การวัดที่รวบรวมโดยใช้เซ็นเซอร์กระจายแสงแบบต่อเนื่อง AV ถูกนำมาเปรียบเทียบกับการวัดที่ทำโดยใช้ข้อมูล BAM อ้างอิง ซึ่งคำนวณโดยสถานทูตสหรัฐฯ และรัฐบาลจีน ระหว่างวันที่ 1 มิถุนายนถึง 30 มิถุนายน 2015 จุดมุ่งหมายของการตรวจสอบนี้คือเพื่อวิเคราะห์ความแม่นยำและความแม่นยำของเซ็นเซอร์ AV ในการวัดความเข้มข้นของมวลของอนุภาคในอากาศที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตามหลักอากาศพลศาสตร์น้อยกว่า 2.5 ไมโครเมตร (µm) การวัดค่า PM2.5 ที่ทำโดยเซ็นเซอร์ AV และเซ็นเซอร์ BAM พบว่ามีความสัมพันธ์กันอย่างดี โดยมีประสิทธิภาพความสัมพันธ์รายวันและรายชั่วโมงอยู่ที่ 0.96 และ 0.83 ตามลำดับ ด้วยเหตุนี้ AV และ BAM จึงเหมาะสมสำหรับการปรับใช้ในการตรวจสอบ PM 2.5 อย่างต่อเนื่องแบบเรียลไทม์

เครื่องมือทั้งหมดใช้งานในเขตเฉาหยาง ปักกิ่ง ข้อมูลจาก BAM วัดที่สถานทูตสหรัฐอเมริกา ซึ่งตั้งอยู่ที่ 55 ถนน Anjialou ระยะห่างระหว่าง AV ถึงเซ็นเซอร์สถานทูตสหรัฐอเมริกาคือประมาณ 0.5 กม. เครื่องตรวจจับ AV ตั้งอยู่ที่ระเบียงสูง 20 เมตร หันหน้าไปทางย่านที่อยู่อาศัย เพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลที่เซ็นเซอร์รวบรวมจะไม่ได้รับผลกระทบจากมลภาวะจากการจราจรของรถยนต์

การติดตามผลดำเนินการตั้งแต่วันที่ 1 มิถุนายน (18:00 น.) ถึงวันที่ 30 มิถุนายน 2558 (15:00 น.) โดยมีระยะเวลาการวัดรวม 30 วัน มีการติดตามความเข้มข้นของ PM2.5 ในช่วงเดือนมิถุนายน เนื่องจากความเข้มข้นของ PM2.5 มีความแปรผันสูงและระดับความชื้นที่หลากหลาย

วิธีการเชิงปริมาณเพื่อเปรียบเทียบข้อมูลถูกนำมาใช้เพื่อให้เข้าใจถึงความแม่นยำของข้อมูลโดยใช้แผนภาพอนุกรมเวลา ดังแสดงในรูปที่ 1 และ 2 ความเข้มข้นของ PM2.5 เฉลี่ยคำนวณจากข้อมูลที่บันทึกทุกๆ หนึ่งชั่วโมง ความเข้มข้นของ PM2.5 ที่บันทึกระหว่างเครื่องมือทั้งสองมีความแตกต่างกันเล็กน้อย นี่เป็นเพราะวิธีการตรวจจับที่แตกต่างกันระหว่างเครื่องมือทั้งสอง เนื่องจาก AV ใช้การกระเจิงของแสง และ BAM ใช้การกระเจิงของรังสีเบตา นอกจากนี้ เวลาตอบสนองของ AV และ BAM จะแตกต่างกัน โดย AV ถูกตั้งค่าให้บันทึกความเข้มข้นทุกๆ หนึ่งวินาที ในขณะที่ BAM จะบันทึกข้อมูลรายชั่วโมง

รวบรวมจุดข้อมูลทั้งหมด 694 จุด แม้ว่าความเข้มข้นของมวล PM2.5 เฉลี่ยจะกระจายอยู่ระหว่าง 0 ถึง 250µg/m3 แต่ ก็แสดงแนวโน้มความเข้มข้นที่คล้ายกันสำหรับ AV และ BAM

รูปที่ 1: อนุกรมเวลาของ PM2.5 เฉลี่ยรายชั่วโมงโดยใช้ AV และ BAM (สถานทูตสหรัฐฯ)
​

รูปที่ 2: อนุกรมเวลาของ PM2.5 เฉลี่ยรายชั่วโมงโดยใช้ AV และ BAM (รัฐบาลจีน ศูนย์นิทรรศการการเกษตร)

ใช้การวิเคราะห์ทางสถิติสองรายการเพื่อเปรียบเทียบความเข้มข้นจาก AV และ BAM วิธีหนึ่งคือการเปรียบเทียบความแตกต่างรายชั่วโมงระหว่างเครื่องมือทั้งสองทั้งในรูปแบบความเข้มข้นสัมบูรณ์และเปอร์เซ็นต์ และสองคือการเปรียบเทียบ AV กับ BAM โดยใช้การวิเคราะห์การถดถอยเชิงเส้น

