Calibração de sensores de baixo custo para monitoramento da qualidade do ar no Distrito Federal

Abstract

O monitoramento da qualidade do ar é importante, pois a poluição do ar tem um impacto direto na saúde humana. Sensores de baixo custo ampliam novas possibilidades de monitoramento da qualidade do ar. Seu desempenho, permite uma nova estratégia de aproximação e acesso aos dados pela população e alta aplicabilidade nos processos de gestão para a área de saúde e meio ambiente. Situações críticas, que não podem ser vistas com abordagens convencionais (redes tradicionais de monitoramento da qualidade do ar), tem a possibilidade de serem rapidamente gerenciadas por uma rede ampla de sistemas portáteis com sensores. Assim, a presente pesquisa teve como objetivo a calibração e validação de sensores de baixo custo. Consequentemente, foram escolhidas áreas piloto outdoor, na região central de Brasília e pontos indoor para avaliação comparativa de performance dos sensores. Foi utilizada a metodologia de injeção volumétrica de CO a 99,999% em um box de teste de gases, com dois sensores MiCS -5521 (CO/VOC), sendo um com vida útil reduzida e o outro novo. Adotou-se o número de dez injeções para cada volume (de 1 ml a 6 ml), gerando uma média com maior intervalo de confiança para cada sensor. Os resultados da regressão linear da resistência (Ohms) x volume injetado (ml), demonstraram que são sensores que apresentam forte correlação (r > 0,8) e relação inversa na interação dessas duas variáveis, com boa precisão de medição, quando comparados a referência do datasheet do fabricante. Constatou-se que eles sofrem interferência de sensibilidade cruzada com partículas de álcool e variação de umidade, sendo variáveis que necessitam de tratamento sistemático para o monitoramento. Os resultados dos levantamentos outdoor apresentaram níveis elevados de CO (ppm) na região da Rodoviária de Brasília, considerada área de grande fluxo de veículos automotores do DF. Para as análises indoor, os níveis analisados se apresentaram dentro dos limites toleráveis na CONAMA 03. Por último, foi construído um sistema de gestão geoespacial dos dados de poluição gerados pelos sensores de baixo custo, por meio da plataforma ArcGis Server e linguagem Flex. Este painel teve como objetivo divulgação dos dados para a população em geral bem como poder servir de auxílio às formulações de políticas públicas, no sentido de tecnologia ambiental alternativa, com a possibilidade de entendimento da dispersão dos poluentes e panoramas dinâmicos de monitoramento da qualidade do ar, com maior amplitude espaço-temporal. __________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Monitoring air quality is important because air pollution has a direct impact on human health. Low cost sensors extend new possibilities for monitoring of air quality.Its performance allows a new approach strategy and access to data by population and high applicability in the management processes for healthcare and the environment. Critical situations, which can not be seen with conventional approaches (traditional networks monitoring air quality), has the possibility of being quickly managed by an extensive network of portable systems with sensors. The present study aimed to the calibration and validation of low-cost sensors. Consequently, outdoor pilot areas were chosen in central Brasilia and indoor points for benchmarking performance of the sensors. The methodology of volumetric injection of CO 99.999% was used in a box of test gases, with two MiCS -5521 sensors (CO/VOC), one with low and another new life. We adopted the number five injections for each volume (1 ml to 6 ml), generating a greater average confidence interval for each sensor. The results of linear regression of resistance (Ohms) versus injected volume (ml), demonstrated that they are sensors that exhibit strong correlation (r > 0.8) and an inverse relationship in the interaction of these two variables with good precision measurement when compared to reference manufacturer's datasheet. It was found that they suffer interference from cross-sensitivity to alcohol particles and moisture variation, with variables that require systematic treatment monitoring. The results of the surveys showed elevated outdoor levels of CO (ppm) in the region of Brasilia highway, considered an area of great flux of vehicles in the District. For indoor analyzes, analyzed the levels were within tolerable limits in CONAMA 03. Finally, we built a system for geospatial data management of pollution generated by low cost sensors, through the ArcGIS Server platform and Flex language. This panel aimed to disseminate the data to the general population as well as to serve the assistance formulations of public policy, to alternative environmental technology, with the possibility of understanding the dispersion of pollutants and dynamic panoramas monitoring air quality with greater spatial and temporal scale.