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 pollution dépasse les seuils recommandés. « La qualité de l'air mesure la quantité de substances présentes 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 sur l'atmosphère et le climat, et plus particulièrement sur l'influence des particules atmosphériques sur le climat et la formation des nuages. « Il est important de comprendre la qualité de l'air car elle influe sur notre santé et sur notre bien-être au quotidien », ajoute-t-elle. Nous avons rencontré Kristina Pistone pour en savoir plus sur la qualité de l'air et son impact sur la santé humaine et l'environnement.

Quels sont les éléments qui composent 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 en suspension dans l'atmosphère issues des incendies et des poussières désertiques, ou d'activités humaines, comme l'ozone produit par la réaction du rayonnement solaire avec les émissions des véhicules.

Quelle est l'importance de la qualité de l'air ?
La qualité de l'air influe sur la santé et la qualité de vie. « Tout comme nous avons besoin d'ingérer de l'eau, nous avons besoin de respirer de l'air », a déclaré Pistone. « Nous exigeons de l'eau potable car nous savons qu'elle est essentielle à la vie et à la santé, et nous devrions exiger la même chose de l'air que nous respirons. »

La mauvaise qualité de l'air est liée à des effets cardiovasculaires et respiratoires chez l'humain. Une exposition de courte durée au dioxyde d'azote (NO2), par exemple, peut provoquer des symptômes respiratoires tels que la toux et la respiration sifflante, tandis qu'une exposition prolongée augmente le risque de développer des maladies respiratoires comme l'asthme ou des infections respiratoires. L'exposition à l'ozone peut aggraver l'état des 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 conséquences sur la santé humaine, la mauvaise qualité de l'air peut nuire à l'environnement, polluant les cours d'eau par acidification et eutrophisation. Ces processus entraînent la mort des plantes, l'appauvrissement des sols en nutriments et la mise en danger des animaux.

Mesure de la qualité de l'air : l'indice de qualité de l'air (IQA)
La qualité de l'air, à l'instar des conditions météorologiques, peut évoluer rapidement, parfois en quelques heures seulement. Pour la mesurer et la rendre compte, l'Agence de protection de l'environnement (EPA) utilise l'indice de qualité de l'air (IQA) des États-Unis. L'IQA est calculé en mesurant chacun des six principaux polluants atmosphériques sur une échelle allant de « Bon » à « Dangereux », afin d'obtenir une valeur numérique combinée comprise entre 0 et 500.

« Généralement, lorsqu'on parle de qualité de l'air, on dit qu'il y a des substances dans l'atmosphère dont on sait qu'elles sont nocives pour la santé humaine », a déclaré Pistone. « Pour avoir une bonne qualité de l'air, il faut donc rester en dessous d'un certain seuil de pollution. » Les seuils de « bonne » qualité de l'air varient selon les régions du monde et dépendent souvent des polluants mesurés. Selon le système de l'EPA (Agence de protection de l'environnement des États-Unis), un indice de qualité de l'air (IQA) de 50 ou moins est considéré comme bon, tandis qu'un IQA entre 51 et 100 est considéré comme modéré. Un IQA entre 100 et 150 est considéré comme malsain pour les personnes sensibles, et des valeurs plus élevées 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 provenant des feux de forêt.

Produits de recherche et de données de la NASA sur la qualité de l'air
Les capteurs de qualité de l'air constituent une ressource précieuse pour la collecte de données sur la qualité de l'air à l'échelle locale.
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 bas coût mesurant divers polluants. Ces capteurs recueillent des données sur la qualité de l'air dans certaines régions de Californie, du Colorado et de Mongolie, et se sont révélés particulièrement utiles pour la surveillance de la qualité de l'air pendant la saison des feux de forêt en Californie.

La mission ASIA-AQ (2024 Airborne and Satellite Investigation of Asian Air Quality) a intégré des données de capteurs embarqués à bord d'avions, de satellites et de plateformes au sol afin d'évaluer la qualité de l'air dans plusieurs pays d'Asie. Les données recueillies par de multiples instruments lors de ces vols, tels que le Système de mesure météorologique (MMS) du Centre de recherche atmosphérique Ames de la NASA, servent à affiner les modèles de qualité de l'air pour prévoir et évaluer les conditions atmosphériques.

L'agence spatiale américaine dispose d'une gamme de satellites d'observation de la Terre et d'autres technologies pour recueillir et diffuser des données sur la qualité de l'air. En 2023, elle a lancé la mission TEMPO (Tropospheric Emissions: Monitoring of 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 de nombreux instruments de l'agence, dans les trois heures suivant l'observation.

Afin de garantir une bonne qualité de l'air, nous pouvons surveiller les données relatives à la qualité de l'air en temps réel. Voici quelques capteurs capables de mesurer différents paramètres de qualité de l'air.