ما هي جودة الهواء؟

يُعدّ الهواء النقي ضروريًا لحياة صحية، ولكن وفقًا لمنظمة الصحة العالمية (WHO)، يتنفس ما يقرب من 99% من سكان العالم هواءً يتجاوز الحدود الإرشادية لتلوث الهواء. وصرحت كريستينا بيستون، عالمة أبحاث في مركز أبحاث أميس التابع لوكالة ناسا: "جودة الهواء هي مقياس لكمية المواد الموجودة في الهواء، بما في ذلك الجسيمات والملوثات الغازية". وتغطي أبحاث بيستون كلاً من المجالين الجوي والمناخي، مع التركيز على تأثير الجسيمات الجوية على المناخ والغيوم. وأضافت بيستون: "من المهم فهم جودة الهواء لأنها تؤثر على صحتك وعلى قدرتك على عيش حياتك وممارسة حياتك اليومية". التقينا بيستون لمعرفة المزيد عن جودة الهواء وكيف يمكن أن يكون لها تأثير ملحوظ على صحة الإنسان والبيئة.

ما الذي يشكل جودة الهواء؟
هناك ستة ملوثات رئيسية للهواء تنظمها وكالة حماية البيئة (EPA) في الولايات المتحدة: الجسيمات العالقة (PM)، وأكاسيد النيتروجين، والأوزون، وأكاسيد الكبريت، وأول أكسيد الكربون، والرصاص. تأتي هذه الملوثات من مصادر طبيعية، مثل الجسيمات العالقة التي ترتفع في الغلاف الجوي نتيجة الحرائق وغبار الصحراء، أو من النشاط البشري، مثل الأوزون الناتج عن تفاعل ضوء الشمس مع انبعاثات المركبات.

ما هي أهمية جودة الهواء؟
تؤثر جودة الهواء على الصحة وجودة الحياة. قال بيستون: "كما نحتاج إلى شرب الماء، نحتاج إلى تنفس الهواء. لقد أصبحنا نتوقع مياهًا نظيفة لأننا ندرك حاجتنا إليها للعيش والصحة، وعلينا أن نتوقع الشيء نفسه من هواءنا".

ارتبطت جودة الهواء السيئة بتأثيرات قلبية وعائية وتنفسية لدى البشر. على سبيل المثال، يمكن أن يُسبب التعرض قصير المدى لثاني أكسيد النيتروجين (NO2) أعراضًا تنفسية كالسعال والصفير، بينما يزيد التعرض طويل المدى من خطر الإصابة بأمراض الجهاز التنفسي كالربو أو التهابات الجهاز التنفسي. كما أن التعرض للأوزون قد يُفاقم مشاكل الرئتين ويُتلف الشعب الهوائية. ويُسبب التعرض للجسيمات PM2.5 (جسيمات قطرها 2.5 ميكرومتر أو أقل) تهيجًا رئويًا، وقد رُبط بأمراض القلب والرئة.

بالإضافة إلى آثاره على صحة الإنسان، يُلحق سوء جودة الهواء ضررًا بالبيئة، إذ يُلوّث المسطحات المائية من خلال الحموضة والتغذية الزائدة. هذه العمليات تقتل النباتات، وتُستنزف مغذيات التربة، وتُؤذي الحيوانات.

قياس جودة الهواء: مؤشر جودة الهواء (AQI)
جودة الهواء تشبه الطقس؛ إذ تتغير بسرعة، حتى في غضون ساعات. لقياس جودة الهواء والإبلاغ عنها، تستخدم وكالة حماية البيئة الأمريكية مؤشر جودة الهواء (AQI). يُحسب هذا المؤشر بقياس كلٍّ من ملوثات الهواء الرئيسية الستة على مقياس يتراوح بين "جيد" و"خطير"، للحصول على قيمة رقمية مجمعة لمؤشر جودة الهواء تتراوح بين 0 و500.

قال بيستون: "عادةً ما نشير إلى وجود بعض العناصر في الغلاف الجوي التي نعلم أنها غير مناسبة لتنفس البشر طوال الوقت. لذا، وللحصول على جودة هواء جيدة، يجب أن تكون أقل من حد معين من التلوث". تستخدم المناطق حول العالم عتبات مختلفة لجودة الهواء "الجيدة"، والتي غالبًا ما تعتمد على الملوثات التي يقيسها نظامها. في نظام وكالة حماية البيئة، تُعتبر قيمة مؤشر جودة الهواء التي تبلغ 50 أو أقل جيدة، بينما تُعتبر قيمة 51-100 متوسطة. تُعتبر قيمة مؤشر جودة الهواء التي تتراوح بين 100 و150 غير صحية للفئات الحساسة، بينما تُعتبر القيم الأعلى غير صحية للجميع؛ ويُصدر تنبيه صحي عندما يصل مؤشر جودة الهواء إلى 200. تُعتبر أي قيمة تزيد عن 300 خطرة، وغالبًا ما ترتبط بتلوث الجسيمات من حرائق الغابات.

أبحاث جودة الهواء ومنتجات البيانات التابعة لوكالة ناسا
تُعد أجهزة استشعار جودة الهواء موردًا قيمًا لالتقاط بيانات جودة الهواء على المستوى المحلي.
في عام ٢٠٢٢، نشرت مجموعة الغازات النزرة (TGGR) في مركز أبحاث أميس التابع لناسا تقنية استشعار الشبكة منخفضة التكلفة لاستكشاف التلوث، أو INSTEP: وهي شبكة جديدة من أجهزة استشعار جودة الهواء منخفضة التكلفة تقيس مجموعة متنوعة من الملوثات. تلتقط هذه الأجهزة بيانات جودة الهواء في مناطق معينة في كاليفورنيا وكولورادو ومنغوليا، وقد أثبتت فعاليتها في مراقبة جودة الهواء خلال موسم حرائق كاليفورنيا.

جمعت مهمة دراسة جودة الهواء في آسيا (ASIA-AQ) لعام 2024 بيانات الاستشعار من الطائرات والأقمار الصناعية والمنصات الأرضية لتقييم جودة الهواء في عدة دول في آسيا. تُستخدم البيانات المُجمعة من أجهزة متعددة على متن هذه الرحلات، مثل نظام القياس الجوي (MMS) التابع لفرع علوم الغلاف الجوي في مركز أميس التابع لناسا، لتحسين نماذج جودة الهواء للتنبؤ بأحوال جودة الهواء وتقييمها.

على مستوى الوكالة، تمتلك ناسا مجموعة من أقمار رصد الأرض وتقنيات أخرى لجمع بيانات جودة الهواء والإبلاغ عنها. في عام ٢٠٢٣، أطلقت ناسا مهمة "انبعاثات التروبوسفير: رصد التلوث" (TEMPO)، التي تقيس جودة الهواء والتلوث في أمريكا الشمالية. تُوفر أداة "قدرة رصد الأرض والغلاف الجوي في الوقت الفعلي تقريبًا" (LANCE) التابعة لناسا للمتنبئين بجودة الهواء قياسات مُجمّعة من مجموعة كبيرة من أجهزة ناسا، في غضون ثلاث ساعات من رصدها.

لضمان بيئة هواء صحية، يُمكننا مراقبة بيانات جودة الهواء آنيًا. فيما يلي أجهزة استشعار لقياس معايير جودة الهواء المختلفة.