مستشعر جودة الهواء، مراقب الغلاف الجوي

يُعد قياس جودة الهواء
Read more ضروريًا لتحسين صحة الإنسان والبيئة. إن التغيرات في التركيب الطبيعي للهواء الذي نتنفسه شائعة في المجتمعات الصناعية، حيث يعيش معظم سكان العالم. ويُعد اتخاذ إجراءات للقضاء على ملوثات الهواءيُعد تلوث الهواء الناجم عن الملوثات الجوية واحدًا من أكثر المشاكل البيئية خطورة وتعق...
Read more في الغلاف الجوي أو على الأقل تقليل وجودها من خلال تدابير التحكم والمراقبة أولوية لتحقيق الرفاه في بيئة صحية.

إن وفرة النشاط الصناعي الذي يحيط بنا تجعل حياتنا أسهل من خلالمنتجاته العديدة. كما نعتمد أيضًا على التنقل المعتمد على الوقود الأحفوري للتنقلمن مكان إلى آخر. لكن كلا النشاطين يُعدان العاملين الرئيسيين وراء الزيادة الكبيرة في تركيزات ملوثات الهواء، داخل الأماكن المغلقة وخارجها، خلال العقود الأخيرة. وبالمثل، تؤثر التغيرات في درجة الحرارة والرطوبة والضغط الجوي بشكل طبيعي في ظروف الهواء.

تتيح مراقبة الغلاف الجوي دراسة تركيزات الملوثات واتجاهاتها، وتقييم هذه الظروف مقارنة بالحدود التي تحددها المعايير البيئية لحماية صحة السكان. Salcido, A., et al. (2019).

ومع تزايد الوعي العام بأهمية جودة الهواء، يزداد أيضًا الطلب على أنظمة فعّالة ودقيقة لتقييم جودة الهواء. وتُعد مستشعرات جودة الهواء أداة أساسية لتحقيق ذلك، سواء داخل الأماكن المغلقة أو خارجها.

مستشعر جودة الهواء هو جهاز مُصمم لـ قياس جودة الهواء وتسجيلها. ومن خلال ذلك، يوفر بيانات أساسية عن الظروف الجوية. وتقدم المستشعرات معلومات دقيقة لا تساعد فقط على تحديد مكونات الهواء الذي نتنفسه، بل تتيح لنا أيضًا قياسها كميًا وبالتالي اتخاذ الإجراءات المناسبة لتحسين جودة الهواء في منازلنا أو أماكن عملنا أو غيرها، وبذلك نحمي البيئة وصحة الإنسان.

كما توجد أدوات وطرق معينة تُستخدم للتحكم في جودة الهواء الداخلي وتحسينها، مثل أجهزة تنقية الهواء وأنظمة التهوية.

ماذا يحدث عندما تكون جودة الهواء سيئة؟

إن معرفة حالة تلوث الهواء تعني معرفة تركيب وتركيز مختلف الغازات والجسيمات في الغلاف الجوي. وهي عناصر توجد طبيعيًا بنسب معينة أو تتغير وفقًا للظروف الجوية. وهي تتيح لجميع الكائنات الحية التنفس. فالمقصود ليس مجرد العيش، بل الاستمتاع بالرفاه الذي يأتي من العيش في بيئة صحية.

عندما تتغير النسب الأصلية للغازات في الغلاف الجوي، فإن ذلك يسبب مخاطر صحية مختلفة. ويسهم وجود بعض الملوثات في الهواء في زيادة احتمال الإصابة بأمراض مثل أمراض الجهاز التنفسي وأمراض القلب والأوعية الدموية والسرطان.

“يؤدي التعرض لملوثات الهواء إلى آثار سلبية على صحة السكان، سواء بشكل مباشر على المدى القصير والطويل، أو بشكل غير مباشر من خلال تأثيرها في تغير المناخ. يواجه 92% من سكان العالم جودة هواء سيئة يوميًا، و90% من مدن العالم لا تمتلك لوائح كافية لإدارة هذه المشكلة.” Represa, S., (2020).