ความแตกต่างสัมพัทธ์สามารถคำนวณได้โดยการหารผลต่างสัมบูรณ์และค่าความเข้มข้นจากสถานทูตสหรัฐฯ จากการเปรียบเทียบการวัดค่าเฉลี่ยรายวันจากสถานทูตสหรัฐฯ และเซ็นเซอร์ AV พบว่าเปอร์เซ็นต์ความแตกต่างอยู่ที่ 13.9%ซึ่งบ่งชี้ถึงความสัมพันธ์ที่ดีเยี่ยมเนื่องจากมีการประมาณค่าข้อผิดพลาดโดยเฉลี่ยของอุปกรณ์กระจายแสง จะอยู่ที่ประมาณ 30% ถึง 40% ตาม (Molenar, nd) ความแตกต่างสัมพัทธ์เกิดจากความแปรปรวนตามธรรมชาติของพารามิเตอร์ละออง PM2.5 และประสิทธิภาพการกระจายตัวของเซ็นเซอร์ AV ความแตกต่างเชิงพื้นที่เป็นส่วนเสริมของความแตกต่างระหว่างการวัด (อ้างอิงปัจจัยที่ส่งผลต่อการวัดค่า PM2.5)

ในขณะที่ความแตกต่างสัมพัทธ์รายชั่วโมงระหว่าง AV และ BAM พบว่า 16.1% คุณสามารถขับเคลื่อนความแม่นยำที่สูงขึ้นได้หากคุณละเลยค่าผิดปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระดับความเข้มข้นที่ต่ำมาก (<8 µg/m3) ยิ่งระดับความเข้มข้นต่ำลง ความไม่แน่นอนก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย

วัตถุประสงค์ของการวิเคราะห์การถดถอยเชิงเส้นคือการสำรวจความสัมพันธ์ระหว่างการวัด AV และ BAM ที่สอดคล้องกันในช่วงความเข้มข้นต่างๆ ขั้นตอนการถดถอยจะกำหนดเส้นตรงที่ "ดีที่สุด" ที่มีอยู่สำหรับการอธิบายความสัมพันธ์ และค่าสัมประสิทธิ์การถดถอยจะอธิบายความสัมพันธ์ของข้อมูล รูปที่ X แสดงการเปรียบเทียบแผนภาพการถดถอย

ค่าสัมประสิทธิ์เฉลี่ยของสหสัมพันธ์กำลังสอง (r2) ของการวัดเฉลี่ยรายวันระหว่าง AV และ BAM พบว่าอยู่ที่ 0.959 ความชันคือ 0.9067 และการสกัดกั้นเฉลี่ยคือ 4.6644 ข้อตกลงระหว่างการวัดรายวันนั้นดีมากเนื่องจากความชันใกล้กับ 1 และ r2 เกิน 0.9

อย่างไรก็ตาม ตามการวัดรายชั่วโมง ความชันจะอยู่ที่ประมาณ 0.822 และ r2 คือ 0.83ตามรูปที่ 4 แม้ว่าข้อมูลรายชั่วโมงจะเบี่ยงเบนไปจากอัตราส่วนแบบหนึ่งต่อหนึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับการวัดรายวัน แต่ r2 ที่ 0.83 บ่งชี้ถึงความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างความเข้มข้นของ AV และ BAM

ในขณะที่ความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลจากรัฐบาลจีนและ AV แสดงค่า r2 สูง โดยมีค่า 0.93ข้อมูลเบี่ยงเบนมากกว่าจากเส้นอัตราส่วนแบบหนึ่งต่อหนึ่งมากกว่าด้วยความชันที่ต่ำกว่า (0.83 ) และจุดตัดที่สูงกว่า (9.54)

รูปที่ 3. เส้นการถดถอยเชิงเส้นของข้อมูล BAM สถานทูตสหรัฐฯ โดยเฉลี่ยรายวันเทียบกับข้อมูล AV

รูปที่ 4. เส้นการถดถอยเชิงเส้นของข้อมูล BAM สถานทูตสหรัฐฯ โดยเฉลี่ยรายชั่วโมง เทียบกับข้อมูล AV

รูปที่ 5. เส้นการถดถอยเชิงเส้นของข้อมูลรัฐบาลจีนโดยเฉลี่ยรายวันเทียบกับข้อมูล AV

ตารางที่ 1. การเปรียบเทียบการกระเจิงของแสงอนุภาคและการกระเจิงของรังสีบีตา

การวิจัยและตัวเลขนี้แสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์ตรวจจับการกระเจิงของแสงที่ได้รับการปรับเทียบแล้ว ซึ่งก็คือเซ็นเซอร์ Air Visual นั้นมีประโยชน์ในฐานะเครื่องมือทางเลือกในการตรวจสอบระดับความเข้มข้นของ PM2.5 แม้ว่าเซ็นเซอร์ Air Visual จะมีราคาค่อนข้างต่ำ แต่ผลจากการศึกษาครั้งนี้ชี้ให้เห็นว่าการวัด Air Visual มีความแม่นยำพอสมควร โดย (R2=0.959) เมื่อเปรียบเทียบกับ BAM แม้ว่าเซ็นเซอร์ Air Visual อาจยังคงได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงลักษณะของอนุภาค

อ้างอิง:

จอห์น วี. โมเลนาร์. การวิเคราะห์เชิงทฤษฎีของการวัดมวล PM2.5 โดย การตรวจไต ผู้เชี่ยวชาญด้านทรัพยากรทางอากาศ, Inc.