निरंतर प्रकाश प्रकीर्णन सेंसर, एवी का उपयोग करके एकत्र किए गए मापों की तुलना 1 जून से 30 जून 2015 के बीच अमेरिकी दूतावास और चीनी सरकार द्वारा गणना किए गए संदर्भ बीएएम डेटा का उपयोग करके किए गए मापों से की गई थी। इस जांच का उद्देश्य 2.5 माइक्रोमीटर (µm) से कम के वायुगतिकीय व्यास वाले हवाई कणों की द्रव्यमान सांद्रता को मापने में एवी सेंसर की सटीकता और परिशुद्धता का विश्लेषण करना था। एवी सेंसर और बीएएम सेंसर द्वारा किए गए पीएम2.5 माप क्रमशः 0.96 और 0.83 की दैनिक और प्रति घंटा सहसंबंध दक्षता के साथ अच्छी तरह से सहसंबंधित पाए गए। इस प्रकार, पीएम 2.5 की वास्तविक समय निरंतर निगरानी में तैनाती के लिए एवी और बीएएम सही हैं।

सभी उपकरण चाओयांग जिले, बीजिंग में संचालित किए गए थे। BAM के डेटा को संयुक्त राज्य दूतावास में मापा गया, जो 55 अंजियालौ रोड पर स्थित है। एवी से अमेरिकी दूतावास सेंसर के बीच की दूरी लगभग 0.5 किमी है। एवी डिटेक्टर एक आवासीय क्षेत्र के सामने 20 मीटर की ऊंचाई वाली बालकनी पर स्थित था, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि सेंसर द्वारा एकत्र किया गया डेटा ऑटोमोटिव यातायात प्रदूषण से प्रभावित न हो।

30 दिनों की कुल माप अवधि के लिए 1 जून (18:00) से 30 जून 2015 (15:00) तक निगरानी की गई। PM2.5 सांद्रता में उच्च भिन्नता और आर्द्रता के स्तर में विविधता के कारण जून के दौरान PM2.5 की सांद्रता की निगरानी की गई थी।

डेटा की तुलना करने के लिए एक मात्रात्मक विधि का उपयोग समय श्रृंखला प्लॉट का उपयोग करके डेटा की सटीकता का एक दृश्य अर्थ प्राप्त करने के लिए किया गया था, जैसा कि चित्र 1 और 2 में दिखाया गया है। औसत PM2.5 सांद्रता की गणना हर एक घंटे में दर्ज किए गए डेटा से की गई। दोनों उपकरणों के बीच दर्ज की गई PM2.5 सांद्रता थोड़ी भिन्न थी। यह दोनों उपकरणों के बीच अलग-अलग पता लगाने के तरीकों के कारण है, क्योंकि एवी ने प्रकाश प्रकीर्णन का उपयोग किया और बीएएम ने बीटा किरण प्रकीर्णन का उपयोग किया। इसके अलावा, AV और BAM का प्रतिक्रिया समय अलग-अलग है, जिसमें AV को हर एक सेकंड में एकाग्रता रिकॉर्ड करने के लिए सेट किया गया था, जबकि BAM प्रति घंटा डेटा रिकॉर्ड करता है।

कुल 694 डेटा पॉइंट कैप्चर किए गए। जबकि औसत PM2.5 द्रव्यमान सांद्रता 0 और 250µg/m3 के बीच वितरित की गई थी, AV और BAM के लिए एक समान सांद्रता प्रवृत्ति दिखाई गई है।

चित्र 1: AV और BAM (अमेरिकी दूतावास) का उपयोग करके प्रति घंटा औसत PM2.5 की समय श्रृंखला
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चित्र 2: AV और BAM (चीनी सरकार, कृषि प्रदर्शनी केंद्र) का उपयोग करके प्रति घंटा औसत PM2.5 की समय श्रृंखला

एवी और बीएएम से सांद्रता की तुलना करने के लिए दो सांख्यिकीय विश्लेषणों का उपयोग किया गया था। एक को दो उपकरणों के बीच प्रति घंटा अंतर की पूर्ण एकाग्रता और प्रतिशत दोनों के रूप में तुलना करना था और दूसरा एक रैखिक प्रतिगमन विश्लेषण का उपयोग करके एवी की बीएएम से तुलना करना था।

