Chất lượng không khí là gì?

Không khí sạch là điều cần thiết cho một cuộc sống khỏe mạnh, nhưng theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), gần 99% dân số toàn cầu hít thở không khí vượt quá giới hạn ô nhiễm không khí theo hướng dẫn của họ. "Chất lượng không khí là thước đo lượng chất có trong không khí, bao gồm các hạt và chất ô nhiễm dạng khí", Kristina Pistone, một nhà khoa học nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA cho biết. Nghiên cứu của Pistone bao gồm cả lĩnh vực khí quyển và khí hậu, tập trung vào tác động của các hạt trong khí quyển lên khí hậu và mây. Pistone cho biết: "Điều quan trọng là phải hiểu chất lượng không khí vì nó ảnh hưởng đến sức khỏe của bạn và cách bạn sống cuộc sống và sinh hoạt hàng ngày của mình". Chúng tôi đã trò chuyện với Pistone để tìm hiểu thêm về chất lượng không khí và cách nó có thể có tác động đáng chú ý đến sức khỏe con người và môi trường.

Chất lượng không khí được tạo nên bởi những yếu tố nào?
Có sáu chất gây ô nhiễm không khí chính được Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) tại Hoa Kỳ quản lý: vật chất dạng hạt (PM), oxit nitơ, ozon, oxit lưu huỳnh, carbon monoxide và chì. Các chất ô nhiễm này đến từ các nguồn tự nhiên, chẳng hạn như vật chất dạng hạt bốc lên khí quyển từ các đám cháy và bụi sa mạc, hoặc từ hoạt động của con người, chẳng hạn như ozon được tạo ra từ ánh sáng mặt trời phản ứng với khí thải xe cộ.

Tầm quan trọng của chất lượng không khí là gì?
Chất lượng không khí ảnh hưởng đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống. "Cũng như chúng ta cần uống nước, chúng ta cần hít thở không khí", Pistone nói. "Chúng ta mong đợi nước sạch vì chúng ta hiểu rằng chúng ta cần nước để sống và khỏe mạnh, và chúng ta cũng nên mong đợi điều tương tự từ không khí của mình."

Chất lượng không khí kém có liên quan đến các tác động về tim mạch và hô hấp ở người. Ví dụ, tiếp xúc ngắn hạn với nitơ điôxít (NO2) có thể gây ra các triệu chứng hô hấp như ho và thở khò khè, và tiếp xúc lâu dài làm tăng nguy cơ mắc các bệnh về đường hô hấp như hen suyễn hoặc nhiễm trùng đường hô hấp. Tiếp xúc với ôzôn có thể làm trầm trọng thêm tình trạng phổi và làm tổn thương đường thở. Tiếp xúc với bụi mịn PM2.5 (các hạt có kích thước 2,5 micromet hoặc nhỏ hơn) gây kích ứng phổi và có liên quan đến các bệnh về tim và phổi.

Ngoài tác động đến sức khỏe con người, chất lượng không khí kém còn có thể gây hại cho môi trường, làm ô nhiễm nguồn nước thông qua quá trình axit hóa và phú dưỡng. Những quá trình này giết chết thực vật, làm cạn kiệt chất dinh dưỡng trong đất và gây hại cho động vật.

Đo lường chất lượng không khí: Chỉ số chất lượng không khí (AQI)
Chất lượng không khí cũng tương tự như thời tiết; nó có thể thay đổi nhanh chóng, thậm chí chỉ trong vài giờ. Để đo lường và báo cáo chất lượng không khí, EPA sử dụng Chỉ số Chất lượng Không khí Hoa Kỳ (AQI). AQI được tính bằng cách đo lường từng chất ô nhiễm không khí chính trong thang điểm từ "Tốt" đến "Nguy hiểm", để tạo ra giá trị AQI tổng hợp từ 0-500.

Pistone cho biết: “Thông thường, khi chúng ta nói về chất lượng không khí, chúng ta đang nói rằng có những thứ trong bầu khí quyển mà chúng ta biết là không tốt cho con người khi hít thở mọi lúc”. “Vì vậy, để có chất lượng không khí tốt, bạn cần phải ở dưới một ngưỡng ô nhiễm nhất định”. Các địa phương trên khắp thế giới sử dụng các ngưỡng khác nhau cho chất lượng không khí “tốt”, thường phụ thuộc vào loại chất ô nhiễm mà hệ thống của họ đo lường. Trong hệ thống của EPA, giá trị AQI từ 50 trở xuống được coi là tốt, trong khi 51-100 được coi là trung bình. Giá trị AQI từ 100 đến 150 được coi là không tốt cho sức khỏe đối với các nhóm nhạy cảm và các giá trị cao hơn là không tốt cho sức khỏe đối với tất cả mọi người; cảnh báo sức khỏe được đưa ra khi AQI đạt 200. Bất kỳ giá trị nào trên 300 được coi là nguy hiểm và thường liên quan đến ô nhiễm dạng hạt từ cháy rừng.

Sản phẩm nghiên cứu và dữ liệu chất lượng không khí của NASA
Cảm biến chất lượng không khí là nguồn tài nguyên có giá trị để thu thập dữ liệu chất lượng không khí ở cấp độ địa phương.
Năm 2022, Nhóm Khí Dấu Vết (TGGR) tại Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA đã triển khai Công nghệ Cảm biến Mạng Giá rẻ để Khám phá Ô nhiễm, hay INSTEP: một mạng lưới cảm biến chất lượng không khí giá rẻ mới, đo lường nhiều loại chất ô nhiễm. Các cảm biến này đang thu thập dữ liệu chất lượng không khí ở một số khu vực tại California, Colorado và Mông Cổ, và đã được chứng minh là có lợi thế trong việc theo dõi chất lượng không khí trong mùa cháy rừng ở California.

Nhiệm vụ Điều tra Chất lượng Không khí Châu Á bằng Vệ tinh và Trên không (ASIA-AQ) năm 2024 đã tích hợp dữ liệu cảm biến từ máy bay, vệ tinh và các nền tảng mặt đất để đánh giá chất lượng không khí tại một số quốc gia ở Châu Á. Dữ liệu thu thập được từ nhiều thiết bị trên các chuyến bay này, chẳng hạn như Hệ thống Đo lường Khí tượng (MMS) của Chi nhánh Khoa học Khí quyển Ames thuộc NASA, được sử dụng để tinh chỉnh các mô hình chất lượng không khí nhằm dự báo và đánh giá các điều kiện chất lượng không khí.

Trên toàn cơ quan, NASA có một loạt vệ tinh quan sát Trái Đất và các công nghệ khác để thu thập và báo cáo dữ liệu chất lượng không khí. Năm 2023, NASA đã triển khai sứ mệnh Giám sát Ô nhiễm Khí thải Tầng đối lưu (TEMPO), đo lường chất lượng không khí và mức độ ô nhiễm trên khắp Bắc Mỹ. Công cụ Khả năng Quan sát Trái Đất Gần Thời gian Thực (LANCE) của NASA cung cấp cho các nhà dự báo chất lượng không khí các phép đo được tổng hợp từ nhiều thiết bị của NASA, trong vòng ba giờ sau khi quan sát.

Để có một môi trường không khí trong lành, chúng ta có thể theo dõi dữ liệu chất lượng không khí theo thời gian thực. Sau đây là các cảm biến có thể đo các thông số chất lượng không khí khác nhau: