自己的環境自己救！以空氣盒子監測你家附近的空汙

「今天要開窗還是空氣清淨機？」「哪條慢跑路線少吸一點廢氣？」統統交給空氣盒子！2013 年起，在中研院、LASS 社群、民間企業、學校和政府……等跨界合作下，聯手打造全世界規模最大的 PM 2.5 感測資料平台 —- 以大量便宜、小型的感測器「空氣盒子」構成綿密的空汙監測網路。遍佈臺灣的四千多台空氣盒子，可提供民眾即時空汙資訊，甚至預測空氣品質。研之有物專訪中研院資訊科學研究所、空氣盒子推手陳伶志研究員，一起回首研發、推廣空氣盒子的奇幻旅程。

PM2.5，指的是粒徑小於 2.5 微米的小顆粒，比我們的頭髮還細小，卻能傷人於無形，長期吸入可能引起過敏、氣喘、肺癌、心血管疾病。了解每日 PM2.5 濃度，能在生活中保護自己減少空污威脅。

在過去，臺灣空氣微型感測器尚未普及，想要知道當下空氣品質，必須仰賴全臺 76 個國家監測站（2017 年新增至 77 台）。然而，生活中處處存在汽機車、香爐、工廠等無數小型污染源，影響每時每地的 PM2.5 濃度，大型監測站無法即時反應各地情況。

「我要怎麼知道『當下』、『此刻』的空氣品質好不好？」陳伶志心生疑問，開啟長達 8 年的空氣盒子研發、推廣之路。

空氣盒子地圖：各地 PM2.5 即時濃度資料來源｜https://pm25.lass-net.org/GIS/voronoi/

什麼是空氣盒子？它跟傳統測站有什麼不一樣？

傳統空氣品質量測的專業儀器，造價數萬至十萬元不等，雖然比較精確，但每次實驗能出動個位數的儀器就很了不起了，無法同時在很多地點取樣。

那時，我們就天馬行空給自己出題目：何不使用小型、便宜的空氣感測器，撒網式地多點取樣。即使準確性比不上專業儀器，但可以量取勝，利用大量數據發展新理論和演算法，另闢蹊徑來解釋、甚至預測空氣品質，這就是空氣盒子的起點。

目前空氣盒子已超過四千台，裝設在全台各地，每五分鐘回傳一筆資料 (全台灣的傳統測站共數十台，每小時只能產出一筆監測資料)，資料量和回傳速度都不可同日而語，可供資料科學家分析 PM2.5 的分布與變化。

空氣盒子各階段 prototype。空氣盒子現在使用的感測器，是經過幾代的改良，才找到最好的感測器。感測原理是：利用 PM2.5 的物理性質，用雷射光照射這些微粒產生散射，進而計算 PM2.5 濃度，量測出來的結果一致性很高。資料來源｜陳伶志提供

不過，空氣盒子能夠有如今規模，還要歸因於它屬於「參與式感測系統」。生活中有許多問題，例如空污、塞車，被動地等待政府解決往往緩不濟急，並非政府效率太差，而是不知道問題真兇在哪裡，例如眼前的空污到底是霾害？還是有工廠偷偷排放廢氣？參與式感測系統以「自己的環境自己救」的概念出發，透過群眾自主觀察所得的大量數據，由專家分析找出問題癥結點，推動政府或相關單位採取行動、對症下藥！

參與式感測：透過群眾觀測、專家分析，由下而上解決問題。圖說設計｜林婷嫻、張語辰

便宜的小型感測器，數據會不會不準確？

其實，我們一開始也陷入「準確性」的迷思：期待便宜的感測器測量結果跟專業儀器一樣！但，天下沒有白吃的午餐，準確度好的機器一定很貴 (苦笑)。

後來我們轉而追求「一致性」，不強求感測器跟專業儀器測量數值完全一樣，只要這些感測器的數值可以穩定維持在同一個區間，可校正、可比較、可以看出趨勢變化。

環保署將空氣盒子架設在多個標準測站，比較兩者測到的 PM2.5 濃度。藍色代表空氣盒子、橘色代表環保署測站，兩者測得 PM2.5 濃度值雖不同，但有相似的趨勢變化。資料來源│環境保護署空氣品質監測網

我們也重新思考研究的目的：不是用便宜的空氣盒子取代數百萬元的專業儀器，而是走一條以量取勝的道路，以大量便宜、但堪用的小型感測器組成綿密的監測網路，取得當下、此刻的空氣品質。

但相對的，空氣盒子的量測也容易受到局部環境變化影響、資料比較雜，分析前必須處理。比方說，有些空氣盒子 PM2.5 飆高是因為沙塵暴來襲，有些是因為有人在旁邊抽菸，後者屬於小範圍異常，必須想辦法排除。