【微型感測器今晚如何找到臭味來源?】
文:李雨蓁 Lí Ú-chin
今晚的歸仁農地大火,已在21:30撲滅,延燒超過8公頃(比夢時代大)造成高雄全市惡臭。但不知道大家有沒有注意到環保局的新聞稿:全市都接獲通報,但「微型感測器數據最先出現高異常數值地區是北高雄阿蓮區,巡查人員到場發現是鄰近的台南市歸仁區。」這段話,其實顯示了「#智慧空汙治理」的潛力。
👉什麼是「微型感測器」呢?
這是一種可以監測溫度、濕度、PM2.5、PM10、總揮發有機物的小型感測器,並透過4G網路等不同通訊協定,3分鐘回傳一筆資料。相對而言,「微型感測器」偵測項目比「環保署測站」少,精密度較低,但站點密、回傳頻率高;然而,又比民間偵測器如「空氣盒子」嚴謹,經過工研院的實地與實驗室偵測與校正,並定期巡檢保養。
👉微形感測器的作用?
感測器偵測項目雖不多,但重點在於以量取勝的「大數據」、互相比對的「物聯網」,也就是透過大量感測器可以定位出污染源,透過時間變化可以偵測到移動趨勢,例如本次感測器從阿蓮開始傳出高讀值訊號,就顯示污染源在阿蓮或其上風處。
這些感測器從2017年開始建立50座,2018年再架設500座,2019年持續辦理增加750座,配合環保署建置空氣品質物聯網,可24小時監測空氣品質,減少空污稽查空窗期,一旦發現異常將可立即啟動通報與稽查,有效掌握污染來源,打擊不法。
👉除了感測器之外還有哪些偵測手段?
1.#移動監測車:
環保局現有2輛可移動多功能環境品質監測車,可同時偵測二氧化硫、臭氧、一氧化碳、懸浮微粒(PM10)、細懸浮微粒(PM2.5)、氮氧化物、碳氫化合物等空氣汙染物,可以機動配合重大汙染檢測,以及空品不良的緊急應變監測。
優點:兼具機動性和較完整偵測能力。
缺點:只有兩台,部署較慢,對於找不出源頭的大規模污染,較難快速定位偵測。
2.#可攜式氣體偵測器
消防隊、環保局配備有各類型多用途氣體偵測器,主要能偵測揮發性有機氣體(VOC)、硫化氫(H2S)、一氧化碳(CO)、可燃性氣體(LEL)及含氧量(O2)等多種毒性氣體。
優點:機動靈活,可提供較多點的偵測數據。
缺點:可偵測氣體種類與準確性較為受限。
3. #即時空氣污染物連續自動監測設施(Continuous Emission Monitoring Systems, CEMS)
裝在污染物排放煙囪內的自動監測設施,利用物理光學或化學感測器,換算污染物之濃度,並自動傳回環保局。自2015年11月開始,環保局在民間協助之下,將監測視覺化呈現曲線圖表,即時連線至市府「高雄市煙囪排放即時監測系統」網頁供查詢。
優點:具良好的敏感度,並可24小時連續即時監測。
缺點:法律並未要求所有工廠裝設。以高雄市為例,符合法規需設置CEMS者,有29家公私立工廠、共119根煙囪,而這119根煙囪的排放量,占全國總排放量的30%,為高雄市固定排放源的70%。然而,許多偷排量來自小型,甚至非法業者,防不勝防。另外,桃園市的台塑集團子公司華亞汽電,於2011年被查獲在中控室CEMS監控程式偽造正常數據,回傳環保局,為全國第一起遭查獲竄改CEMS案例,被罰補繳6.59億元空污費,相關人員依刑法判刑。而後,台塑集團的南亞塑膠桃園錦興廠、新北樹林廠,及台灣化纖雲林六輕海豐廠、嘉義新港廠,全因CEMS數據申報不實而遭開罰。
👉這麼多感測器,怎樣發揮更好作用?
好過日過去一直強調透過「生態民主」、「生態正義」、「生態經濟」的三大原則,建構安全、永續的環保政策,我們認為目前的偵測系統還有一些問題:
1. #做好維護與落實資訊公開
其實大家現在就可以看到微型感測器資訊網,然而其中有許多(大部分)偵測器是沒有數據的,包含最接近歸仁的那隻偵測器在內。然而,環保局看得到數據,是不是表示資料未整理上傳?或更新出了問題? 必須確保網站運作正常,才能做到資訊揭露!
