מהי איכות אוויר?

אוויר נקי חיוני לחיים בריאים, אך על פי ארגון הבריאות העולמי (WHO), כמעט 99% מאוכלוסיית העולם נושמת אוויר שחורג ממגבלות זיהום האוויר המומלצות. "איכות האוויר היא מדד לכמות החומרים באוויר, הכוללת חלקיקים ומזהמים גזים", אמרה קריסטינה פיסטון, מדענית חוקרת במרכז המחקר איימס של נאס"א. המחקר של פיסטון מכסה הן תחומים אטמוספריים והן תחומים אקלימיים, תוך התמקדות בהשפעת חלקיקים אטמוספריים על האקלים והעננים. "חשוב להבין את איכות האוויר משום שהיא משפיעה על בריאותכם ועל כמה טוב אתם יכולים לחיות את חייכם ולבצע את יומכם", אמרה פיסטון. ישבנו עם פיסטון כדי ללמוד עוד על איכות האוויר וכיצד יכולה להיות לה השפעה ניכרת על בריאות האדם והסביבה.

מה מרכיב את איכות האוויר?
ישנם שישה מזהמי אוויר עיקריים המוסדרים על ידי הסוכנות להגנת הסביבה (EPA) בארצות הברית: חומר חלקיקי (PM), תחמוצות חנקן, אוזון, תחמוצות גופרית, פחמן חד-חמצני ועופרת. מזהמים אלה מגיעים ממקורות טבעיים, כגון חומר חלקיקי העולה לאטמוספירה משריפות ואבק מדברי, או מפעילות אנושית, כגון האוזון הנוצר מאור שמש המגיב לפליטות כלי רכב.

מהי חשיבותה של איכות האוויר?
איכות האוויר משפיעה על הבריאות ואיכות החיים. "בדיוק כמו שאנחנו צריכים לשתות מים, אנחנו צריכים לנשום אוויר", אמר פיסטון. "התחלנו לצפות למים נקיים כי אנחנו מבינים שאנחנו צריכים אותם כדי לחיות ולהיות בריאים, ועלינו לצפות לאותו הדבר מהאוויר שלנו."

איכות אוויר ירודה נקשרה להשפעות קרדיווסקולריות ונשימתיות בבני אדם. חשיפה קצרת טווח לחנקן דו-חמצני (NO2), למשל, עלולה לגרום לתסמינים נשימתיים כמו שיעול וצפצופים, וחשיפה ארוכת טווח מגבירה את הסיכון לפתח מחלות נשימה כמו אסטמה או זיהומים בדרכי הנשימה. חשיפה לאוזון עלולה להחמיר את הריאות ולפגוע בדרכי הנשימה. חשיפה ל-PM2.5 (חלקיקים בגודל 2.5 מיקרומטר או פחות) גורמת לגירוי בריאות ונקשרה למחלות לב וריאה.

בנוסף להשפעותיה על בריאות האדם, איכות אוויר ירודה עלולה לפגוע בסביבה, לזהם גופי מים באמצעות החמצה ואאוטרופיקציה. תהליכים אלה הורגים צמחים, מדלדלים חומרי הזנה בקרקע ופוגעים בבעלי חיים.

מדידת איכות אוויר: מדד איכות האוויר (AQI)
איכות האוויר דומה למזג האוויר; היא יכולה להשתנות במהירות, אפילו תוך שעות ספורות. כדי למדוד ולדווח על איכות האוויר, ה-EPA משתמש במדד איכות האוויר של ארצות הברית (AQI). מדד איכות האוויר מחושב על ידי מדידת כל אחד מששת מזהמי האוויר העיקריים בסולם מ"טוב" ל"מסוכן", כדי לייצר ערך מספרי משולב של מדד איכות האוויר בין 0 ל-500.

"בדרך כלל כשאנחנו מדברים על איכות אוויר, אנחנו אומרים שיש דברים באטמוספירה שאנחנו יודעים שלא טובים לבני אדם לנשום כל הזמן", אמר פיסטון. "אז כדי שתהיה איכות אוויר טובה, אתה צריך להיות מתחת לסף זיהום מסוים". יישובים ברחבי העולם משתמשים בספים שונים לאיכות אוויר "טובה", שלעתים קרובות תלויה במזהמים שהמערכת שלהם מודדת. במערכת של ה-EPA, ערך AQI של 50 ומטה נחשב טוב, בעוד ש-51-100 נחשב בינוני. ערך AQI בין 100 ל-150 נחשב לא בריא לקבוצות רגישות, וערכים גבוהים יותר אינם בריאים לכולם; התראת בריאות מונפקת כאשר ה-AQI מגיע ל-200. כל ערך מעל 300 נחשב מסוכן, ולעתים קרובות קשור לזיהום חלקיקים משריפות יער.

מוצרי מחקר ונתונים של איכות האוויר של נאס"א
חיישני איכות אוויר הם משאב חשוב ללכידת נתוני איכות אוויר ברמה המקומית.
בשנת 2022, קבוצת הגזים העקבים (TGGR) במרכז המחקר איימס של נאס"א פרסה את טכנולוגיית חיישני הרשת הזולה לחקר זיהום, או INSTEP: רשת חדשה של חיישני איכות אוויר זולים המודדים מגוון מזהמים. חיישנים אלה לוכדים נתוני איכות אוויר באזורים מסוימים בקליפורניה, קולורדו ומונגוליה, והוכיחו את עצמם כיעילים לניטור איכות האוויר במהלך עונת השריפות בקליפורניה.

משימת ASIA-AQ (חקירת איכות האוויר האסייתית באמצעות מטוסים ולוויינים) לשנת 2024 שילבה נתוני חיישנים ממטוסים, לוויינים ופלטפורמות קרקעיות כדי להעריך את איכות האוויר במספר מדינות באסיה. הנתונים שנאספו ממכשירים מרובים בטיסות אלו, כגון מערכת המדידה המטאורולוגית (MMS) של סניף המדע האטמוספרי של נאס"א, משמשים לשיפור מודלים של איכות אוויר לחיזוי והערכת תנאי איכות אוויר.

ברחבי הסוכנות, לנאס"א יש מגוון לווייני תצפית על כדור הארץ וטכנולוגיות אחרות ללכידה ודיווח על נתוני איכות אוויר. בשנת 2023, נאס"א השיקה את משימת פליטות טרופוספריות: ניטור זיהום אוויר (TEMPO), המודדת את איכות האוויר והזיהום מעל צפון אמריקה. כלי LANCE (Land, Atmosphere Near-real-time Capability for Earth Observations) של נאס"א מספק לחזאי איכות אוויר מדידות שנאספו ממגוון רחב של מכשירי נאס"א, תוך שלוש שעות ממועד התצפית.

על מנת לשמור על סביבת אוויר בריאה, נוכל לנטר נתוני איכות אוויר בזמן אמת. להלן חיישנים שיכולים למדוד פרמטרים שונים של איכות אוויר.