คุณภาพอากาศคืออะไร?

อากาศที่สะอาดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการมีชีวิตที่มีสุขภาพดี แต่จากข้อมูลขององค์การอนามัยโลก (WHO) ประชากรโลกเกือบ 99% หายใจเอาอากาศที่เกินขีดจำกัดมลพิษทางอากาศที่กำหนดไว้ “คุณภาพอากาศเป็นตัวชี้วัดปริมาณสารต่างๆ ในอากาศ ซึ่งรวมถึงฝุ่นละอองและมลพิษที่เป็นก๊าซ” คริสตินา พิสตัน นักวิทยาศาสตร์วิจัยประจำศูนย์วิจัยเอมส์ของนาซากล่าว งานวิจัยของพิสตันครอบคลุมทั้งด้านบรรยากาศและภูมิอากาศ โดยมุ่งเน้นไปที่ผลกระทบของอนุภาคในบรรยากาศต่อสภาพภูมิอากาศและเมฆ “การทำความเข้าใจคุณภาพอากาศเป็นสิ่งสำคัญ เพราะมันส่งผลกระทบต่อสุขภาพของคุณ และคุณจะสามารถใช้ชีวิตและดำเนินชีวิตประจำวันได้ดีเพียงใด” พิสตันกล่าว เราได้พูดคุยกับพิสตันเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณภาพอากาศและผลกระทบที่เห็นได้ชัดต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม

คุณภาพอากาศประกอบด้วยอะไรบ้าง?
สำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อม (EPA) ของสหรัฐอเมริกาควบคุมมลพิษทางอากาศหลัก 6 ชนิด ได้แก่ ฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM) ไนโตรเจนออกไซด์ โอโซน ซัลเฟอร์ออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ และตะกั่ว มลพิษเหล่านี้มาจากแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ เช่น ฝุ่นละอองขนาดเล็กที่ลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศจากไฟป่าและฝุ่นทะเลทราย หรือจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น โอโซนที่เกิดจากแสงแดดที่ทำปฏิกิริยากับไอเสียจากยานพาหนะ

คุณภาพอากาศมีความสำคัญอย่างไร?
คุณภาพอากาศมีอิทธิพลต่อสุขภาพและคุณภาพชีวิต “เช่นเดียวกับที่เราต้องดื่มน้ำ เราก็จำเป็นต้องหายใจเอาอากาศเข้าไปด้วย” พิสโทเนกล่าว “เราคาดหวังน้ำสะอาด เพราะเราเข้าใจว่าเราต้องการน้ำเพื่อการดำรงชีวิตและสุขภาพที่ดี และเราก็ควรคาดหวังสิ่งเดียวกันนี้จากอากาศของเรา”

คุณภาพอากาศที่ย่ำแย่เชื่อมโยงกับผลกระทบต่อระบบหัวใจและหลอดเลือดและระบบทางเดินหายใจในมนุษย์ การสัมผัสไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) ในระยะสั้นอาจทำให้เกิดอาการทางระบบทางเดินหายใจ เช่น อาการไอและหายใจมีเสียงหวีด ส่วนการสัมผัสในระยะยาวจะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดโรคทางเดินหายใจ เช่น โรคหอบหืดหรือการติดเชื้อทางเดินหายใจ การสัมผัสโอโซนอาจทำให้ปอดอักเสบและทำลายทางเดินหายใจได้ การสัมผัส PM2.5 (อนุภาคขนาดเล็ก 2.5 ไมโครเมตรหรือเล็กกว่า) ทำให้เกิดการระคายเคืองปอดและเชื่อมโยงกับโรคหัวใจและปอด

นอกจากผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์แล้ว คุณภาพอากาศที่ย่ำแย่ยังสร้างความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อม ก่อให้เกิดมลพิษต่อแหล่งน้ำผ่านกระบวนการทำให้เป็นกรดและยูโทรฟิเคชัน กระบวนการเหล่านี้ทำลายพืช ทำลายสารอาหารในดิน และเป็นอันตรายต่อสัตว์

การวัดคุณภาพอากาศ: ดัชนีคุณภาพอากาศ (AQI)
คุณภาพอากาศมีความคล้ายคลึงกับสภาพอากาศ คือสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างรวดเร็ว แม้ในเวลาไม่กี่ชั่วโมง สำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ใช้ดัชนีคุณภาพอากาศ (AQI) ของสหรัฐอเมริกาในการวัดและรายงานคุณภาพอากาศ ดัชนี AQI คำนวณโดยการวัดมลพิษทางอากาศหลักทั้งหกชนิดในมาตราส่วนตั้งแต่ "ดี" ถึง "อันตราย" เพื่อให้ได้ค่าตัวเลข AQI รวมตั้งแต่ 0-500

