp costurile de intervenţie.

O retea automata de monitorizare a poluarii este formata din mai multe detectoare interconectate intr-o retea. Datele sunt centralizate in timp real si sunt oferite pentru vizualizare printr-o interfata software, pe calculator sau pe un dispozitiv mobil. Detectoarele au la baza o configuratie de senzori care detecteaza un set de substante si un model de comunicatie (ex. LoRaWAN) care transmite datele in timp real spre sistemul centralizat.

Iata cateva din tehnologiile folosite pentru constructia de senzori pentru masurarea calitatii aerului:

Senzori optici pentru Particule in Suspensie PM2.5 / PM10: folosesc o incinta obscura traversata de o raza laser. Aerul este introdus in incinta folosind un mic ventilator sau prin convectie folosind o sursa de caldura. Daca aerul e incarcat cu particule PM acestea vor intersecta raza laser si vor reflecta o parte din lumina, sub forma unor mici pulsuri de lumina stralucitoare. Acestea sunt detectate folosind o fotodioda pin. Se contorizeaza numarul de pulsuri si amplitudinea acestora pe unitatea de timp. Acest set de date este supus unei transformari Fourier din care se obtine repartitia pe 3 canale de amplitudini a evenimentelor detectate. Din cele 3 canale se estimeaza concentratia de masa pentru PM1, PM2.5 si PM10 luand in calcul densitatea medie a particulelor PM. Cu toate acestea natura materialului care a patruns in incinta ramane necunoscuta si in unele situatii putem avea rezultate neconcludente (poluarea cu apa atomizata nu este de fapt o poluare a aerului dar va fi totusi inregistrata de un senzor optic). Cu toate acestea in marea majoritate a cazurilor, senzorii PM optici ofera o performanta comparabila cu cea a echipamentelor gravimetrice dar la o fractiune din pret. Un alt avantaj major e ca acesti senzori se pot folosi in mod automat, au o durata de viata lunga si nu necesita costuri de mentenanta in timpul utilizarii.

Senzori electrochimici pentru gaze: functioneaza in mod asemanator unei baterii: senzorul este format dintr-un mic rezervor cu un electrolit special in care sunt introdusi electrozi. Rezervorul este inchis cu o membrana poroasa care mentine electrolitul dar lasa sa intre aerul. Electrolitul este astfel ales incat sa reactioneze cu gazul tinta. Cand gazul tinta patrunde in senzor apare astfel un curent electric care este cules de electrozi. Intensitatea curentului este direct proportionala cu concentratia de gaz. La acest sistem electrochimic se adauga un amplificator extrem de sensibil care sa extraga informatiile date de curentul foarte mic, fara a fi perturbat de zgomot sau variatii de caldura. Aceasta tehnologie poate fi adaptata pentru un numar mare de gaze la costuri rezonabile, dar are si dezavantaje: celulele electrochimice, ca si o baterie comuna, se vor coroda dupa un timp iar pe durata de utilizare exista o curba de sensibilitate care scade de la capacitate maxima la capacitate redusa si apoi la incapacitate de functionare, pe masura ce electrozii se consuma. Alt dezavantaj este sensibilitatea la mai multe gaze, pe langa gazul tinta. Cu toate acestea, tehnologia electrochimica este extrem de mult folosita datorita avantajelor pe care le ofera.

Senzori cu semiconductori: au la baza o tehnologie fiabila, care foloseste un material poros, semiconductor, de obicei un oxid metalic, dispus sub forma unui strat subtire pe un substrat incalzit cu un filament electric. Cand sistemul este alimentat, filamentul electric va ridica temperatura stratului semiconductor la cateva sute de grade. Daca aerul care patrunde in zona poroasa este incarcat cu diferite substante va avea loc dezintegrarea acestora sub actiunea temperaturii ridicate si ca rezultat modificarea conductivitatii electrice a stratului de oxid. Expus la un aer curat senzorul va manifesta o rezistenta electrica mare care scade odata ce aerul este contaminat. Prin alegerea temperaturii, a materialului semiconductor si a geometriei senzorului se poate obtine un raspuns accentual la anumite substante chimice si astfel determinarea cu o exactitate rezonabila a unui gaz tinta. Acesti senzori se folosesc si la detectia compusilor organici volatili, fara a putea determina compozitia calitativa a aerului:

Senzori optici pentru gaze: folosesc proprietatile unor gaze de a absorbi lumina de o anumita lungime de unda. Ca exemplu, un senzor pentru CO2 va folosi lumina infrarosie pulsata care parcurge o incinta incarcata cu aerul de verificat. La capatul incintei un detector optic va masura atenuarea luminii infrarosii emise. Cu cat atenuarea este mai mare, concentratia de gaz este mai mare si se poate stabili o formula care sa determine cu o acuratete foarte buna concentratia de gaz din aer.

Exista multe alte tehnologii folosite in masurarea calitatii aerului. Pentru o buna informare in timp real si o capacitate reala de identificare a factorilor de poluare, ramane necesitatea de a avea date in timp real. Nu toate tehnologiile folosite in prezent pot oferi acest lucru, unele necesitand timpi de procesare de pana la 24 de ore. Datele prezentate pe acest site sunt date in timp real, culese de la o retea extinsa de senzori instalati pe teritoriul României.