2.#發揮物聯網與跨域治理作用
目前高雄的微型感測器僅限於境內,對於跨境污染必須另行聯繫確定,未來是否有可能建置國家級測站以外的微型偵測站網路,更好的偵測與稽查跨域污染事件,甚至結合風場系統做到提前預警,結合CEMS系統評估環境影響,甚至作為追究廠商責任的量化標準...這些是可以再強化的。
3.#空品不良預警機制
今天3Q 陳柏惟 在立法院質詢就提到,目前的「空品不良細胞廣播」是要國家測站AQI>200才會發布,但在缺乏國家級測站位置,污染超標的區域事件可能就不會被警示。地方政府的智慧空污系統能否發揮更好的警示效用,可以再檢討改進!
另外我想特別提醒,歸仁沙崙地區前幾天就頻頻傳出農地燃燒案件,台南消防隊也特別提醒民眾天氣乾燥、野草容易延燒,但仍發生此次事件。我們希望警消能盡快調查,釐清責任歸屬,並依法對犯人重罰求償!
濕空氣氣體常數 在 謝銘元:失敗並不可恥但要有用 Facebook 的最讚貼文
為什麼冬天呼吸道疾病容易傳染?(一方面是)因為飛沫飛得更遠。麻省理工物理教授呂迪亞.波茹以芭(Lydia Bourouiba)2014 年的研究。
我在某新浪網新聞看到這個。原始論文可以從 Google 學術搜尋取得全文,或者某個你或許知道的地方,詳見文末 Ref。
論文很長,因為學術要求不忘本,所以花費很多篇幅 include 先前該領域的文獻(流體物理——液滴、氣溶膠的方面以及流行病學的方面),還得一五一十說清楚她的實驗配置與資訊分析方法(以利他人複製檢查結論)。
但總之就是,教授她用高速攝影機的影像,透過電腦分析影像資料,研究了人打噴嚏之後,口沫會怎麼橫飛。
我直接殺到讓我自己恍然大悟的亮點:
為什麼冬天容易傳染各種飛沫傳染的疾病呢?說來簡單,因為冬天飛沫飛更遠。
去年我在 每日一冷〈為什麼雲不會掉下來〉那篇寫得不算精緻的文章裡,就涵蓋到解謎的所有關鍵而不自知。要多虧波茹以芭教授實際的觀測與分析,讓其中的物理更加一清二楚。
冬天環境空氣冷又乾,密度大。但從人肉色的肺裡出來的氣體,又溫又潮濕。我們都知道熱空氣的密度小,但其實濕度高的空氣密度也小——詳細理由是「道爾吞氣體分壓定率」:水的分子量 18 比空氣的 28.8 小。又溫又潮濕的噴嚏就輕上加輕,在相對重的冬天冷空氣中會上浮。
一口噴嚏中含有各種半徑的口沫液滴,大的液滴在高速運動中破裂為小液滴。因為空氣阻力與重力,液滴越大降落越快,液滴越小降落越慢。
物體的 #終端速度 估算公式為 v = √( 2W / (C.ρ.A) ),W 為重量,A為截面積,ρ為密度,C為與形狀有關的常數。若液滴半徑為 r,因為 W ∝ r³、A ∝ r²,因此 v ∝ √ r 。白話文,終端速度和半徑的平方根成正比。
於是極小的液滴在上升氣流中就不只不太會掉落,甚至會跟著氣流被往上帶。
於是,溫熱潮濕的噴嚏就形成了一朵雲。論文中稱為 cough cloud(但她實驗的對象確實是搔搔鼻子打噴嚏,並不是咳嗽)。冬天的室內便成為傳染病的溫床。
波茹以芭教授在 Science Friday 這個節目(→ youtu.be/-pGudblk8Ok?t=171,內含實驗影片)的採訪中提到,目前大部分室內空調是從天花板排氣,就能順勢將這團有部分浮力的噴嚏雲,吸到天花板排放走。
我們怎麼運用這個研究結果?當然防止沒戴口罩的人沒用手臂把整張臉摀住就打噴嚏(←根本欠打)是最根本的第零步。 <此段有誤故刪除> 然後假設室內能以暖氣維持在夏天的溫濕度,人吐出的氣團就沒有那麼大的浮力上升,因而能讓噴嚏雲飛不遠了......新的問題是人們能忍耐四季皆夏的溫溼度嗎 囧rz。
因為科學是無敵的。←信心喊話一下
*有點冗長的改正 edit note: 經網友指正,我嚴重誤會了一點,訪談中 Bourouiba 教授言下之意是排氣口在高處是明智之舉。我對空調設計的認識不夠就亂講真是......重要!不要完全相信網路上的人,他們有可能亂下結論,包括我。
