คุณภาพอากาศคืออะไร?

อากาศบริสุทธิ์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการมีสุขภาพที่ดี แต่ตามข้อมูลขององค์การอนามัยโลก (WHO) เกือบ 99% ของประชากรโลกหายใจเอาอากาศที่มีมลพิษเกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้ “คุณภาพอากาศคือการวัดปริมาณสารต่างๆ ในอากาศ ซึ่งรวมถึงอนุภาคและมลพิษในรูปก๊าซ” คริสตินา พิสโตน นักวิทยาศาสตร์วิจัยจากศูนย์วิจัยนาซา เอมส์ กล่าว งานวิจัยของพิสโตนครอบคลุมทั้งด้านบรรยากาศและภูมิอากาศ โดยเน้นที่ผลกระทบของอนุภาคในบรรยากาศต่อสภาพภูมิอากาศและเมฆ “การทำความเข้าใจคุณภาพอากาศเป็นสิ่งสำคัญ เพราะมันส่งผลต่อสุขภาพของคุณและคุณภาพชีวิตของคุณ” พิสโตนกล่าว เราได้พูดคุยกับพิสโตนเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณภาพอากาศและผลกระทบที่เห็นได้ชัดต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม

อะไรคือองค์ประกอบที่ทำให้เกิดคุณภาพอากาศ?
ในสหรัฐอเมริกา สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ควบคุมมลพิษทางอากาศหลัก 6 ชนิด ได้แก่ ฝุ่นละออง (PM), ไนโตรเจนออกไซด์, โอโซน, ซัลเฟอร์ออกไซด์, คาร์บอนมอนอกไซด์ และตะกั่ว มลพิษเหล่านี้มาจากแหล่งธรรมชาติ เช่น ฝุ่นละอองที่ลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศจากไฟไหม้และฝุ่นในทะเลทราย หรือจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น โอโซนที่เกิดจากแสงแดดทำปฏิกิริยากับไอเสียจากยานพาหนะ

คุณภาพอากาศมีความสำคัญอย่างไร?
คุณภาพอากาศส่งผลต่อสุขภาพและคุณภาพชีวิต พิสโตนกล่าวว่า “เช่นเดียวกับที่เราต้องดื่มน้ำ เราก็ต้องหายใจเอาอากาศเข้าไปเช่นกัน เราคาดหวังว่าจะมีน้ำสะอาด เพราะเราเข้าใจว่าเราต้องการน้ำเพื่อดำรงชีวิตและมีสุขภาพที่ดี และเราควรคาดหวังเช่นเดียวกันจากอากาศของเรา”

คุณภาพอากาศที่ไม่ดีมีความเชื่อมโยงกับผลกระทบต่อระบบหัวใจและหลอดเลือดและระบบทางเดินหายใจในมนุษย์ ตัวอย่างเช่น การสัมผัสกับไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) ในระยะสั้นอาจทำให้เกิดอาการทางระบบทางเดินหายใจ เช่น ไอและหายใจมีเสียงหวีด และการสัมผัสในระยะยาวจะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดโรคระบบทางเดินหายใจ เช่น โรคหอบหืดหรือการติดเชื้อทางเดินหายใจ การสัมผัสกับโอโซนอาจทำให้ปอดระคายเคืองและทำลายทางเดินหายใจ การสัมผัสกับ PM2.5 (อนุภาคขนาด 2.5 ไมโครเมตรหรือเล็กกว่า) ทำให้เกิดการระคายเคืองในปอดและมีความเชื่อมโยงกับโรคหัวใจและปอด

นอกจากผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์แล้ว คุณภาพอากาศที่ไม่ดียังสามารถทำลายสิ่งแวดล้อมได้ โดยทำให้แหล่งน้ำปนเปื้อนด้วยกระบวนการเป็นกรดและภาวะยูโทรฟิเคชัน กระบวนการเหล่านี้ทำให้พืชตาย ดินขาดสารอาหาร และเป็นอันตรายต่อสัตว์

การวัดคุณภาพอากาศ: ดัชนีคุณภาพอากาศ (AQI)
คุณภาพอากาศก็คล้ายกับสภาพอากาศ คือสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างรวดเร็ว แม้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง เพื่อวัดและรายงานคุณภาพอากาศ สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ใช้ดัชนีคุณภาพอากาศ (AQI) ของสหรัฐอเมริกา AQI คำนวณโดยการวัดมลพิษทางอากาศหลักทั้งหกชนิดในระดับตั้งแต่ "ดี" ถึง "อันตราย" เพื่อให้ได้ค่า AQI รวมเป็นตัวเลข 0-500