متى يُعتبر الهواء ملوثًا؟

يُعتبر الهواء ملوثًا إذا تجاوزت مستويات الجسيمات الضارة أو الغازات السامة أو المركبات العضوية المتطايرة المستويات التي حددتها منظمة الصحة العالمية (WHO). وذلك بالإضافة إلى المعايير التي تضعها الحكومات الوطنية أو الهيئات الحكومية المشتركة مثل المفوضية الأوروبية.

تحدد توجيهاتها وقوانينها أشد معايير جودة الهواء صرامةً وأهدافًا ملزمة لخفض انبعاثات ملوثات الهواء الرئيسية في الاتحاد الأوروبي، استنادًا إلى أحدث الدراسات العلمية حول آثار جودة الهواء على الصحة العامة والبيئة.

يقيس مؤشر جودة الهواء (AQI) الملوثات الموجودة في الهواء ومستوياتها، موفرًا معلومات قيّمة للمساعدة في الوقاية من التأثيرات على أجسامنا. ويعتمد على مستويات ملوثات مختلفة، بما في ذلك الجسيمات العالقة، وثاني أكسيد الكبريت، وثاني أكسيد النيتروجين، والأوزون التروبوسفيري، وأول أكسيد الكربون. وكلما ارتفع تركيز هذه العناصر الكيميائية، ساءت جودة الهواء وزاد الأثر المحتمل على الصحة.

يمكن تلخيص المواد الأساسية التي تولد أكثر من 90% من تلوث الهواء بشكل رئيسي في خمس مجموعات: الجسيمات العالقة، وأكاسيد النيتروجين، وأكاسيد الكبريت والكبريتات، وأكاسيد الكربون، والهيدروكربونات. Guerrero, A., et al (2011).

كيف يمكن قياس جودة الهواء؟

لمعرفة ما إذا كان الهواء ملوثًا، فإن مستشعر جودة هواء دقيقًا وموثوقًا هو الحليف المثالي لصحتنا ورفاهنا. وقد أصبح استخدام مستشعرات جودة الهواء ضرورةً حيثما تكون مراقبة جودة الهواء مطلوبة. وبالمقابل، ينبغي مراقبة جودة الهواء على مستوى المجتمع والمنزل، إذ إننا نقضي معظم وقتنا داخل الأماكن المغلقة.

إن حدوث تغير ملحوظ في القراءات التي تأخذها المستشعرات يُعد مؤشرًا موثوقًا على حالة إنذار فيما يتعلق بمستويات الجسيمات العالقة والغازات الضارة. ولإكمال عمله، ينبغي ضبط الجهاز للقياس في الوقت الفعلي لمراقبة تلوث الهواء ورصد اللحظات الحرجة. كما يجب معايرة أجهزة مراقبة جودة الهواء بدقة لتقديم تقدير صحيح لهذه المستويات.

أصبحت مستشعرات جودة الهواء بدورها أداة لا غنى عنها للبحث والاستشارات، لا سيما في المجالات المرتبطة بالصناعة والصحة. وتكمن أهميتها في قدرتها على توفير بيانات دقيقة في الوقت الفعلي عن جودة الهواء. وهذه معلومات بالغة الأهمية لتطوير أبحاث صارمة وتقديم إرشادات سليمة حول كيفية تحسين جودة الهواء في بيئة معينة.

ما هو مستشعر جودة الهواء؟

مستشعر جودة الهواء هو جهاز يقيس عدة معلمات في الوقت نفسه لتقييم نقاء الهواء في بيئة محددة. ويستخدم هذا الجهاز تقنية متقدمة لتقديم قياسات دقيقة لمختلف الجسيمات والغازات الضارة الموجودة في البيئة.