Displacement ventilation 是指在室內低處引入戶外空氣,利用熱空氣會上升的自然傾向,由天花板把空氣吸走,使室內空氣呈上升的單向流動。至於這樣對防治傳染病有無助益,結論並不篤定。反倒有可能因為上升氣流的存在,讓汙染性微粒懸浮在人類身高的高度,稱為 lockup phenomenon ←新增這段有參考資料,是 doi.org/10.1371/journal.pone.0211390。
有沒有可能整個逆轉,做到室內都是下沉氣流,不讓噴嚏雲上升呢,但想得容易,實際得克服的天然難題是只要存在溫差空氣就自然會對流。這真的是商機,待你研究發明,就從研讀流體力學先。
_
Ref:
Bourouiba, L., Dehandschoewercker, E., & Bush, J. W. (2014). Violent expiratory events: on coughing and sneezing. Journal of Fluid Mechanics, 745, 537-563.
DOI: 10.1017/jfm.2014.88
_
▅小澄清:
武漢肺炎冠狀病毒的傳染途徑仍未完全釐清,並不知道到底是接觸、飛沫(大滴的)、空氣(所謂空氣就是極小飛沫、極少量病毒即可有效傳染)之中的哪一些途徑。十七年前的SARS,雖然曾經因為淘大花園的社區群聚而一直傳出不排除空氣傳染,但最終各方分析的定調是由水汙染而接觸傳染(淘大花園的傳染者該名病患,症狀以腹瀉表現且排泄物中病毒量高——也就是糞口傳染),所以就和這篇提到室內乾濕度、飛沫飛得遠沒有直接關聯了。接觸傳染的防止是在盡可能不要接觸染污表面,常洗手、不觸碰眼口鼻黏膜。
這篇文章不意在提供特定的防疫建議,是為一般的生活科學。畢竟,就算冠狀病毒不會空氣傳播,我們很確定流感會、水痘會、麻疹更是會(←麻疹超霸道),還有肺結核和天花(←所幸後者滅絕了,大概吧)。
因此這小知識還是很實用的,讓你以後在公共場合聽到有人咳嗽就會像知道得太多的 Bourouiba 教授本人一樣,疑神疑鬼。 #NightmareFuel
濕空氣氣體常數 在 余海峯 David . 物理喵 phycat Facebook 的最佳解答
為什麼冬天呼吸道疾病容易傳染?(一方面是)因為飛沫飛得更遠。麻省理工物理教授呂迪亞.波茹以芭(Lydia Bourouiba)2014 年的研究。
我在某新浪網新聞看到這個。原始論文可以從 Google 學術搜尋取得全文,或者某個你或許知道的地方,詳見文末 Ref。
論文很長,因為學術要求不忘本,所以花費很多篇幅 include 先前該領域的文獻(流體物理——液滴、氣溶膠的方面以及流行病學的方面),還得一五一十說清楚她的實驗配置與資訊分析方法(以利他人複製檢查結論)。
但總之就是,教授她用高速攝影機的影像,透過電腦分析影像資料,研究了人打噴嚏之後,口沫會怎麼橫飛。
我直接殺到讓我自己恍然大悟的亮點:
為什麼冬天容易傳染各種飛沫傳染的疾病呢?說來簡單,因為冬天飛沫飛更遠。
去年我在 每日一冷〈為什麼雲不會掉下來〉那篇寫得不算精緻的文章裡,就涵蓋到解謎的所有關鍵而不自知。要多虧波茹以芭教授實際的觀測與分析,讓其中的物理更加一清二楚。
冬天環境空氣冷又乾,密度大。但從人肉色的肺裡出來的氣體,又溫又潮濕。我們都知道熱空氣的密度小,但其實濕度高的空氣密度也小——詳細理由是「道爾吞氣體分壓定率」:水的分子量 18 比空氣的 28.8 小。又溫又潮濕的噴嚏就輕上加輕,在相對重的冬天冷空氣中會上浮。
一口噴嚏中含有各種半徑的口沫液滴,大的液滴在高速運動中破裂為小液滴。因為空氣阻力與重力,液滴越大降落越快,液滴越小降落越慢。