“โดยปกติแล้ว เมื่อเราพูดถึงคุณภาพอากาศ เรามักหมายถึงว่ามีสารบางอย่างในชั้นบรรยากาศที่เราทราบว่าไม่ดีต่อการหายใจของมนุษย์ตลอดเวลา” พิสโตนกล่าว “ดังนั้น เพื่อให้มีคุณภาพอากาศที่ดี คุณต้องมีระดับมลพิษต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด” หน่วยงานท้องถิ่นทั่วโลกใช้เกณฑ์ที่แตกต่างกันสำหรับคุณภาพอากาศ “ที่ดี” ซึ่งมักขึ้นอยู่กับว่าระบบของพวกเขาทำการวัดมลพิษชนิดใด ในระบบของ EPA ค่า AQI ที่ 50 หรือต่ำกว่าถือว่าดี ในขณะที่ 51-100 ถือว่าปานกลาง ค่า AQI ระหว่าง 100 ถึง 150 ถือว่าไม่ดีต่อสุขภาพสำหรับกลุ่มที่ไวต่อมลพิษ และค่าที่สูงกว่านั้นถือว่าไม่ดีต่อสุขภาพสำหรับทุกคน มีการออกประกาศเตือนด้านสุขภาพเมื่อค่า AQI ถึง 200 ค่าใด ๆ ที่สูงกว่า 300 ถือว่าอันตราย และมักเกี่ยวข้องกับมลพิษจากอนุภาคขนาดเล็กจากไฟป่า

ผลิตภัณฑ์วิจัยและข้อมูลคุณภาพอากาศของ NASA
เซ็นเซอร์ตรวจวัดคุณภาพอากาศเป็นทรัพยากรที่มีค่าสำหรับการเก็บรวบรวมข้อมูลคุณภาพอากาศในระดับท้องถิ่น
ในปี 2022 กลุ่มวิจัยก๊าซติดตาม (Trace Gas Group หรือ TGGR) ที่ศูนย์วิจัย NASA Ames ได้นำเทคโนโลยีเครือข่ายเซ็นเซอร์ราคาประหยัดสำหรับการสำรวจมลพิษ หรือ INSTEP มาใช้ ซึ่งเป็นเครือข่ายเซ็นเซอร์คุณภาพอากาศราคาประหยัดที่วัดมลพิษหลากหลายชนิด เซ็นเซอร์เหล่านี้กำลังเก็บข้อมูลคุณภาพอากาศในบางพื้นที่ของรัฐแคลิฟอร์เนีย โคโลราโด และมองโกเลีย และพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ในการตรวจสอบคุณภาพอากาศในช่วงฤดูไฟป่าของรัฐแคลิฟอร์เนีย

ภารกิจสำรวจคุณภาพอากาศในเอเชียโดยใช้ข้อมูลจากเครื่องบิน ดาวเทียม และสถานีภาคพื้นดิน (ASIA-AQ) ประจำปี 2024 ได้บูรณาการข้อมูลเซ็นเซอร์จากเครื่องบิน ดาวเทียม และสถานีภาคพื้นดิน เพื่อประเมินคุณภาพอากาศในหลายประเทศในเอเชีย ข้อมูลที่ได้จากเครื่องมือหลายชนิดในการบินสำรวจเหล่านี้ เช่น ระบบวัดทางอุตุนิยมวิทยา (MMS) จากสาขาวิทยาศาสตร์บรรยากาศของ NASA Ames ถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงแบบจำลองคุณภาพอากาศในการพยากรณ์และประเมินสภาพคุณภาพอากาศ

โดยรวมแล้ว NASA มีดาวเทียมสำรวจโลกและเทคโนโลยีอื่นๆ มากมายเพื่อเก็บรวบรวมและรายงานข้อมูลคุณภาพอากาศ ในปี 2023 NASA ได้เปิดตัวภารกิจ Tropospheric Emissions: Monitoring of Pollution (TEMPO) ซึ่งวัดคุณภาพอากาศและมลพิษเหนือทวีปอเมริกาเหนือ เครื่องมือ Land, Atmosphere Near real-time Capability for Earth Observations (LANCE) ของ NASA ให้ข้อมูลการวัดที่รวบรวมจากเครื่องมือต่างๆ ของ NASA แก่นักพยากรณ์คุณภาพอากาศภายในสามชั่วโมงหลังจากการสังเกตการณ์

เพื่อให้มีสภาพแวดล้อมที่มีคุณภาพอากาศที่ดี เราสามารถตรวจสอบข้อมูลคุณภาพอากาศแบบเรียลไทม์ได้ ต่อไปนี้คือเซ็นเซอร์ที่สามารถวัดค่าพารามิเตอร์คุณภาพอากาศต่างๆ ได้