Applicability of the Use of Low-cost Electrochemical Sensors as an Alternative in 8 Air Quality Measurement: Case Pm2.5

Authors

DOI:

https://doi.org/10.20983/culcyt.2024.1.2.2

Keywords:

contaminación atmosférica, salud pública, parámetro, estadística, meteorología

Abstract

He authors of this study seek to evaluate the applicability of low-cost electrochemical sensors as an alternative in air quality for PM2.5. The study was based on two phases, the first with the objective of exposing the description and operation of the reference equipment (Teledyne T640) and the low-cost electrochemical sensors (Plantower PMS7003, Plantower PMSA003, Honeywell HPMA115SO, Sensirion SPS30 and Panasonic SN-GCJA5). The second phase focuses on specifying the site and measurement dates of the reference equipment and sensors, as well as presenting the details of the organization of the data obtained and validated for subsequent analysis with different descriptive statistical tools. The five sensors studied proved to be appropriate for PM2.5 measurement, however, in the statistical analysis they presented regular R2 values, thus indicating uncertainty in the reported data. It is considered that low-cost sensors can become an important tool in the function of complementing the current air quality monitoring networks, but for the moment they can only be used for indicative evaluations.

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Author Biographies

Yeimer Danian León Salas, Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D. C., Colombia

José Alejandro Murad Pedraza, Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Full time professor, Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D. C., Colombia

References

F. Ballester, “Contaminación atmosférica, cambio climático y salud”, Rev Esp Salud Pública, vol. 79, n.° 2, pp. 159-175, mar.-abr. 2005.

M. Romero, F. Diego y M. Álvarez, “La contaminación del aire: su repercusión como problema de salud”, Rev Cubana Hig Epidemiol, vol. 44, n.° 2, pp. 1-14, 2006.

J. A. Rosales-Castillo, V. M. Torres-Meza, G. Olaiz-Fernández y V. H. Borja-Aburto, “Los efectos agudos de la contaminación del aire en la salud de la población: evidencias de estudios epidemiológicos”, Salud Pública Méx., vol. 43, n.º 6, pp. 544-555, 2001, disponible en: https://www.scielosp.org/pdf/spm/2001.v43n6/544-555/es.

A. Quijano, M. J. Quijano y J. A. Henao, “Caracterización fisicoquímica del material particulado-fracción respirable PM2.5 en Pamplona-Norte de Santander-Colombia”, Bistua, vol. 8, n.° 1, pp. 1-20, en.-jun. 2010.

N. Castell et al., “Can commercial low-cost sensor platforms contribute to air quality monitoring and exposure estimates?”, Environ Int, vol. 99, pp. 293-302, feb. 2017, doi: 10.1016/j.envint.2016.12.007.

M. Gao, J. Cao y E. Seto, “A distributed network of low-cost continuous reading sensors to measure spatiotemporal variations of PM2.5 in Xi'an, China”, Environ Pollut, vol. 199, pp. 56-65, abr. 2015, doi: 10.1016/j.envpol.2015.01.013.

G. Miskell, J. Salmond y D. E. Williams, “Low-cost sensors and crowd-sourced data: Observations of siting impacts on a network of air-quality instruments”, Sci Total Environ, vol. 575, pp. 1119-1129, en. 2017, doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.09.177.

L. X. Roncancio, “Evaluación del desempeño de sensores de bajo costo como complemento para el monitoreo de la calidad del aire de Bogotá y como herramienta para la determinación del grado de exposición de una población caso de estudio”, tesis de magister en ingeniería ambiental, Universidad Nacional de Colombia., Bogotá D.C., 2019. [En línea]. Disponible en: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/77273

O. O. Flores, R. A. Cortez y V. I. Rosa, “Sistema telemático de monitoreo de calidad del aire en zonas remotas, utilizando técnicas IoT y big data: fase I. Estación IoT automatizada para el monitoreo de calidad del aire por contaminantes PM2.5 y PM10”, Universidad Tecnológica San Salvador, San Salvador, 2019. [En línea]. Disponible en: http://hdl.handle.net/11298/1144

Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, “Protocolo para el monitoreo y seguimiento de la calidad del aire. Manual de diseño de sistemas de vigilancia de la calidad del aire”, oct. 2010. [En línea]. Disponible en: https://www.minambiente.gov.co/wp-content/uploads/2021/06/Protocolo_Calidad_del_Aire_-_Manual_Diseno.pdf (accedido: mar. 10, 2024).

Y. Wang, J. Li, H. Jing, Q. Zhang, J. Jiang y P. Biswas, “Laboratory evaluation and calibration of three low-cost particle sensors for particulate matter measurement”, Aerosol Sci Technol, vol. 49, n.° 11, pp. 1063-1077, oct., 2015, doi: 10.1080/02786826.2015.1100710.

