Eficiência do sensor de baixo custo SDS011 para monitoramento de material particulado: estudo de caso em Santarém/PA

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Universidade Federal do Oeste do Pará

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Air pollution is a serious global problem that affects a large part of the population and the environment, with disastrous effects for both. Therefore, monitoring has become essential to detect its pollutants and monitor air quality. The aim of this study was to evaluate the efficiency of the low-cost SDS011 sensor in monitoring air pollution at Santarém (Pará state), from comparison with LKC-1000S equipment, in the particle matter measurement (PM2.5 and PM10). For this research, a collection campaign was carried out in the city of Santarém (PA), during one week in February 2025, with simultaneous measurements from both pieces of equipment. The data was processed and analyzed using statistical techniques, including Bland-Altman analysis, Spearman's correlation coefficient and the normalized root mean square error (nRMSE). The results show a high correlation between the sensors, with coefficients of 0.99 for PM2.5 and 0.88 for PM10. The Bland-Altman analysis showed that the LKC-1000S tends to slightly overestimate PM2.5 concentrations, but the differences are within acceptable limits of agreement. The nRMSE was 6.14% for PM2.5 and 6.24% for PM10, indicating good sensor accuracy. In conclusion, the SDS011 is a viable tool for monitoring air quality, especially in contexts that require cost-effectiveness, although adjustments are needed to improve accuracy in conditions of high environmental variability. The importance of using low-cost sensors to collect air quality is highlighted, as the results are promising, which corroborates expectations for the development of new sensors.

Resumo

poluição atmosférica é um problema global grave, que afeta grande parte da população e o meio ambiente, com efeitos desastrosos para os mesmos. Diante disso, o monitoramento se tornou essencial para detectar poluentes e monitorar a qualidade do ar. Deste modo, este estudo teve como objetivo avaliar a eficiência do sensor de baixo custo SDS011 no monitoramento da poluição atmosférica em Santarém (PA), a partir da comparação com o equipamento LKC-1000S, na medição de material particulado (PM2,5 e PM10). Para essa pesquisa foi realizada uma campanha de coleta de dados na cidade de Santarém (PA), durante uma semana, no mês de fevereiro de 2025, com medições simultâneas dos dois dispositivos. Os dados foram processados e analisados utilizando técnicas estatísticas, incluindo a análise de Bland-Altman, o coeficiente de correlação de Spearman e o erro quadrático médio normalizado (nRMSE). Os resultados mostram uma alta correlação entre os sensores, com coeficientes de 0,99 para PM2,5 e 0,88 para PM10. A análise de Bland-Altman mostrou que o LKC-1000S tende a superestimar ligeiramente as concentrações de PM2,5, mas as diferenças estão dentro dos limites de concordância aceitáveis. O nRMSE foi de 6,14% para PM2,5 e 6,24% para PM10, indicando boa precisão dos sensores. Em conclusão, o SDS011 é uma ferramenta viável para o monitoramento da qualidade do ar, especialmente em contextos que exigem custo-efetividade, embora sejam necessários ajustes para melhorar a precisão em condições de alta variabilidade ambiental. Destaca-se a importância do uso de sensores de baixo custo, para a coleta da qualidade do ar, visto que os resultados se mostram promissores, e isto corrobora com expectativas para o aprimoramento dos sensores.

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DIAS, Gisele Silva. Eficiência do sensor de baixo custo SDS011 para monitoramento de material particulado: estudo de caso em Santarém/PA. Orientadora: Ana Carla dos Santos Gomes. Coorientadora: Sarah Suely Alves Batalha. 2025. 41 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Ciências Atmosféricas) – Universidade Federal do Oeste do Pará, Santarém, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufopa.edu.br/handle/123456789/2839

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