ما هي جودة الهواء؟

يُعدّ الهواء النظيف ضروريًا لحياة صحية، ولكن وفقًا لمنظمة الصحة العالمية، يتنفس ما يقرب من 99% من سكان العالم هواءً يتجاوز الحدود المسموح بها لتلوث الهواء. تقول كريستينا بيستون، الباحثة العلمية في مركز أبحاث ناسا أميس: "جودة الهواء هي مقياس لكمية المواد الموجودة فيه، والتي تشمل الجسيمات والملوثات الغازية". يغطي بحث بيستون مجالي الغلاف الجوي والمناخ، مع التركيز على تأثير الجسيمات الجوية على المناخ والغيوم. وتضيف بيستون: "من المهم فهم جودة الهواء لأنها تؤثر على صحتك وعلى جودة حياتك اليومية". جلسنا مع بيستون لمعرفة المزيد عن جودة الهواء وكيف يمكن أن يكون لها تأثير ملحوظ على صحة الإنسان والبيئة.

ما الذي يُحدد جودة الهواء؟
تُشرف وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) على ستة ملوثات رئيسية للهواء: الجسيمات العالقة، وأكاسيد النيتروجين، والأوزون، وأكاسيد الكبريت، وأول أكسيد الكربون، والرصاص. وتنتج هذه الملوثات من مصادر طبيعية، كالجسيمات العالقة التي تتصاعد في الغلاف الجوي من الحرائق وغبار الصحراء، أو من الأنشطة البشرية، كالأوزون الناتج عن تفاعل ضوء الشمس مع انبعاثات المركبات.

ما أهمية جودة الهواء؟
تؤثر جودة الهواء على الصحة ونوعية الحياة. يقول بيستون: "كما نحتاج إلى شرب الماء، نحتاج إلى تنفس الهواء. لقد أصبحنا نتوقع مياهًا نظيفة لأننا ندرك حاجتنا إليها لنعيش بصحة جيدة، وينبغي أن نتوقع الشيء نفسه من الهواء الذي نتنفسه".

يرتبط تلوث الهواء بمشاكل في القلب والأوعية الدموية والجهاز التنفسي لدى الإنسان. فعلى سبيل المثال، قد يؤدي التعرض قصير الأمد لثاني أكسيد النيتروجين (NO2) إلى ظهور أعراض تنفسية كالسعال والصفير، بينما يزيد التعرض طويل الأمد من خطر الإصابة بأمراض تنفسية كالربو أو التهابات الجهاز التنفسي. كما أن التعرض للأوزون قد يُفاقم حالة الرئتين ويُلحق الضرر بالممرات الهوائية. أما التعرض للجسيمات الدقيقة PM2.5 (التي يبلغ قطرها 2.5 ميكرومتر أو أقل) فيُسبب تهيجًا في الرئتين، وقد رُبط بأمراض القلب والرئة.

إضافةً إلى تأثيرات تلوث الهواء على صحة الإنسان، فإنه يُلحق الضرر بالبيئة، مُلوِّثاً المسطحات المائية عبر التحمض والتخثث. وتؤدي هذه العمليات إلى موت النباتات، واستنزاف مغذيات التربة، وإلحاق الضرر بالحيوانات.

قياس جودة الهواء: مؤشر جودة الهواء (AQI)
جودة الهواء تشبه الطقس؛ إذ يمكن أن تتغير بسرعة، حتى في غضون ساعات قليلة. لقياس جودة الهواء والإبلاغ عنها، تستخدم وكالة حماية البيئة الأمريكية مؤشر جودة الهواء (AQI). يُحسب مؤشر جودة الهواء بقياس كل من الملوثات الستة الرئيسية للهواء على مقياس من "جيد" إلى "خطير"، لينتج عنه قيمة عددية إجمالية تتراوح بين 0 و500.

قال بيستون: "عادةً عندما نتحدث عن جودة الهواء، فإننا نعني وجود مواد في الغلاف الجوي نعلم أنها ضارة بصحة الإنسان عند استنشاقها باستمرار. لذا، للحصول على جودة هواء جيدة، يجب أن يكون مستوى التلوث أقل من عتبة معينة". وتستخدم المناطق حول العالم عتبات مختلفة لجودة الهواء "الجيدة"، والتي غالبًا ما تعتمد على الملوثات التي يقيسها نظامها. ففي نظام وكالة حماية البيئة الأمريكية، تُعتبر قيمة مؤشر جودة الهواء 50 أو أقل جيدة، بينما تُعتبر القيمة بين 51 و100 متوسطة. أما القيمة بين 100 و150 فتُعتبر غير صحية للفئات الحساسة، والقيم الأعلى غير صحية للجميع؛ ويصدر تنبيه صحي عندما يصل مؤشر جودة الهواء إلى 200. وتُعتبر أي قيمة أعلى من 300 خطرة، وغالبًا ما ترتبط بتلوث الجسيمات الناتج عن حرائق الغابات.

منتجات ناسا لأبحاث وبيانات جودة الهواء
تُعد أجهزة استشعار جودة الهواء مورداً قيماً لجمع بيانات جودة الهواء على المستوى المحلي.
في عام 2022، قام فريق أبحاث الغازات النزرة (TGGR) في مركز أبحاث ناسا أميس بنشر تقنية استشعار الشبكة منخفضة التكلفة لاستكشاف التلوث (INSTEP): وهي شبكة جديدة من أجهزة استشعار جودة الهواء منخفضة التكلفة تقيس مجموعة متنوعة من الملوثات. وتقوم هذه الأجهزة بجمع بيانات جودة الهواء في مناطق محددة في كاليفورنيا وكولورادو ومنغوليا، وقد أثبتت جدواها في مراقبة جودة الهواء خلال موسم حرائق كاليفورنيا.

دمجت مهمة "التحقيق الجوي والفضائي لجودة الهواء في آسيا" (ASIA-AQ) لعام 2024 بيانات الاستشعار من الطائرات والأقمار الصناعية والمنصات الأرضية لتقييم جودة الهواء في عدة دول آسيوية. وتُستخدم البيانات التي جُمعت من أجهزة متعددة على متن هذه الرحلات، مثل نظام القياسات الجوية (MMS) التابع لفرع علوم الغلاف الجوي في مركز أبحاث ناسا أميس، لتحسين نماذج جودة الهواء بهدف التنبؤ بظروف جودة الهواء وتقييمها.

تمتلك وكالة ناسا، على مستوى جميع أقسامها، مجموعة من الأقمار الصناعية لرصد الأرض وتقنيات أخرى لجمع بيانات جودة الهواء والإبلاغ عنها. وفي عام 2023، أطلقت ناسا مهمة رصد انبعاثات التروبوسفير: مراقبة التلوث (TEMPO)، التي تقيس جودة الهواء والتلوث فوق أمريكا الشمالية. كما توفر أداة ناسا "القدرة على رصد الأرض في الوقت الفعلي تقريبًا" (LANCE) لمتنبئي جودة الهواء قياسات مُجمّعة من العديد من أجهزة ناسا، في غضون ثلاث ساعات من رصدها.

للحفاظ على بيئة ذات جودة هواء صحية، يمكننا مراقبة بيانات جودة الهواء في الوقت الفعلي. فيما يلي بعض أجهزة الاستشعار التي يمكنها قياس معايير جودة الهواء المختلفة.