พิสโทเนกล่าวว่า "ปกติแล้ว เมื่อเราพูดถึงคุณภาพอากาศ เรากำลังพูดถึงสิ่งต่างๆ ในบรรยากาศที่เรารู้ว่าไม่ดีต่อมนุษย์ที่จะหายใจอยู่ตลอดเวลา ดังนั้น การจะมีคุณภาพอากาศที่ดี คุณจำเป็นต้องมีค่ามลพิษต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด" แต่ละพื้นที่ทั่วโลกใช้เกณฑ์ที่แตกต่างกันสำหรับคุณภาพอากาศ "ดี" ซึ่งมักขึ้นอยู่กับสารมลพิษที่ระบบของพวกเขาวัด ในระบบของ EPA ค่า AQI ที่ 50 หรือต่ำกว่าถือว่าดี ในขณะที่ 51-100 ถือว่าปานกลาง ค่า AQI ระหว่าง 100 ถึง 150 ถือว่าไม่ดีต่อสุขภาพสำหรับกลุ่มที่มีความเสี่ยง และค่าที่สูงกว่าถือว่าไม่ดีต่อสุขภาพสำหรับทุกคน จะมีการแจ้งเตือนด้านสุขภาพเมื่อค่า AQI สูงถึง 200 ค่าใดๆ ที่สูงกว่า 300 ถือเป็นอันตราย และมักเกี่ยวข้องกับมลพิษจากอนุภาคจากไฟป่า

ผลิตภัณฑ์ข้อมูลและการวิจัยคุณภาพอากาศของ NASA
เซ็นเซอร์คุณภาพอากาศเป็นแหล่งข้อมูลอันมีค่าสำหรับการรวบรวมข้อมูลคุณภาพอากาศในระดับท้องถิ่น
ในปี พ.ศ. 2565 กลุ่มก๊าซติดตาม (TGGR) ที่ศูนย์วิจัยเอมส์ของนาซา ได้นำเทคโนโลยีเซ็นเซอร์เครือข่ายราคาประหยัดสำหรับการสำรวจมลพิษ (Inexpensive Network Sensor Technology for Exploring Pollution หรือ INSTEP) มาใช้ ซึ่งเป็นเครือข่ายเซ็นเซอร์คุณภาพอากาศราคาประหยัดรุ่นใหม่ที่วัดสารมลพิษหลากหลายชนิด เซ็นเซอร์เหล่านี้รวบรวมข้อมูลคุณภาพอากาศในบางพื้นที่ของรัฐแคลิฟอร์เนีย โคโลราโด และมองโกเลีย และได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ในการติดตามคุณภาพอากาศในช่วงฤดูไฟป่าในรัฐแคลิฟอร์เนีย

ภารกิจสำรวจคุณภาพอากาศทางอากาศและดาวเทียมแห่งเอเชีย (ASIA-AQ) ปี พ.ศ. 2567 ได้บูรณาการข้อมูลเซ็นเซอร์จากเครื่องบิน ดาวเทียม และแพลตฟอร์มภาคพื้นดิน เพื่อประเมินคุณภาพอากาศในหลายประเทศทั่วเอเชีย ข้อมูลที่รวบรวมได้จากเครื่องมือหลายชิ้นในเที่ยวบินเหล่านี้ เช่น ระบบตรวจวัดอุตุนิยมวิทยา (MMS) จากสาขาวิทยาศาสตร์บรรยากาศเอมส์ขององค์การนาซา จะถูกนำไปใช้ในการปรับปรุงแบบจำลองคุณภาพอากาศเพื่อพยากรณ์และประเมินสภาวะคุณภาพอากาศ

นาซามีดาวเทียมสำรวจโลกและเทคโนโลยีอื่นๆ มากมายทั่วทั้งหน่วยงาน เพื่อบันทึกและรายงานข้อมูลคุณภาพอากาศ ในปี พ.ศ. 2566 นาซาได้เปิดตัวภารกิจ TEMPO (Troppospheric Emissions: Monitoring of Pollution) ซึ่งวัดคุณภาพอากาศและมลพิษเหนือทวีปอเมริกาเหนือ เครื่องมือ Land, Atmosphere Near real-time Capability for Earth Observations (LANCE) ของนาซา ช่วยให้นักพยากรณ์คุณภาพอากาศสามารถรวบรวมข้อมูลจากเครื่องมือของนาซาจำนวนมากได้ภายในสามชั่วโมงหลังการสังเกตการณ์

เพื่อให้มีสภาพแวดล้อมคุณภาพอากาศที่ดี เราสามารถตรวจสอบข้อมูลคุณภาพอากาศแบบเรียลไทม์ได้ เซ็นเซอร์ต่อไปนี้สามารถวัดค่าพารามิเตอร์คุณภาพอากาศต่างๆ ได้