Thiết bị đo ô nhiễm không khí di động

Ô nhiễm không khí đặt ra mối đe dọa lớn đối với sức khỏe cộng đồng, với Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) công bố hơn 4 triệu ca tử vong sớm trên toàn cầu mỗi năm do chất lượng không khí kém. Mặc dù vậy, đo lường toàn diện vẫn còn hạn chế. Tuy nhiên, một nhóm nghiên cứu của MIT hiện đang giới thiệu một thiết bị phát hiện ô nhiễm nguồn mở, giá cả phải chăng và di động cho phép mở rộng khả năng giám sát chất lượng không khí.

Được đặt tên là Flatburn, máy dò này được sản xuất thông qua công nghệ in 3D hoặc bằng cách đặt hàng các bộ phận rẻ tiền. Nhóm nhà nghiên cứu hiệu chỉnh và thử nghiệm với các máy tiên tiến và công bố công khai tất cả thông tin về thiết bị - cách xây dựng, sử dụng và diễn giải dữ liệu.

Carlo Ratti, giám đốc Phòng thí nghiệm Senseable City Lab của MIT, thông tin: “Mục tiêu là giúp các nhóm cộng đồng hoặc từng công dân ở bất kỳ đâu có thể đo lường mức độ ô nhiễm không khí tại địa phương, xác định nguồn gốc của nó và lý tưởng nhất là tạo ra vòng phản hồi với chính quyền và những bên liên quan để tạo ra các điều kiện sạch hơn”.

Simone Mora, nhà khoa học nghiên cứu tại Senseable City Lab và là đồng tác giả báo cáo trình bày chi tiết về quy trình thử nghiệm của máy quét: “Chúng tôi đã thực hiện một số thử nghiệm trên khắp thế giới và tinh chỉnh một bộ nguyên mẫu - với phần cứng, phần mềm và giao thức - nhằm đảm bảo dữ liệu chúng tôi thu thập là mạnh mẽ theo quan điểm khoa học môi trường”.

Thiết bị Flatburn là một phần của dự án lớn hơn, được gọi là City Scanner, sử dụng thiết bị di động để hiểu rõ hơn về cuộc sống đô thị. An Wang, nhà nghiên cứu tại Senseable City Lab, cho biết: “Hy vọng rằng với việc phát hành Flatburn mã nguồn mở, chúng tôi có thể thu hút các nhóm cơ sở, cũng như cộng đồng ở các nước kém phát triển hơn, tuân theo cách tiếp cận của chúng tôi và xây dựng cũng như chia sẻ kiến ​​thức”.

Khái niệm Flatburn tại Senseable City Lab bắt đầu từ khoảng năm 2017, khi một nhóm nhà nghiên cứu của MIT bắt đầu tạo mẫu thiết bị phát hiện ô nhiễm di động, ban đầu được triển khai trên đội xe chở rác ở Cambridge, Massachusetts.

Các máy dò chạy bằng pin và có thể sạc lại - từ nguồn điện hoặc bảng điều khiển năng lượng mặt trời - với dữ liệu được lưu trữ trên thẻ trong thiết bị có thể được truy cập từ xa. Phần mở rộng hiện tại của dự án liên quan đến việc thử nghiệm thiết bị ở Thành phố New York và khu vực Boston, bằng cách xem chúng hoạt động như thế nào so với các hệ thống phát hiện ô nhiễm đang hoạt động.

Tại New York, nhóm nhà nghiên cứu sử dụng 5 máy dò để thu thập 1,6 triệu điểm dữ liệu trong 4 tuần của năm 2021, làm việc với các quan chức bang để so sánh kết quả. Tại Boston, nhóm sử dụng mạng cảm biến di động, đánh giá thiết bị Flatburn dựa trên hệ thống hiện đại do Đại học Tufts triển khai cùng với một cơ quan nhà nước. Trong cả hai trường hợp, máy dò được thiết lập để đo nồng độ của vật chất dạng hạt mịn cũng như nitơ dioxit, trên diện tích khoảng 10 mét.

Vật chất đặc biệt mịn đề cập đến các hạt nhỏ thường liên quan đến vật chất cháy - từ các nhà máy điện, động cơ đốt trong trong ô tô và hỏa hoạn... Nhóm nghiên cứu phát hiện máy dò di động ước tính nồng độ hạt mịn thấp hơn một chút so với những thiết bị đã được sử dụng, nhưng có mối tương quan đủ mạnh để khi điều chỉnh điều kiện thời tiết và những yếu tố khác, thiết bị Flatburn có thể tạo ra kết quả đáng tin cậy.

Wang bình luận: “Sau khi theo dõi quá trình triển khai trong vài tháng, chúng tôi có thể tự tin nói rằng màn hình giá rẻ của chúng tôi sẽ hoạt động giống như như máy dò tiêu chuẩn. Chúng tôi có tầm nhìn lớn, nhưng vẫn phải đảm bảo dữ liệu thu thập là hợp lệ và được sử dụng cho các mục đích chính sách và quy định”.

Nhóm nhà nghiên cứu phát hiện việc sử dụng thiết bị này trong môi trường di động - trên ô tô - có nghĩa là chúng hiện sẽ có thời gian hoạt động là 6 tháng. Họ cũng xác định một loạt vấn đề tiềm ẩn mà mọi người sẽ phải giải quyết khi sử dụng máy dò Flatburn nói chung. Chúng bao gồm cái mà nhóm nghiên cứu gọi là “trôi”, tức sự thay đổi dần dần các chỉ số của máy dò theo thời gian; cũng như “lão hóa”, tức sự xuống cấp cơ bản hơn trong tình trạng vật lý của thiết bị.

Tuy nhiên, nhóm nhà nghiên cứu tin rằng thiết bị sẽ hoạt động tốt và họ đang cung cấp những hướng dẫn đầy đủ trong quá trình phát hành Flatburn dưới dạng công cụ mã nguồn mở. Điều đó thậm chí bao gồm hướng dẫn làm việc với chính quyền, cộng đồng và mọi bên liên quan để xử lý kết quả và cố gắng định hình hành động.

Simone Mora nhấn mạnh: “Điều rất quan trọng là phải tương tác với những cộng đồng, để cho phép họ phản ánh về các nguồn gây ô nhiễm. Fabio Duarte, nhà khoa học nghiên cứu chính tại Senseable City Lab, cho biết thêm: “Ý tưởng ban đầu của dự án là dân chủ hóa dữ liệu môi trường và đó vẫn là mục tiêu. Chúng tôi muốn mọi người có kỹ năng phân tích dữ liệu và tương tác với cộng đồng cũng như chính quyền”.