评估东地中海地区用于颗粒物质量浓度、个人暴露量及体内剂量测定的低成本传感器：它们能否成为高效的替代方案？

《Journal of Aerosol Science》：Evaluating low-cost sensors for particle mass concentrations, personal exposure and internal dose characterization at Eastern Mediterranean sites: Can they stand as efficient alternatives?

本研究评估了Bluesky和PurpleAir两种低成本传感器在PM10和PM2.5监测及剂量计算中的性能，发现两者在冬季（高颗粒浓度）校正后误差较小，但撒哈拉事件期间均存在显著低估（Bluesky MAE达22.1 μg/m3），且传感器对粗颗粒（PM10）和细颗粒（PM2.5）的响应存在差异，需结合环境条件（温湿度）进行校准以提高剂量评估准确性。

　　空气质量监测技术在近年来得到了显著发展，尤其是在低成本传感器的应用方面。这些传感器因其价格亲民、易于部署和高时间分辨率而受到广泛关注。本研究重点评估了两种低成本空气质量监测设备——Bluesky和PurpleAir——在不同环境条件下对颗粒物浓度的监测效果，以及它们在个人暴露评估和剂量计算中的适用性。通过将原始传感器数据与参考仪器测量的浓度进行对比，并结合相对湿度等环境因素进行校正，研究者试图了解这些设备在不同季节和不同污染源条件下的表现。

研究结果显示，Bluesky在冬季表现出更佳的性能，特别是在加热排放增多的环境中，其监测精度显著提高。然而，在撒哈拉尘暴期间，Bluesky在PM10浓度测量上出现了较大的偏差，这可能与其对较粗颗粒物（大于2.5微米）的测量能力不足有关。相比之下，PurpleAir在加热期间能够较为准确地反映PM2.5的变化趋势，但其在撒哈拉尘暴和混合城市条件下的表现较差，未能有效捕捉颗粒物浓度的波动。这些发现表明，不同设备在不同环境条件下可能表现出截然不同的性能，因此需要根据具体应用场景选择合适的设备。

空气质量监测对于评估公众健康风险至关重要。颗粒物进入人体呼吸道后，根据其大小和物理化学特性，会沉积在不同的区域，如上呼吸道、气管支气管区和肺泡间质区。这些沉积的颗粒物可能会引发一系列健康问题，包括呼吸系统疾病、心血管疾病和癌症等。因此，准确的空气质量监测不仅有助于评估污染水平，还能为公众健康防护提供科学依据。

本研究中使用的参考仪器，如Beta射线吸收监测仪，能够提供高精度的颗粒物浓度数据。然而，这些仪器通常成本较高，且需要专业知识进行操作和维护。低成本传感器虽然在价格和可及性方面具有优势，但在不同环境条件下可能需要额外的校正步骤，以减少测量误差并提高数据准确性。通过结合相对湿度等环境参数进行校正，研究者发现Bluesky和PurpleAir的监测数据在某些条件下得到了显著改善，但仍有较大的偏差。

在具体应用中，研究者对两种设备进行了校正，并将其数据应用于一个成年人的剂量模拟中。模拟结果表明，Bluesky在冬季和加热排放条件下能够较为准确地估计颗粒物沉积剂量，但在撒哈拉尘暴期间表现不佳。PurpleAir则在加热条件下表现出较高的相关性，但在撒哈拉尘暴和混合城市条件下的表现较差。这些结果强调了在使用低成本传感器进行个人暴露评估时，必须考虑其在不同环境条件下的性能差异，并采取相应的校正措施。

此外，研究还发现，不同季节和不同污染源对传感器性能的影响较大。例如，在冬季，由于加热排放导致颗粒物浓度较高，传感器的响应能力有所提高。而在夏季，由于相对湿度较高，传感器的测量误差可能增加。因此，校正方法需要根据具体的环境条件进行调整，以确保数据的准确性和可靠性。

总的来说，本研究揭示了低成本传感器在空气质量监测和个人暴露评估中的潜力，同时也指出了其在特定环境条件下的局限性。通过合理的校正方法和对环境因素的综合考虑，这些传感器可以为公众健康监测提供有价值的补充数据。然而，为了确保监测结果的准确性，必须结合参考仪器进行校正，并充分考虑环境条件对传感器性能的影响。未来的研究可以进一步探索更高效的校正方法，以提高低成本传感器在各种环境条件下的适用性和准确性。