Cos'è la qualità dell'aria?

L'aria pulita è essenziale per una vita sana, ma secondo l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), quasi il 99% della popolazione mondiale respira aria che supera i limiti di inquinamento atmosferico stabiliti dalle linee guida. "La qualità dell'aria è una misura della quantità di sostanze presenti nell'aria, inclusi particolato e inquinanti gassosi", ha affermato Kristina Pistone, ricercatrice presso il NASA Ames Research Center. La ricerca di Pistone copre sia gli aspetti atmosferici che quelli climatici, con particolare attenzione all'effetto delle particelle atmosferiche sul clima e sulle nuvole. "È importante comprendere la qualità dell'aria perché influisce sulla salute e sul benessere della vita quotidiana", ha affermato Pistone. Abbiamo incontrato Pistone per saperne di più sulla qualità dell'aria e su come possa avere un impatto significativo sulla salute umana e sull'ambiente.

Da cosa dipende la qualità dell'aria?
Negli Stati Uniti, l'Agenzia per la Protezione Ambientale (EPA) regolamenta sei principali inquinanti atmosferici: particolato (PM), ossidi di azoto, ozono, ossidi di zolfo, monossido di carbonio e piombo. Questi inquinanti provengono da fonti naturali, come il particolato che si solleva nell'atmosfera a causa degli incendi e della polvere del deserto, o dall'attività umana, come l'ozono generato dalla luce solare che reagisce alle emissioni dei veicoli.

Qual è l'importanza della qualità dell'aria?
La qualità dell'aria influenza la salute e la qualità della vita. "Proprio come abbiamo bisogno di bere acqua, abbiamo bisogno di respirare aria", ha affermato Pistone. "Ci aspettiamo acqua pulita perché sappiamo che ne abbiamo bisogno per vivere ed essere sani, e dovremmo aspettarci lo stesso dalla nostra aria".

La scarsa qualità dell'aria è stata associata a effetti cardiovascolari e respiratori negli esseri umani. L'esposizione a breve termine al biossido di azoto (NO2), ad esempio, può causare sintomi respiratori come tosse e respiro sibilante, mentre l'esposizione a lungo termine aumenta il rischio di sviluppare malattie respiratorie come asma o infezioni respiratorie. L'esposizione all'ozono può aggravare le condizioni polmonari e danneggiare le vie respiratorie. L'esposizione al PM2.5 (particolato di dimensioni pari o inferiori a 2,5 micrometri) causa irritazione polmonare ed è stata collegata a malattie cardiache e polmonari.

Oltre all'impatto sulla salute umana, la scarsa qualità dell'aria può danneggiare l'ambiente, inquinando i corsi d'acqua attraverso l'acidificazione e l'eutrofizzazione. Questi processi uccidono le piante, impoveriscono i nutrienti del suolo e danneggiano gli animali.

Misurazione della qualità dell'aria: l'indice di qualità dell'aria (AQI)
La qualità dell'aria è simile al meteo: può cambiare rapidamente, anche nel giro di poche ore. Per misurare e segnalare la qualità dell'aria, l'EPA utilizza l'Indice di Qualità dell'Aria (AQI) degli Stati Uniti. L'AQI viene calcolato misurando ciascuno dei sei principali inquinanti atmosferici su una scala da "Buono" a "Pericoloso", per produrre un valore numerico combinato AQI compreso tra 0 e 500.

"Di solito, quando parliamo di qualità dell'aria, intendiamo che ci sono cose nell'atmosfera che sappiamo non essere salutari per gli esseri umani", ha affermato Pistone. "Quindi, per avere una buona qualità dell'aria, è necessario essere al di sotto di una certa soglia di inquinamento". Le località di tutto il mondo utilizzano soglie diverse per una "buona" qualità dell'aria, che spesso dipendono dagli inquinanti misurati dal loro sistema. Nel sistema dell'EPA, un valore AQI pari o inferiore a 50 è considerato buono, mentre un valore compreso tra 51 e 100 è considerato moderato. Un valore AQI compreso tra 100 e 150 è considerato nocivo per i gruppi sensibili, mentre valori più alti sono nocivi per tutti; un'allerta sanitaria viene emessa quando l'AQI raggiunge 200. Qualsiasi valore superiore a 300 è considerato pericoloso ed è spesso associato all'inquinamento da particolato causato dagli incendi boschivi.

Prodotti di ricerca e dati sulla qualità dell'aria della NASA
I sensori della qualità dell'aria rappresentano una risorsa preziosa per acquisire dati sulla qualità dell'aria a livello locale.
Nel 2022, il Trace Gas Group (TGGR) presso il NASA Ames Research Center ha implementato l'Inexpensive Network Sensor Technology for Exploring Pollution, o INSTEP: una nuova rete di sensori a basso costo per la qualità dell'aria che misura una varietà di inquinanti. Questi sensori stanno acquisendo dati sulla qualità dell'aria in alcune aree della California, del Colorado e della Mongolia e si sono dimostrati utili per il monitoraggio della qualità dell'aria durante la stagione degli incendi in California.

La missione ASIA-AQ (Airborne and Satellite Investigation of Asian Air Quality) del 2024 ha integrato i dati dei sensori provenienti da aerei, satelliti e piattaforme terrestri per valutare la qualità dell'aria in diversi paesi asiatici. I dati acquisiti da diversi strumenti durante questi voli, come il Meteorological Measurement System (MMS) della NASA Ames Atmospheric Science Branch, vengono utilizzati per perfezionare i modelli di qualità dell'aria e prevedere e valutare le condizioni della qualità dell'aria.

A livello di agenzia, la NASA dispone di una serie di satelliti per l'osservazione della Terra e di altre tecnologie per acquisire e comunicare dati sulla qualità dell'aria. Nel 2023, la NASA ha lanciato la missione Tropospheric Emissions: Monitoring of Pollution (TEMPO), che misura la qualità dell'aria e l'inquinamento nel Nord America. Lo strumento Land, Atmosphere Near real-time Capability for Earth Observations (LANCE) della NASA fornisce ai meteorologi della qualità dell'aria misurazioni raccolte da una moltitudine di strumenti NASA, entro tre ore dalla sua osservazione.

Per avere un ambiente con una qualità dell'aria salubre, possiamo monitorare i dati sulla qualità dell'aria in tempo reale. Di seguito sono riportati i sensori che possono misurare diversi parametri della qualità dell'aria.