当基拉韦厄火山于2018年爆发时，熔岩覆盖了夏威夷岛的部分地区，但被称为“vog”的火山烟雾淹没了它。VOG含有危险水平的细颗粒物和二氧化硫气体，威胁到岛上下风人口的健康。

在一项新的研究中，一组科学家第一次使用低成本的空气质量传感器网络实时绘制居民的污染暴露。测量空气质量的新解决方案可以帮助未来的人们免于生病，因为空气污染是全球过早死亡的环境风险因素。

“我们能够估计人口对多种污染物的精细暴露，测量火山排放的化学转化，并提供实时观测作为应急管理工作的一部分，”科罗拉多大学丹佛分校地理与环境科学系的主要作者兼助理教授Benjamin Crawford博士说。克劳福德与麻省理工学院和夏威夷大学的研究人员合作。

该研究发表在PNAS杂志上。

灾难性事件期间的实时监控

在2018年之前，基拉韦厄火山在过去35年中一直以小得多的规模持续喷发。2017年底，克劳福德的团队开始了一个项目，测量阴燃火山下风的空气质量，与当地学校合作安装传感器。

“我们认为没有着急，”克劳福德说。该团队拥有一些低成本传感器（LCS）原型，并在2018年10月火山开始认真喷发时开始在岛上奠定基础。该小组立即行动起来。他们飞到岛上，并在<>天内建立了网络。

该团队使用了30个专门设计和部署的节点来监测初级火山二氧化硫（SO2）构成VOG的气体和二次颗粒物（PM2.5）。他们的研究成为第一个在空气质量事件中实时使用低成本传感器网络的研究。

跟踪羽流的化学转化

在火山爆发的下风，研究小组发现网络站测量了每小时峰值PM2.5和SO2浓度可能分别超过每m-75和3 ppb的1200微克。LCS网络的密度能够对火山爆发期间人类接触这两种污染物的情况进行高度精细的估计，这是使用预先存在的空气质量测量无法实现的。

与SO相比，羽流动力学使该岛人口中较高比例（46.7%）暴露于高水平的细PM2.52(2%).此外，该网络能够追踪火山羽流在喷发顺风处的化学演变。测量结果发现平均 SO2转换时间为~36小时，证明了分布式LCS网络在现实世界中观察反应动力学和量化空气污染物化学转化的能力。

“我们很清楚污染的去向，所以我们能够跟踪和测量羽流的化学转化，”克劳福德说。“这是我们第一次可以观察到羽流的化学成分以及它如何顺风行进。看到我们的方法奏效，我感到非常欣慰。

授权其他人测量空气质量

空气质量（AQ）监测对于了解并大限度地减少人们接触有害空气污染物至关重要;然而，在世界大部分地区，基于表面的测量仍然相对少有。这是因为大多数空气质量测量来自政府运营的网络，例如美国各州或环境保护署（EPA）。这些仪器价格昂贵，这限制了传感器的部署数量。在夏威夷大岛上，喷发前有六个监测站，其中一个在喷发初期被熔岩摧毁。

相比之下，本研究中的低成本传感器是太阳能供电的独立单元，可以通过蜂窝网络进行通信并在偏远地区发挥作用。这些装置的可负担性也使得团队可以将它们交给社区成员自己测量空气质量。无论是在火山爆发、野火还是日常城市污染和烟雾期间，让社区能够自己测量数据都很重要。

“对这种信息有需求，”克劳福德说。“这是使数据民主化的好方法，可以让社区独立于其他人监测空气质量违规行为。你可以赋予人们知识，让他们做出自己的决定。