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Chemische Gefahrstoffe

Participatory Sensing von chemischen Gefahrstoffen in der Luft

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Internet gewährleistet weltweiten Datenzugriff

Die Entwicklung und der Betrieb von Sensornetzwerken zum Monitoring von Gefahrstoffen in der Umwelt, die eng mit dem Internet verknüpft sind und einen weltweiten Zugriff auf umweltanalytische Sensordaten ermöglichen, besitzt eine große sozioökonomische Bedeutung. Eines der fortschrittlichsten Infrastrukturprojekte für webbasierte Umweltsensorik ist das Sense-Web von Microsoft Research, bei dem über eine spezielle Serviceschnittstelle weltweit verschiedenste Sensoren registriert und dem System bekanntgemacht werden können. Zunehmendes Interesse öffentlicher Institutionen und der privaten Wirtschaft macht deutlich, dass das so genannte Sensor Web auf dem Weg ist, der künftige Standard zu werden, um von Sensornetzen gesammelte Umweltdaten, wie beispielsweise Gefahrstoffkonzentrationen, zu erfassen, zu beschreiben und zu integrieren. Die Verwendung von Smartphones zu Zwecken des Umweltmonitoring dürfte zukünftig zur Schaffung neuer Dienstleistungen führen und steht für einen neuen Forschungstrend beim so genannten Ubiquitous (Pervasive) Computing, welches sich mit den technologischen Möglichkeiten einer zunehmend das Alltagsleben durchdringenden Computernutzung beschäftigt.

Analysegeräte zum Monitoring der Luftqualität befinden sich durch die Zunahme der medizinischen Erkenntnisse über die gravierende Gesundheitsgefährdung gefahrstoffbelasteter Umgebungsluft bereits seit einigen Jahren im Fokus weltweiter Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten. Der sensorische Nachweis von chemischen Gefahrstoffen in der Außenluft, welche aufgrund der zunehmenden Luftverschmutzung durch Industrie, Energieerzeugung und Verkehr von besonderer Bedeutung sind, ist gegenwärtig auf zwei Gruppen von Kontaminanten fokussiert [7]. Zum einen das Monitoring von niedrigmolekularen luftgetragenen Gefahrstoffen, wie beispielweise gasförmige Stickoxide, Schwefeldioxid und Ammoniumverbindungen und zum anderen der Nachweis von flüchtigen organischen Substanzen, wie insbesondere Benzolderrivaten. Der Nachweis von Gefahrstoffen wie Stickoxiden und Schwefeldioxid in der Außenluft erfordert dabei häufig Sensoren mit sehr hoher Empfindlichkeit, welche Konzentrationen bis in den ppb-Bereich nachweisen können. Heute lassen sich zu diesem Zweck zunehmend auch elektrochemische Gassensoren einsetzen. Kommerzielle Gassensoren erlauben es, viele Substanzen wie insbesondere SO2, NOx, Cl2 oder NH3 auch in Konzentrationen von weniger als 1 ppm zu messen.

Literatur:

[1] Akyildiz, I. F. and M. C. Vuran (2010). Wireless sensor networks. Chichester, UK, John Wiley & Sons.

[2] Dutta, P., et al. (2009). Common sense: participatory urban sensing using a network of handheld air quality monitors. Proceedings of the 7th ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems, ACM.

[3] Havlik, D., et al. (2011). „From sensor to observation web with environmental enablers in the future internet.“ Sensors 11(4): 3874-3907.

[4] Kuznetsov, S. and E. Paulos (2010). Participatory sensing in public spaces: activating urban surfaces with sensor probes. Proceedings of the 8th ACM Conference on Designing Interactive Systems, ACM.

[5] Lane, N. D., et al. (2010). „A survey of mobile phone sensing.“ Communications Magazine, IEEE 48(9): 140-150.

[6] Liddle, D., et al. (2011). Wireless Technology Prospects and Policy Options. Committee on Wireless Technology Prospects Policy Options. National Research Council. Washington, DC 20055, National Academies Press. CNS-0238131: 1-113.

[7] Lieberzeit, P. A. and F. L. Dickert (2007). „Sensor technology and its application in environmental analysis.“ Analytical and Bioanalytical Chemistry 387(1): 237-247.

[8] Nikzad, N., et al. (2010). „CitiSense–Adaptive Services for Community-Driven Behavioral and Environmental Monitoring to Induce Change.“

[9] Sekhar, P. K., et al. (2010). „Chemical sensors for environmental monitoring and homeland security.“ The Electrochemical Society Interface 19(4): 35.

* Dr. R. Kernchen: Eyvor GmbH, 23909 Ratzeburg

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