सापेक्ष अंतर की गणना अमेरिकी दूतावास से पूर्ण अंतर और एकाग्रता मूल्य को विभाजित करके की जा सकती है। अमेरिकी दूतावास और एवी सेंसर से औसत दैनिक माप की तुलना करने पर, प्रतिशत अंतर 13.9%पाया गया, जो एक उत्कृष्ट सहसंबंध को इंगित करता है क्योंकि प्रकाश बिखरने वाले उपकरण की औसत त्रुटि का अनुमान लगाया जाता है (मोलेनार, एनडी) के अनुसार लगभग 30% से 40% होना। सापेक्ष अंतर PM2.5 एयरोसोल मापदंडों की प्राकृतिक परिवर्तनशीलता और AV सेंसर की प्रकीर्णन दक्षता के कारण हैं। स्थानिक अंतर मापों के बीच अंतर में एक अतिरिक्त योगदान है। (उन कारकों का संदर्भ लें जो PM2.5 माप को प्रभावित करते हैं)

जबकि AV और BAM के बीच प्रति घंटा सापेक्ष अंतर 16.1%पाया जाता है। यदि आप आउटलेर्स की उपेक्षा करते हैं, तो उच्च सटीकता प्राप्त की जा सकती है, विशेष रूप से बहुत कम एकाग्रता स्तर (<8 µg/m3) में। एकाग्रता का स्तर जितना कम होगा, अनिश्चितता उतनी ही अधिक होगी।

रैखिक प्रतिगमन विश्लेषण का उद्देश्य सांद्रता की एक श्रृंखला में AV और BAM के संगत मापों के बीच संबंध का पता लगाना है। प्रतिगमन प्रक्रिया संबंध का वर्णन करने के लिए "सर्वोत्तम" उपलब्ध सीधी रेखा निर्धारित करती है और प्रतिगमन गुणांक डेटा के सहसंबंध की व्याख्या करता है। चित्र X प्रतिगमन आरेख की तुलना दिखाता है।

AV और BAM के बीच औसत दैनिक माप के सहसंबंध वर्ग का औसत गुणांक (r2) 0.959पाया गया। ढलान 0.9067 था और औसत अवरोधन 4.6644था। दैनिक मापों के बीच समझौता बहुत अच्छा है क्योंकि ढलान 1 के करीब है और r2 0.9 से अधिक है।

हालाँकि, प्रति घंटा माप के आधार पर, ढलान लगभग 0.822 है और r2 0.83है, चित्र 4 के अनुसार। यद्यपि प्रति घंटा डेटा दैनिक माप की तुलना में एक-पर-एक अनुपात से अधिक विचलित होता है, 0.83 का आर2 एवी और बीएएम की सांद्रता के बीच एक मजबूत संबंध को इंगित करता है।

जबकि चीनी सरकार के डेटा और AV के बीच सहसंबंध 0.93के मान के साथ एक उच्च r2 दिखाता है, डेटा कम ढलान (0.83) के साथ एक अनुपात रेखा से अधिक विचलन करता है ) और एक उच्चतर अवरोधन (9.54)।

चित्र तीन। औसत दैनिक अमेरिकी दूतावास बीएएम डेटा बनाम एवी डेटा की रैखिक प्रतिगमन लाइनें

चित्र 4. औसत प्रति घंटा अमेरिकी दूतावास बीएएम डेटा बनाम एवी डेटा की रैखिक प्रतिगमन लाइनें

चित्र 5. औसत दैनिक चीनी सरकारी डेटा बनाम एवी डेटा की रैखिक प्रतिगमन रेखाएँ

तालिका नंबर एक। कण प्रकाश प्रकीर्णन और बीटा किरण प्रकीर्णन की तुलना

यह शोध और आंकड़े बताते हैं कि कैलिब्रेटेड लाइट स्कैटरिंग डिटेक्शन डिवाइस, एयर विज़ुअल सेंसर, PM2.5 एकाग्रता स्तरों की निगरानी के लिए एक वैकल्पिक उपकरण के रूप में उपयोगी है। एयर विज़ुअल सेंसर की अपेक्षाकृत कम लागत के बावजूद, वर्तमान अध्ययन के नतीजे बताते हैं कि एयर विज़ुअल माप बीएएम की तुलना में (आर 2 = 0.959) के साथ काफी सटीक हैं, हालांकि एयर विज़ुअल सेंसर अभी भी कारकों से प्रभावित हो सकता है जैसे कण विशेषताओं में परिवर्तन.

संदर्भ:

जॉन वी. मोलेनार. PM2.5 द्रव्यमान माप का सैद्धांतिक विश्लेषण द्वारा। नेफेलोमेट्री. वायु संसाधन विशेषज्ञ, इंक.