يمكن لبعض هذه الأجهزة أيضًا قياس درجة الحرارة والضغط الجوي والرطوبة ونقطة الندى. ومن خلال دمج مجسات إضافية، يمكن للمستشعرات جمع بيانات أخرى مثل سرعة الرياح واتجاهها. ويتيح ذلك الحصول على معلومات أكثر دقة حول سلوك الملوثات المختلفة وكيف تتصرف أثناء انتقالها عبر الهواء. وبهذه الطريقة ، يمكن التنبؤ مسبقًا بوصولها إلى التجمعات السكانية القريبة وحتى تحديد مصدر الملوثات المكتشفة.

توفر البيانات التي يجمعها المستشعر، بعد إجراء مزيد من التحليل، ملفًا دقيقًا للغاية للملوثات الموجودة وتطورها في الهواء. وهذا هو الوقت المناسب لاتخاذ قرارات مستنيرة للحد من الملوثات وتحسين جودة الهواء.

تستخدم المستشعرات مجموعة متنوعة من التقنيات، مثل الكشف البصري أو الكيميائي أو الكهروكيميائي، لقياس تركيز جسيمات أو غازات محددة في الهواء. كما يمكنها استخدام طرق مثل تشتت ضوء الليزر أو الترسيب بالجاذبية لتقدير تركيز الجسيمات في الهواء.

مستشعرات جودة الهواء المزودة بـخراطيش ذكية تستخدم عادةً تقنيات متقدمة للكشف الدقيق عن ملوثات محددة وقياسها. وتوفر معًا صورة كاملة عن جودة الهواء في بيئة معينة. وقد تحتوي هذه الخراطيش الذكية على مواد ماصة أو كواشف كيميائية ت تفاعل مع الملوثات في الهواء.

ومع مرور الهواء عبر الخرطوشة، تتفاعل المستشعرات مع الملوثات، مما يتيح قياس تركيزها. وغالبًا ما تُصمم هذه المستشعرات لتكون دقيقة وحساسة وانتقائية، ما يعني أنها تستطيع الكشف عن أنواع مختلفة من الملوثات وتحديدها بشكل موثوق.

تتمثل ميزة تقنية الخرطوشة الذكية الحاصلة على براءة اختراع من Kunak في أنه يمكن استبدالها بسهولة في نهاية دورة حياتها. وهذا يتيح الحفاظ على دقة القياس بمرور الوقت لأنها لا تحتاج إلى إعادتها إلى المصنع للاستبدال، وبذلك تقلل التكاليف وفترات انقطاع استلام البيانات البيئية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تكييف هذه التقنية مع ظروف بيئية مختلفة أو احتياجات قياس محددة دون تكبد تكاليف اقتصادية مرتفعة بفضل نظام الاستبدال البسيط.

بعد أن تجمع المستشعرات البيانات، تتم معالجتها ونقلها إلى تطبيق أو برنامج من أجل العرض والتحليل. ويوفر هذا التحليل التفصيلي نتائج قيّمة ودقيقة تُستخدم لاتخاذ قرارات لتحسين جودة الهواء بفعالية.

يُعد برنامج تحليل البيانات مكونًا بالغ الأهمية في أجهزة مراقبة جودة الهواء. وتدمج كل خرطوشة ذكية خوارزمية مخصصة ضمن تقنيتها. وهذا يضمن اتساق القياسات من جميع الخراطيش. كما يوفر مؤشرًا واضحًا وسهل الفهم لمستويات كل ملوث محل اهتمام.

تتميز مستشعرات جودة الهواء من Kunak بالمتانة والموثوقية وسهولة الاستخدام ويمكن تكييفها مع مجموعة واسعة من البيئات لتحليل الأنشطة الحضرية، والطبيعية والصناعية.

باختصار، يُعد مستشعر جودة الهواء تقنية متاحة لأي جهة إدارة حضرية أو صناعية. كما أنه أداة أساسية لمراقبة جودة الهواء وإدارتها. ويسهم استخدامه في حماية صحة الإنسان والبيئة من خلال توفير معلومات تستند إلى مستويات التلوث المسموح بها قانونيًا، والمثبتة بالدراسات العلمية.