物體的 #終端速度 估算公式為 v = √( 2W / (C.ρ.A) ),W 為重量,A為截面積,ρ為密度,C為與形狀有關的常數。若液滴半徑為 r,因為 W ∝ r³、A ∝ r²,因此 v ∝ √ r 。白話文,終端速度和半徑的平方根成正比。
於是極小的液滴在上升氣流中就不只不太會掉落,甚至會跟著氣流被往上帶。
於是,溫熱潮濕的噴嚏就形成了一朵雲。論文中稱為 cough cloud(但她實驗的對象確實是搔搔鼻子打噴嚏,並不是咳嗽)。冬天的室內便成為傳染病的溫床。
波茹以芭教授在 Science Friday 這個節目(→ youtu.be/-pGudblk8Ok?t=171,內含實驗影片)的採訪中提到,目前大部分室內空調是從天花板排氣,就能順勢將這團有部分浮力的噴嚏雲,吸到天花板排放走。
我們怎麼運用這個研究結果?當然防止沒戴口罩的人沒用手臂把整張臉摀住就打噴嚏(←根本欠打)是最根本的第零步。 <此段有誤故刪除> 然後假設室內能以暖氣維持在夏天的溫濕度,人吐出的氣團就沒有那麼大的浮力上升,因而能讓噴嚏雲飛不遠了......新的問題是人們能忍耐四季皆夏的溫溼度嗎 囧rz。
因為科學是無敵的。←信心喊話一下
*有點冗長的改正 edit note: 經網友指正,我嚴重誤會了一點,訪談中 Bourouiba 教授言下之意是排氣口在高處是明智之舉。我對空調設計的認識不夠就亂講真是......重要!不要完全相信網路上的人,他們有可能亂下結論,包括我。
Displacement ventilation 是指在室內低處引入戶外空氣,利用熱空氣會上升的自然傾向,由天花板把空氣吸走,使室內空氣呈上升的單向流動。至於這樣對防治傳染病有無助益,結論並不篤定。反倒有可能因為上升氣流的存在,讓汙染性微粒懸浮在人類身高的高度,稱為 lockup phenomenon ←新增這段有參考資料,是 doi.org/10.1371/journal.pone.0211390。
有沒有可能整個逆轉,做到室內都是下沉氣流,不讓噴嚏雲上升呢,但想得容易,實際得克服的天然難題是只要存在溫差空氣就自然會對流。這真的是商機,待你研究發明,就從研讀流體力學先。
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Ref:
Bourouiba, L., Dehandschoewercker, E., & Bush, J. W. (2014). Violent expiratory events: on coughing and sneezing. Journal of Fluid Mechanics, 745, 537-563.
DOI: 10.1017/jfm.2014.88
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▅小澄清:
武漢肺炎冠狀病毒的傳染途徑仍未完全釐清,並不知道到底是接觸、飛沫(大滴的)、空氣(所謂空氣就是極小飛沫、極少量病毒即可有效傳染)之中的哪一些途徑。十七年前的SARS,雖然曾經因為淘大花園的社區群聚而一直傳出不排除空氣傳染,但最終各方分析的定調是由水汙染而接觸傳染(淘大花園的傳染者該名病患,症狀以腹瀉表現且排泄物中病毒量高——也就是糞口傳染),所以就和這篇提到室內乾濕度、飛沫飛得遠沒有直接關聯了。接觸傳染的防止是在盡可能不要接觸染污表面,常洗手、不觸碰眼口鼻黏膜。
這篇文章不意在提供特定的防疫建議,是為一般的生活科學。畢竟,就算冠狀病毒不會空氣傳播,我們很確定流感會、水痘會、麻疹更是會(←麻疹超霸道),還有肺結核和天花(←所幸後者滅絕了,大概吧)。
因此這小知識還是很實用的,讓你以後在公共場合聽到有人咳嗽就會像知道得太多的 Bourouiba 教授本人一樣,疑神疑鬼。 #NightmareFuel
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