Método de muestreo

Todos los instrumentos fueron operados en el distrito de Chao Yang, Beijing. Los datos de BAM se miden en la Embajada de los Estados Unidos, que se encuentra en 55 Anjialou Road. La distancia entre el AV al sensor de la embajada de los Estados Unidos es de aproximadamente 2.5 km. El detector AV estaba ubicado en un balcón de 20 metros de altura, frente al área residencial, para garantizar que los datos recopilados por el sensor no se vieran afectados por la contaminación del tráfico automotriz.

El monitoreo se realizó desde el 1 de junio (18:00) hasta el 30 de junio de 2015 (15:00), para un período de medición total de 30 días. La concentración de PM2.5 se monitoreó durante junio debido a la alta variación de la concentración de PM2.5.

Resultados y discusión

Gráfico de series de tiempo de la concentración de PM2.5

Se usó un método cuantitativo para comparar datos para obtener una sensación visual de la precisión de los datos mediante el uso de un gráfico de series de tiempo, como se muestra en las Figura 1 y 2. La concentración promedio de PM2.5 se calculó a partir de los datos registrados cada hora. La concentración de PM2.5 registrada entre ambos instrumentos fue ligeramente diferente. Esto se debe a diferentes métodos de detección entre ambos instrumentos, ya que AV utilizó la dispersión de la luz y BAM utilizó la dispersión de rayos beta. Además, el tiempo de respuesta de AV y BAM es diferente, en el que AV se estableció para registrar la concentración cada segundo, mientras que BAM registra los datos por hora.

Se capturaron un total de 694 piezas de datos. La concentración de masa PM2.5 promedio se distribuyó entre 0 y 250 𝝁𝒈𝒎 - 𝟑. En general, hay una tendencia de concentración similar para AV y BAM.

Fig. 1: Serie temporal de PM2.5 promedio por hora utilizando el sensor AV y BAM (sensor de embajada de EE. UU.)

Fig. 2 Serie temporal de PM2.5 por hora utilizando el sensor AV y BAM (sensor del gobierno chino)

Correlación

Se utilizaron dos análisis estadísticos para comparar las concentraciones de AV y BAM. Una era comparar la diferencia por hora entre los dos instrumentos como una concentración absoluta y porcentaje. El segundo método, comparado con AV con BAM utilizando un análisis de regresión lineal.

Diferencia relativa

La diferencia relativa se puede calcular dividiendo la diferencia absoluta y el valor de concentración de la embajada de los Estados Unidos. Al comparar la medición diaria promedio de la embajada de los EE. UU. Y el sensor AV, se descubrió que la diferencia porcentual era 13.9%, que indica una excelente correlación ya que el error promedio del dispositivo de dispersión de luz se estima en aproximadamente el 30% al 40% según (Molenar, n.d.). Las diferencias relativas se deben a la variabilidad natural de los parámetros de aerosol PM2.5 y la eficiencia de dispersión del sensor AV. La diferencia espacial también contribuye a la diferencia entre las mediciones. (Consulte los factores que afectan las mediciones de PM2.5)
Mientras que la diferencia relativa por hora entre AV y BAM es 26.1%. Una mayor precisión se puede conducir si descuida valores atípicos como cualquier concentración por debajo de 20 𝝁𝒈𝒎 - 𝟑. Cuanto más bajo sea el nivel de concentración, mayor será la incertidumbre.

Regresión lineal

El propósito del análisis de regresión lineal es explorar la relación entre las mediciones correspondientes de AV y BAM en un rango de concentraciones. El procedimiento de regresión determina la "mejor" línea recta disponible para describir la relación y el coeficiente de regresión explica la correlación de los datos. La Figura X muestra una comparación del diagrama de regresión.

Se encontró que el coeficiente promedio de correlación al cuadrado (R2) de las mediciones diarias promedio entre AV y BAM 0.959. La pendiente fue 0.9067 y la intercepción promedio fue 4.6644. El acuerdo entre las mediciones diarias es muy bueno ya que la pendiente es cercana a 1 y R2 excede 0.9.

Sin embargo, según las mediciones por hora, la pendiente es aproximadamente 0.822 y R2 ​​es 0.83, según la Figura 4. Aunque los datos por hora se desvían más de la línea 1: 1 en comparación con las mediciones diarias, R2 de 0.83 indica una correlación bastante fuerte entre las concentraciones de AV y BAM.

Mientras que la correlación entre los datos del gobierno chino y AV muestra un alto R2, con un valor de 0.93, los datos se desvían más de la línea 1: 1 más con una pendiente más baja (0.83) y una intersección más alta (9.54).

Figura 3: Líneas de regresión lineal de los datos promedio de BAM de la embajada diaria de EE. UU. Versus los datos del sensor AV

Figura 4: Líneas de regresión lineal del promedio de datos BAM de la embajada de EE. UU. Versus los datos del sensor AV

Fig. 5: Líneas de regresión lineal de los datos promedio del gobierno chino y el gobierno versus los datos AV

Tabla 1. Comparación de la dispersión de la luz de las partículas y la dispersión de rayos beta

Conclusión

Esta investigación y cifras acompañantes ilustran que el dispositivo de detección de dispersión de luz calibrada, el AirVisual El sensor es útil como un instrumento alternativo para monitorear los niveles de concentración de PM2.5. A pesar del bajo costo del AirVisual sensor, los resultados del presente estudio sugieren que el AirVisual Las mediciones son razonablemente precisas, con (R2 = 0.83) en comparación con BAM, aunque el AirVisual El sensor aún puede estar influenciado por factores como los cambios en las características de las partículas.