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値を超える空気を吸っています。「空気質とは、粒子状物質やガス状汚染物質など、空気中に含まれる物質の量を示す指標です」と、NASAエイムズ研究センターの研究科学者、クリスティーナ・ピストーネ氏は述べています。ピストーネ氏の研究は、大気と気候の両方の分野を網羅しており、特に大気中の粒子が気候や雲に与える影響に焦点を当てています。「空気質は健康に影響し、日常生活の質にも影響を与えるため、空気質を理解することは重要です」とピストーネ氏は述べています。私たちはピストーネ氏に、空気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のかについて、詳しく話を聞きました。
空気の質は何によって決まるのでしょうか?
米国環境保護庁（EPA）が規制す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、火災や砂漠の砂塵から大気中に上昇する粒子状物質などの自然発生源、あるいは自動車の排気ガスに反応して太陽光によって生成されるオゾンなどの人為的要因に由来します。
空気の質の重要性は何ですか?
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があります」とピストーネ氏は言います。「私たちは生きていくために、そして健康を維持するために水が必要だと理解しているため、きれいな水を求めるようになりました。空気にも同じことを期待すべきです。」
大気汚染は、人間の心血管系および呼吸器系への影響と関連があるとされています。例えば、二酸化窒素（NO2）への短期的な曝露は、咳や喘鳴などの呼吸器症状を引き起こす可能性があり、長期的な曝露は喘息や呼吸器感染症などの呼吸器疾患の発症リスクを高めます。オゾンへの曝露は肺を悪化させ、気道を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粒子）への曝露は肺への炎症を引き起こし、心臓および肺疾患との関連が指摘されています。
大気汚染は、人間の健康に影響を及ぼすだけでなく、酸性化や富栄養化によって水域を汚染し、環境にも悪影響を及ぼします。これらのプロセスは、植物を枯渇させ、土壌の栄養分を枯渇させ、動物に害を及ぼします。
空気の質の測定：空気質指数（AQI）
空気の質は天気と同様、数時間以内でさえも急速に変化することがあります。EPA（環境保護庁）は、空気の質を測定し報告するために、米国大気質指数（AQI）を使用しています。AQIは、6つの主要な大気汚染物質をそれぞれ「良好」から「危険」までの尺度で測定し、0～500の総合AQI数値を算出します。
「通常、空気の質について話すときは、大気中に、人間が常時呼吸するには良くないことが分かっている物質があると言っています」とピストーン氏は言う。「ですから、空気の質を良くするには、汚染が特定の閾値以下である必要があります。」世界各地では、「良い」空気の質の閾値が異なっており、これは多くの場合、そのシステムが測定する汚染物質によって決まる。EPAのシステムでは、AQI値が50以下であれば良好、51～100であれば中程度とされる。AQI値が100～150の場合は敏感なグループにとって不健康とされ、それ以上の値は誰にとっても不健康である。AQIが200に達すると健康警報が発令される。300を超える値は危険とされ、山火事による粒子状汚染と関連付けられることが多い。
NASAの大気質研究およびデータ製品
空気質センサーは、地域レベルで空気質データを取得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微量ガスグループ（TGGR）は、汚染探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。これは、様々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す。これらのセンサーは、カリフォルニア州、コロラド州、モンゴルの特定の地域で大気質データを収集しており、カリフォルニア州の火災シーズンにおける大気質の監視に有効であることが証明されています。
2024年の航空機・衛星によるアジアの大気質調査（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、アジアの複数の国における大気質を評価しました。NASAエイムズ宇宙センター大気科学部門の気象観測システム（MMS）など、これらの飛行で取得された複数の機器から取得されたデータは、大気質モデルの改良に活用され、大気質の状況を予測・評価します。
NASAは、機関全体にわたって、大気質データを収集・報告するための様々な地球観測衛星やその他の技術を保有しています。2023年には、北米上空の大気質と汚染を測定する対流圏排出物・汚染監視（TEMPO）ミッションを開始しました。NASAの陸地・大気圏準リアルタイム地球観測機能（LANCE）ツールは、観測後3時間以内に、多数のNASA機器から収集された測定値を大気質予報士に提供します。
健康的な空気環境を維持するために、空気質データをリアルタイムで監視することができます。以下は、さまざまな空気質パラメータを測定できるセンサーです。
投稿日時: 2024年12月4日