كيف أختار مستشعر جودة الهواء المناسب لمشروعي؟

يمكننا تصنيف محطات مراقبة جودة الهواء إلى ثلاثة أنواع: محطات مرجعية أو مكافئة (AQMS)، ومحطات جودة الهواءمحطات جودة الهواء هي أنظمة مخصصة لمراقبة التلوث الجوي، وهي ضرورية لقياس تركيز الملوث...
Read more الاحترافية المعتمدة على المستشعرات، ومستشعرات منخفضة التكلفة.

يعتمد اختيارنا على أهداف المراقبة المحددة المراد تحقيقها واحتياجات كل مشروع. وتتيح الخدمات اللوجستية البسيطة وتكاليف الصيانة المنخفضة للنوعين الاحترافي ومنخفض التكلفة استخدامهما في مجموعة واسعة من الحالات والمشاريع. ويكمن الفرق في مستوى دقة البيانات وموثوقيتها المطلوب لكل منهما.

عادةً ما توفر المحطات الرسمية أو المرجعية قياسات مستمرة في مواقع محددة، وهو أمر مفيد جدًا للمراقبة طويلة الأمد ومقارنة البيانات بمرور الوقت. وهي قادرة على تحليل وجود عدة ملوثات في الوقت نفسه. وفي الوقت ذاته، يمكنها تسجيل المعلمات الجوية وتقديم أدق القياسات.

وتتمثل المشكلة في محدودية تمثيلها المكاني-الزماني وارتفاع تكاليف التركيب والصيانة.

وعلى الطرف الآخر من الطيف توجد المستشعرات منخفضة التكلفة لمراقبة وقياس التعرض الشخصي. وهي مناسبة عندما تكون هناك حاجة لإجراء القياسات في مواقع متعددة. وتوفر هذه الأنظمة مرونة عالية لأنها سهلة الحمل للغاية، وتتميز بتكاليف اقتناء منخفضة جدًا وتتطلب صيانة محدودة جدًا. وغالبًا ما تُستخدم مثل هذه المحطات لتقييمات التعرض الفردي المؤقتة، مثلالدراسات الوبائية. كما تُستخدم لرفع الوعي بجودة الهواء الذي يتنفسه الجميع.

تكمن مشكلة هذه التقنية في أن القياسات ذات دقة مشكوك فيها وأن التباين داخل النموذج مرتفع، مما يجعل من الصعب الاستناد إلى هذه البيانات لاتخاذ قرارات مهمة. في Kunak، نوصي دائمًا بأن يتم دمج هذا النوع من القياسات مع مصدر بيانات موثوق آخر لمقارنة القياسات التي أُجريت في الدراسة ومطابقتها.

وأخيرًا، هناك المحطات الاحترافية المعتمدة على المستشعرات، والتي تقع في منتصف الطريق بين المحطات المرجعية والمستشعرات منخفضة التكلفة.

تُعد محطات جودة الهواء هذه مكملًا مثاليًا للمحطات المرجعية. فهي توفر تغطية مكانية أوسع وأكثر موثوقية لإدارة جودة الهواء بفعالية مع موثوقية ودقة عاليتين للبيانات. كما توف ر قياسات إرشادية في الوقت الفعلي تُرسل فورًا في الوقت الفعلي إلى منصة خارجية مثل برنامج جودة الهواء أو منصة طرف ثالث، مما يتيح الوصول إلى البيانات وعرضها لمزيد من التحليل والاستخدام.

كما يمكن لهذه المحطات تسجيل المعلمات الجوية، إذ يمكنها دمج مجسات مختلفة لجمع بيانات بيئية أخرى لاستكمال القياس التفصيلي لجودة الهواء.

إن فعاليتها من حيث التكلفة وانخفاض متطلبات الصيانة يجعلان منها أدوات أساسية لتحليل جودة الهواء بدقة على نطاقات فائقة المحلية، وكذلك للاستخدام في المناطق التي لا تتوفر فيها مصادر بيانات مرجعية (مثل البلدان النامية أو الصناعات البعيدة عن المناطق الحضرية).