Chất lượng không khí là gì?

Không khí sạch rất cần thiết cho 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 cho phép. “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 đến khí hậu và mây. “Điều quan trọng là phải hiểu chất lượng không khí vì nó ảnh hưởng đến sức khỏe của bạn và cách bạn có thể sống tốt và sinh hoạt hàng ngày”, Pistone nói. Chúng tôi đã có cuộc trò chuyện với Pistone để tìm hiểu thêm về chất lượng không khí và tác động đáng kể của nó đến sức khỏe con người và môi trường.

Chất lượng không khí được cấu thành bởi những yếu tố nào?
Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) của Hoa Kỳ quy định sáu chất gây ô nhiễm không khí chính: bụi mịn (PM), oxit nitơ, ozon, oxit lưu huỳnh, carbon monoxide và chì. Các chất gây ô nhiễm này có nguồn gốc từ tự nhiên, chẳng hạn như bụi mịn bay vào 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 phản ứng của ánh sáng mặt trời với khí thải xe cộ.

Chất lượng không khí có tầm quan trọng như thế nào?
Chất lượng không khí ảnh hưởng đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống. “Cũng giống như chúng ta cần nước để uống, chúng ta cần không khí để thở”, Pistone nói. “Chúng ta đã quen với việc có nước sạch vì 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 lên hệ tim mạch và hô hấp ở con người. Ví dụ, tiếp xúc ngắn hạn với nitơ dioxide (NO2) có thể gây ra các triệu chứng hô hấp như ho và thở khò khè, còn 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 ozone có thể làm trầm trọng thêm tình trạng phổi và gây tổn thương đường thở. Tiếp xúc với 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 các 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 về chất lượng không khí, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) sử dụng Chỉ số Chất lượng Không khí (AQI) của Hoa Kỳ. AQI được tính toán bằng cách đo lường từng trong sáu chất gây ô nhiễm không khí chính trên thang điểm từ “Tốt” đến “Nguy hiểm”, để tạo ra giá trị số AQI tổng hợp từ 0-500.

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

Các sản phẩm nghiên cứu và dữ liệu về chất lượng không khí của NASA
Cảm biến chất lượng không khí là một nguồn tài nguyên quý giá để thu thập dữ liệu chất lượng không khí ở cấp độ địa phương.
Vào năm 2022, Nhóm Khí 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 chi phí thấp mới đo lường nhiều loại chất gây 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 chứng minh được lợi thế trong việc giám sát chất lượng không khí trong mùa cháy rừng ở California.

Nhiệm vụ Điều tra Chất lượng Không khí Châu Á năm 2024 (ASIA-AQ) đã tích hợp dữ liệu cảm biến từ máy bay, vệ tinh và các nền tảng trên mặt đất để đánh giá chất lượng không khí trên 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) từ Chi nhánh Khoa học Khí quyển Ames của NASA, được sử dụng để tinh chỉnh các mô hình chất lượng không khí nhằm dự báo và đánh giá điều kiện chất lượng không khí.

Trên phạm vi toàn cơ quan, NASA sở hữu 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 phóng sứ mệnh Giám sát ô nhiễm khí thải tầng đối lưu (TEMPO), đo lường chất lượng không khí và ô nhiễm trên khắp Bắc Mỹ. Công cụ Quan sát Trái đất và Khí quyển gần thời gian thực (LANCE) của NASA cung cấp cho các nhà dự báo chất lượng không khí các số liệu được tổng hợp từ vô số thiết bị của NASA, trong vòng ba giờ kể từ khi quan sát.

Để có 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.