Qu'est-ce que la qualité de l'air ?

L'air pur est essentiel à une vie saine, mais selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS), près de 99 % de la population mondiale respire un air dont la teneur en polluants atmosphériques dépasse les limites recommandées. « La qualité de l'air mesure la quantité de particules en suspension dans l'air, notamment les particules et les polluants gazeux », explique Kristina Pistone, chercheuse au Centre de recherche Ames de la NASA. Ses recherches portent à la fois sur l'atmosphère et le climat, et se concentrent sur l'effet des particules atmosphériques sur le climat et les nuages. « Il est important de comprendre la qualité de l'air, car elle influence votre santé et votre bien-être », explique-t-elle. Nous avons rencontré Mme Pistone pour en savoir plus sur la qualité de l'air et son impact notable sur la santé humaine et l'environnement.

Qu’est-ce qui constitue la qualité de l’air ?
Aux États-Unis, l'Agence de protection de l'environnement (EPA) réglemente six principaux polluants atmosphériques : les particules fines (PM), les oxydes d'azote, l'ozone, les oxydes de soufre, le monoxyde de carbone et le plomb. Ces polluants proviennent de sources naturelles, comme les particules fines émises dans l'atmosphère par les incendies et la poussière des déserts, ou de l'activité humaine, comme l'ozone généré par la réaction de la lumière solaire aux émissions des véhicules.

Quelle est l’importance de la qualité de l’air ?
La qualité de l'air influence la santé et la qualité de vie. « Tout comme nous avons besoin d'eau, nous avons besoin d'air », a déclaré Pistone. « Nous exigeons de l'eau propre, car nous savons que nous en avons besoin pour vivre et être en bonne santé, et nous devrions en attendre autant de notre air. »

Une mauvaise qualité de l'air a été associée à des effets cardiovasculaires et respiratoires chez l'homme. Une exposition de courte durée au dioxyde d'azote (NO2), par exemple, peut provoquer des symptômes respiratoires tels que toux et respiration sifflante, et une exposition prolongée augmente le risque de développer des maladies respiratoires telles que l'asthme ou des infections respiratoires. L'exposition à l'ozone peut irriter les poumons et endommager les voies respiratoires. L'exposition aux PM2,5 (particules de 2,5 micromètres ou moins) provoque une irritation pulmonaire et a été associée à des maladies cardiaques et pulmonaires.

Outre ses effets sur la santé humaine, la mauvaise qualité de l'air peut nuire à l'environnement, polluant les masses d'eau par acidification et eutrophisation. Ces processus tuent les plantes, épuisent les nutriments des sols et nuisent aux animaux.

Mesure de la qualité de l'air : l'indice de qualité de l'air (IQA)
La qualité de l'air est comparable à la météo ; elle peut changer rapidement, même en quelques heures. Pour mesurer et rendre compte de la qualité de l'air, l'EPA utilise l'Indice de la qualité de l'air (IQA) des États-Unis. Cet indice est calculé en mesurant chacun des six principaux polluants atmosphériques sur une échelle allant de « bon » à « dangereux », pour obtenir une valeur numérique IQA combinée de 0 à 500.

« Généralement, lorsqu'on parle de qualité de l'air, on dit que certaines substances présentes dans l'atmosphère sont nocives pour la santé humaine », explique Pistone. « Pour avoir un air de bonne qualité, il faut donc se situer en dessous d'un certain seuil de pollution. » Partout dans le monde, les localités utilisent différents seuils de « bonne » qualité de l'air, qui dépendent souvent des polluants mesurés par leur système. Dans le système de l'EPA, un indice de qualité de l'air (IQA) inférieur ou égal à 50 est considéré comme bon, tandis qu'une valeur comprise entre 51 et 100 est considérée comme modérée. Un IQA compris entre 100 et 150 est considéré comme nocif pour la santé des groupes sensibles, et des valeurs supérieures sont nocives pour tous ; une alerte sanitaire est émise lorsque l'IQA atteint 200. Toute valeur supérieure à 300 est considérée comme dangereuse et est fréquemment associée à la pollution particulaire due aux feux de forêt.

Recherche et produits de données sur la qualité de l'air de la NASA
Les capteurs de qualité de l’air sont une ressource précieuse pour capturer des données sur la qualité de l’air au niveau local.
En 2022, le Trace Gas Group (TGGR) du Centre de recherche Ames de la NASA a déployé INSTEP (Inexpensive Network Sensor Technology for Exploring Pollution) : un nouveau réseau de capteurs de qualité de l'air à faible coût qui mesure divers polluants. Ces capteurs collectent des données sur la qualité de l'air dans certaines zones de Californie, du Colorado et de Mongolie, et se sont avérés utiles pour surveiller la qualité de l'air pendant la saison des incendies en Californie.

La mission ASIA-AQ (Enquête aéroportée et satellitaire sur la qualité de l'air en Asie) de 2024 a intégré des données de capteurs provenant d'avions, de satellites et de plateformes terrestres pour évaluer la qualité de l'air dans plusieurs pays d'Asie. Les données recueillies par de nombreux instruments lors de ces vols, comme le système de mesure météorologique (MMS) de la branche scientifique atmosphérique Ames de la NASA, servent à affiner les modèles de qualité de l'air afin de prévoir et d'évaluer les conditions de qualité de l'air.

À l'échelle de l'Agence, la NASA dispose d'une gamme de satellites d'observation de la Terre et d'autres technologies permettant de recueillir et de communiquer des données sur la qualité de l'air. En 2023, la NASA a lancé la mission TEMPO (Émissions troposphériques : surveillance de la pollution), qui mesure la qualité de l'air et la pollution en Amérique du Nord. L'outil LANCE (Land, Atmosphere Near Real-Time Capability for Earth Observations) de la NASA fournit aux prévisionnistes de la qualité de l'air des mesures compilées à partir d'une multitude d'instruments de la NASA, dans les trois heures suivant l'observation.

Pour un environnement sain, nous pouvons surveiller les données de qualité de l'air en temps réel. Voici quelques capteurs capables de mesurer différents paramètres de qualité de l'air.