A. Clements y R. Vanderpool. (2019). Seminario web de herramientas y recursos de la EPA – FRM/FEM y sensores: Estrategias complementarias para determinar la calidad del aire ambiental. [Presentación]. Disponible en: https://espanol.epa.gov/system/files/documents/2021-10/102821-05p_10-15-2021-spanish-y1010-082521-frm-and-air-sensors_dec-2019-tools-webinar_508-tagged-1.pdf

K. K. Johnson, M. H. Bergin, A. G. Russell y G. S. W. Hagler, “Field Test of Several Low-Cost Particulate Matter Sensors in High and Low Concentration Urban Environments”, Aerosol Air Qual. Res., vol. 18, n.° 3, pp. 565-578, doi: 10.4209/aaqr.2017.10.0418.

Teledyne API, “Model T640 with NumaView™ Software”, T640 PM Mass Monitor, 2023. https://www.teledyne-api.com/products/particulate-instruments/t640 (accedido: mar. 27, 2024).

Aqicn, “Digital universal particle concentration sensor”, PMS7003 series data manual, 2016. https://aqicn.org/air/sensor/spec/pms7003-english-v2.5.pdf (accedido: mar. 27, 2024).

GoTronic, “Digital universal particle concentration sensor”, PMSA003 series data manual, 2016. https://www.gotronic.fr/pj2-pmsa003-series-data-manua-english-v2-5-2083.pdf (accedido: mar. 27, 2024).

Honeywell, “Particulate Matter Sensors”, HPM Series, 2019. https://sps.honeywell.com/us/en/products/advanced-sensing-technologies/healthcare-sensing/particulate-matter-sensors/hpm-series (accedido: mar. 27, 2024).

Sensirion, “Particulate Matter Sensor for Air Quality Monitoring and Control”, Datasheet SPS30, 2020. https://cdn.sparkfun.com/assets/2/d/2/a/6/Sensirion_SPS30_Particulate_Matter_Sensor_v0.9_D1__1_.pdf (accedido: mar. 10, 2024).

Panasonic Industry, “SN-GCJA5 Particulate Matter Laser Sensor”. Panasonic.com. https://na.industrial.panasonic.com/products/sensors/air-quality-gas-flow-sensors/lineup/laser-type-pm-sensor/series/123557/model/123559 (accedido: mar. 27, 2024).

Environmental Protection Agency (EPA). “Ambient Monitoring Technology Information Center (AMTIC)”. EPA.com. Accedido: mar. 27, 2024. [En línea]. Disponible en: https://www.epa.gov/amtic

Environmental Protection Agency (EPA), “List of Designated Reference and Equivalent Methods”, Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, Carolina del Norte, fecha de emisión: jun. 15, 2020.

L. F. Orellana, “Relación entre liderazgo y la motivación al logro de los estudiantes que participan en alguna agrupación estudiantil de las facultades de Ingeniería, Humanidades, Ciencias Jurídicas y Sociales y Ciencias Empresariales”, tesis de magister, Universidad Rafael Landívar, Guatemala de la Asunción, 2015. [En línea]. Disponible en: http://recursosbiblio.url.edu.gt/tesiseortiz/2015/05/83/Orellana-Luis.pdf

A. C. Bustos, “Efecto de la migración venezolana sobre el desempleo en Colombia: 2012-2019”, proyecto de grado para obtener el título de economista, Fundación Universitaria Los Libertadores, Bogotá, 2020. [En línea]. Disponible en: https://repository.libertadores.edu.co/server/api/core/bitstreams/da1a9d16-269e-42b1-98ca-9d446b4070a4/content

F. M. J. Bulot et al., “Long-term field comparison of multiple low-cost particulate matter sensors in an outdoor urban environment”, Sci Rep, vol. 9, n.° 1, pp. 74-97, may. 2019, doi: 10.1038/s41598-019-43716-3.

G. M. Polanco, “Prueba de Concepto de una Nueva Energía Renovable: La Inercia Térmica Noche-Día”, trabajo fin de máster, Universidad Politécnica de Cartagena, Cartagena, 2023. [En línea]. Disponible en: http://hdl.handle.net/10317/12782

H. Li et al., “Evaluation of the Performance of Low-Cost Air Quality Sensors at a High Mountain Station with Complex Meteorological Conditions”, Atmosphere, vol. 11, n.° 212, pp. 17 feb, 2020, doi: 10.3390/atmos11020212.

H.-Y. Liu, P. Schneider, R. Haugen y M. Vogt, “Performance Assessment of a Low-Cost PM2.5 Sensor for a near Four-Month Period in Oslo, Norway”, Atmosphere, vol.10, n.° 41, pp. 19, 2019, doi: 10.3390/atmos10020041.

H. Llinás y C. Rojas, Estadística descriptiva y distribuciones de probabilidad. Barranquilla, Colombia: Editorial Universidad del Norte, 2015.

Published

2024-04-30

How to Cite

León Salas, Y. D. ., & Murad Pedraza, J. A. (2024). Applicability of the Use of Low-cost Electrochemical Sensors as an Alternative in 8 Air Quality Measurement: Case Pm2.5. Cultura Científica Y Tecnológica, 21(1), 13–29. https://doi.org/10.20983/culcyt.2024.1.2.2