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Publicação
Construção de uma estação portátil de baixo custo para medição das concentrações de O3 e NO2
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
A qualidade do ar nas áreas urbanas é uma grande preocupação nas cidades modernas devido aos impactos significativos da poluição do ar na saúde pública, no ambiente global e na economia mundial. Actualmente já existem redes de monitorização da qualidade do ar implementadas nas grandes cidades a nível mundial, através de estações fixas que possuem analisadores de gases e partículas bastante robustos, mas estas informações referem-se ao local onde se encontra a estação, existindo assim uma restrição espacial, por exemplo na cidade de Lisboa existem 6 estações numa área com 100 km2, isso dá 0,06 estações por km2, além de que estas estações são extremamente caras, consideradas high cost. Com estas limitações a monitorização da poluição do ar numa área mais ampla não é viável, a solução ideal é aumentar o número de estações por km2 para cobrir mais área. Contudo actualmente recorre-se ao uso de sensores modernos de baixo custo e portáteis que cria oportunidades de recolher dados em zonas onde não existe controlo da qualidade do ar por parte das redes de monitorização e fornecer um mapa detalhado da poluição do ar. É então nesta linha de pensamento que se insere esta dissertação, que procura obter as informações quantitativas das concentrações dos gases poluentes em qualquer lugar usando um protótipo low cost, para os gases O3 (ozono de baixa altitude) e NO2 (um dos percursores do O3). A dissertação centra-se em dois objectivos, a construção de uma estação de qualidade do ar de baixo custo e acima de tudo que seja portátil, e por fim o teste da mesma no local de uma estação high cost. O protótipo final consiste numa placa de Arduíno que serve de interface entre o computador e os sensores utilizados, DHT22, MQ-131 e o MICS-4514, em que mede a temperatura ambiente (T), a humidade relativa (HR) e as emissões de ozono (O3) e dióxido de azoto (NO2). Ao longo da dissertação serão disponibilizadas as informações para que qualquer pessoa consiga construir uma estação low cost e portátil de monitorização de qualidade do ar. O preço de todos os componentes que integram o protótipo é de 92 €, e a caixa tem um peso inferior a 1 kg. Para se testar o funcionamento da estação já construída, colocou-se o protótipo numa estação de referência nacional da Comissão de Coordenação e Desenvolvimento Regional de Lisboa e Vale do Tejo, situada na rotunda de Entrecampos, Lisboa, para ser feito uma comparação dos sensores low cost (menos de 500 €) vs. high cost (mais de 10000 €). A campanha de monitorização durou cerca de 1 semana e meia, onde cerca de 864 dados foram comparados. Os resultados finais indicam que os sensores não são adequados para substituir uma estação high cost, mas poderão ser utilizados para realizar medições rudimentares, isto é, são bons o suficiente para indicar se existe um aumento ou uma diminuição da concentração dos gases poluentes em estudo.
Air quality in urban areas is a major concern in modern cities due to the significant impacts of air pollution on public health, the global environment and the world economy. There are currently air quality monitoring networks implemented in large cities worldwide, through fixed stations that have very robust gas and particle analyzers, but this information refers to where finds the station, thus having a spatial restriction, for example in the city of Lisbon there are 6 stations in an area with 100 km2, this gives 0.06 stations per km2, besides that these stations are extremely expensive, considered high cost. With these limitations monitoring air pollution in a wider area is not feasible, the ideal solution is to increase the number of stations per km2 to cover more area. However, the use of modern low-cost and portable sensors is currently used that creates opportunities to collect data in areas where there is no control of air quality by monitoring networks and provide a detailed map of air pollution. then in this line of thought that this dissertation is inserted, which seeks to obtain quantitative information of the concentrations of polluting gases anywhere using a low-cost prototype, for gases O3 (low altitude ozone) and NO2 (one of the O3 precursors). The dissertation focuses on two objectives, the construction of a low-cost air quality station and above all that is portable, and ultimately the test of it on site of a high cost station. The final prototype consists of an Arduíno plate that serves as an interface between the computer and the sensors used, DHT22, MQ-131 and mics-4514, in which it measures room temperature (T), relative humidity (HR) and ozone (O3) and nitrogen dioxide (NO2) emissions. Throughout the dissertation will be available the information so that anyone can build a low cost and portable air quality monitoring station. The price of all components that integrate the prototype is 92 €, and the box has a weight less than 1 kg. To test the operation of the station already built, the prototype was placed in a national reference station of the Regional Coordination and Development Commission of Lisbon and Tagus Valley, located at the roundabout of Entrecampos, Lisbon, to be made a comparison of low cost sensors (less than 500 €) vs. high cost (more than €1,000). The monitoring campaign lasted about 1 and a half weeks, where about 864 data were compared. The final results indicate that the sensors are not suitable to replace a high cost station, but can be used to perform rudimentary measurements, that is, they are good enough to indicate whether there is an increase or decrease in concentration of the polluting gases under study.
Air quality in urban areas is a major concern in modern cities due to the significant impacts of air pollution on public health, the global environment and the world economy. There are currently air quality monitoring networks implemented in large cities worldwide, through fixed stations that have very robust gas and particle analyzers, but this information refers to where finds the station, thus having a spatial restriction, for example in the city of Lisbon there are 6 stations in an area with 100 km2, this gives 0.06 stations per km2, besides that these stations are extremely expensive, considered high cost. With these limitations monitoring air pollution in a wider area is not feasible, the ideal solution is to increase the number of stations per km2 to cover more area. However, the use of modern low-cost and portable sensors is currently used that creates opportunities to collect data in areas where there is no control of air quality by monitoring networks and provide a detailed map of air pollution. then in this line of thought that this dissertation is inserted, which seeks to obtain quantitative information of the concentrations of polluting gases anywhere using a low-cost prototype, for gases O3 (low altitude ozone) and NO2 (one of the O3 precursors). The dissertation focuses on two objectives, the construction of a low-cost air quality station and above all that is portable, and ultimately the test of it on site of a high cost station. The final prototype consists of an Arduíno plate that serves as an interface between the computer and the sensors used, DHT22, MQ-131 and mics-4514, in which it measures room temperature (T), relative humidity (HR) and ozone (O3) and nitrogen dioxide (NO2) emissions. Throughout the dissertation will be available the information so that anyone can build a low cost and portable air quality monitoring station. The price of all components that integrate the prototype is 92 €, and the box has a weight less than 1 kg. To test the operation of the station already built, the prototype was placed in a national reference station of the Regional Coordination and Development Commission of Lisbon and Tagus Valley, located at the roundabout of Entrecampos, Lisbon, to be made a comparison of low cost sensors (less than 500 €) vs. high cost (more than €1,000). The monitoring campaign lasted about 1 and a half weeks, where about 864 data were compared. The final results indicate that the sensors are not suitable to replace a high cost station, but can be used to perform rudimentary measurements, that is, they are good enough to indicate whether there is an increase or decrease in concentration of the polluting gases under study.
Descrição
Tese de mestrado integrado, Engenharia de Energia e Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019
Palavras-chave
Monitorização da qualidade do ar Poluição Sensores electroquímicos Estação de referência Entrecampos Teses de mestrado - 2019