空気の質とは何ですか? – NASA

きれいな空気は健康的な生活に不可欠ですが、世界保健機関 (WHO) によると、世界人口のほぼ 99% が大気汚染のガイドライン限界を超える空気を吸っています。 NASA エイムズ研究センターの研究員クリスティーナ ピストン氏は、「大気の質は、空気中にどれだけの物質が存在するかを示す尺度です。これには、微粒子やガス状汚染物質が含まれます」と述べています。ピストンの研究は、大気粒子が気候と雲に及ぼす影響に焦点を当て、大気と気候の両方の分野を対象としています。 「空気の質を理解することは重要です。なぜなら、空気の質はあなたの健康や、どれだけ快適に生活し、一日を過ごすことができるかに影響するからです」とピストン氏は言う。私たちは、空気の質と、それが人間の健康と環境にどのような顕著な影響を与える可能性があるかについて詳しく知るために、ピストン氏に話を聞きました。

米国環境保護庁 (EPA) によって規制されている主な大気汚染物質は、粒子状物質 (PM)、窒素酸化物、オゾン、硫黄酸化物、一酸化炭素、鉛の 6 つです。これらの汚染物質は、火災や砂漠の塵から大気中に上昇する粒子状物質などの自然発生源、または車両の排気ガスに反応する太陽光から発生するオゾンなどの人間の活動に由来します。

空気の質は健康と生活の質に影響を与えます。 「水を摂取する必要があるのと同じように、空気を呼吸する必要もあります」とピストン氏は言う。 「私たちがきれいな水に期待するようになったのは、私たちが生きて健康になるために水が必要であることを理解しているからであり、空気にも同じことを期待すべきです。」

空気の質の悪さは、人間の心臓血管や呼吸器への影響と関連しています。たとえば、二酸化窒素 (NO2) への短期曝露は咳や喘鳴などの呼吸器症状を引き起こす可能性があり、長期曝露は喘息や呼吸器感染症などの呼吸器疾患を発症するリスクを高めます。オゾンにさらされると肺が悪化し、気道が損傷する可能性があります。 PM2.5 (2.5 マイクロメートル以下の微粒子) への曝露は肺の炎症を引き起こし、心臓や肺の疾患と関連しています。

人間の健康への影響に加えて、大気の質の悪化は環境にダメージを与え、酸性化や富栄養化を通じて水域を汚染する可能性があります。これらのプロセスは植物を殺し、土壌の栄養素を枯渇させ、動物に害を与えます。

空気の質は天気と似ています。たとえ数時間以内であっても、すぐに変化する可能性があります。大気質を測定して報告するために、EPA は米国大気質指数 (AQI) を使用します。 AQI は、6 つの一次大気汚染物質のそれぞれを「良好」から「危険」までのスケールで測定し、組み合わせた AQI 数値 0 ～ 500 を生成することによって計算されます。

「通常、大気の質について話すとき、大気中には人間が常に呼吸をしているのはよくないことがわかっているものが存在するということになります」とピストン氏は言う。 「つまり、空気の質を良好にするには、汚染の一定の閾値を下回る必要があるのです。」世界中の地域では、「良好な」大気質のさまざまなしきい値が使用されています。多くの場合、そのしきい値は、システムが測定する汚染物質に依存します。 EPA のシステムでは、AQI 値が 50 以下が良好とみなされ、51 ～ 100 が中程度とみなされます。 AQI 値が 100 ～ 150 の場合、敏感なグループにとっては不健康であると考えられ、値が高いほどすべての人にとって不健康であると考えられます。 AQI が 200 に達すると、健康に関する警告が発行されます。300 を超える値は危険とみなされ、山火事による微粒子汚染と関連していることがよくあります。

大気質センサーは、ローカルレベルで大気質データを収集するための貴重なリソースです。
2022 年、NASA エイムズ研究センターのトレース ガス グループ (TGGR) は、さまざまな汚染物質を測定する低コストの大気質センサーの新しいネットワークである、汚染調査のための安価なネットワーク センサー技術 (INSTEP) を導入しました。これらのセンサーは、カリフォルニア、コロラド、モンゴルの特定地域の大気質データを収集しており、カリフォルニアの火災シーズン中の大気質の監視に有利であることが証明されています。

2024 年のアジア大気質の航空および衛星調査 (ASIA-AQ) ミッションでは、航空機、衛星、地上プラットフォームからのセンサー データを統合して、アジアのいくつかの国の大気質を評価しました。 NASA エイムズ大気科学部門の気象測定システム (MMS) など、これらの飛行中の複数の機器から収集されたデータは、大気質モデルを改良して大気質状態を予測および評価するために使用されます。

NASA は全庁的に、大気質データを取得して報告するためのさまざまな地球観測衛星やその他の技術を備えています。 NASA は 2023 年に、北米上空の大気質と汚染を測定する対流圏放出: 汚染監視 (TEMPO) ミッションを開始しました。 NASA の Land, Atmosphere Near Real-time Capability for Earth Observations (LANCE) ツールは、観測後 3 時間以内に、NASA の多数の機器から収集された測定値を大気質予報担当者に提供します。

EPA には、大気質関連の情報源が掲載されている EPA の Web サイトに加えて、AirNow と呼ばれるプラットフォームもあり、米国全土の地域の AQI を報告し、ユーザーが自分の地域の大気質レベルを確認できるようにしています。ピストン氏はまた、クラウドソースの低コストセンサーネットワークから取得したPMデータを表示し、それらの測定値を変換してAQIを推定するパープルエアのリアルタイムマップを見ることを推奨している。空気の質が気になる人のために、Pistone は https://cleanaircrew.org/ で室内の空気の質、山火事の煙で安全に呼吸すること、さらには独自のボックス ファン フィルターを作成することに関するリソースをチェックすることを推奨しています。

大気質研究への応用について詳しくは、NASA の応用科学プログラムの「健康と大気質」プログラム エリアを参照してください。ここでは、地方、地域、国家レベルで大気質の問題を評価し、対処するための地球観測の利用について詳しく説明しています。さらに、NASA 健康・大気質応用科学チーム (HAQAST) は、NASA のデータとツールを関係者と結び付けて、大気質が人間の健康に及ぼす影響をより良く共有し、理解できるよう支援しています。

NASA エイムズ研究センター、Katera Lee 著