"خريطة جديدة تقدم وجهة نظر عالمية لتلوث الهواء "
"خريطة جديدة تقدم وجهة نظر عالمية لتلوث الهواء "
في العديد من البلدان النامية ، يجعل غياب أجهزة استشعار تلوث الهواء السطحي من الصعب ، وفي بعض الحالات ، الحصول على تقدير تقريبي لوفرة مجموعة فرعية من الجسيمات المحمولة جواً التي يشتبه علماء الأوبئة في حدوثها في ملايين الوفيات المبكرة كل عام. . الجسيمات الإشكالية ، تسمى الجسيمات (PM2.5) ، هي 2.5 ميكرومتر أو أقل في القطر ، حوالي عشر شعرة الإنسان. يمكن لهذه الجسيمات الصغيرة أن تتجاوز الدفاعات الطبيعية للجسم وتخترق عمق الرئتين.
لملء هذه الثغرات في قياسات PM2.5 السطحية ، يبحث الخبراء عن الأقمار الصناعية لتوفير منظور عالمي. ومع ذلك ، تكافح أدوات الأقمار الصناعية بشكل عام لتحقيق قياسات دقيقة للجسيمات في الهواء القريب من السطح. المشكلة: لا تستطيع معظم الأجهزة الساتلية التمييز بين جسيمات الأرض القريبة من تلك الموجودة في الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، يميل السحب إلى حجب العرض. ويمكن أن تساهم المناطق السطحية المشرقة مثل الثلوج ورمال الصحراء وتلك الموجودة في مناطق حضرية معينة في قياسها.
ومع ذلك ، فقد أصبح هذا المشهد أكثر وضوحا هذا الصيف مع نشر أول خريطة عالمية طويلة الأجل من PM2.5 في عدد حديث من منظور صحة البيئة. قام باحثون كنديون أرون فان دنكيلار وراندال مارتن في جامعة دالهوزي ، هاليفاكس ، نوفا سكوتيا ، كندا ، بإنشاء الخريطة عن طريق خلط إجمالي قياسات الهباء الجوي من عمودين من ناسا مع معلومات عن التوزيع الرأسي للهباء الجوي من نموذج كمبيوتر.
تظهر الخريطة التي تظهر متوسط نتائج PM2.5 بين 2001 و 2006 النظرة الأكثر شمولاً لجزيئات الصحة حتى الآن. على الرغم من أن تقنية الخلط الجديدة لم تؤد بالضرورة إلى إنتاج قياسات أكثر دقة للتلوث في المناطق المتقدمة مع شبكات مراقبة سطح ثابتة ، فقد تم تقديم التقديرات الأولى للساتل PM2.5 في عدد من البلدان النامية التي لم تكن لديها تقديرات لتلوث الهواء. مستويات حتى الآن.
تُظهر الخريطة مستويات عالية جدًا من PM2.5 في منطقة واسعة تمتد من الصحراء الصحراوية في شمال إفريقيا إلى شرق آسيا. عند مقارنتها بخرائط الكثافة السكانية ، فإنها تشير إلى أن أكثر من 80٪ من سكان العالم يتنفسون هواء ملوث يتعدى المستوى الموصى به لمنظمة الصحة العالمية والبالغ 10 ميكروجرامات لكل متر مكعب. مستويات PM2.5 منخفضة نسبيا في الولايات المتحدة ، على الرغم من وجود جيوب ملحوظة مرئية على المناطق الحضرية في الغرب الأوسط والشرق.
وقال مارتن ، العالم الذي ابتكر الخريطة: "ما زال أمامنا الكثير من العمل للقيام به لتحسين هذه الخريطة ، لكنها خطوة حقيقية إلى الأمام" ، ونأمل أن تكون مفيدة في المناطق التي لا توجد فيها. " الوصول إلى قياسات أرضية قوية ".
حتى لو بدا الهواء واضحًا ، فمن شبه المؤكد أنك استنشقت ملايين الجسيمات PM2.5. على الرغم من أن هذه الجسيمات غير مرئية للبشر ، إلا أنها موجودة في كل مكان في الغلاف الجوي للأرض ، وتأتي من مصادر طبيعية وإنسانية على حد سواء. لا يزال الباحثون يعملون على تحديد النسبة الدقيقة من PM2.5 الطبيعي مقابل الإنسان ، ولكن من الواضح أن كلا النوعين يساهم في النقاط الساخنة التي تظهر في الخريطة الجديدة.
الرياح ، على سبيل المثال ، ترفع كميات كبيرة من الغبار المعدني في الصحراء العربية والصحراوية. في العديد من المناطق الحضرية ، مثل شرق الصين وشمال الهند ، تفتقر محطات توليد الكهرباء والمصانع التي تحرق الفحم إلى المرشحات وتنتج تيارًا ثابتًا من جسيمات الكبريت والسخام. يخلق عادم السيارات أيضًا كميات كبيرة من النترات والجسيمات الأخرى. ينتج عن كل من الاحتراق الزراعي ومحركات الديزل جزيئات سوداء مظلمة يطلق عليها العلماء الكربون الأسود.
غالباً ما تسود الجزيئات التي يولدها الإنسان في الهواء الحضري - ما يتنفسه معظم الناس - وهذه الجسيمات تزعج الخبراء الطبيين أكثر ، أوضح Arden Pope ، وهو عالم وبائيات في جامعة بريغهام يونغ ، وبروفو ، ويوتا ، وأحد الخبراء الرائدين في العالم. الآثار الصحية لتلوث الهواء. ذلك لأن جسيمات PM2.5 الأصغر تتهرب من دفاعات الجسم - وهي هياكل صغيرة شبيهة بالشعر في الجهاز التنفسي تدعى الأهداب والشعر في أنوفنا - تقوم بعمل جيد بشكل معقول لإزالة أو تصفية الجزيئات الأكبر.
يمكن للجسيمات الصغيرة أن تشق طريقها إلى داخل رئات الإنسان ويمكن لبعض الجسيمات متناهية الصغر أن تدخل مجرى الدم. مرة واحدة هناك ، يمكن أن شرارة مجموعة كاملة من الأمراض بما في ذلك الربو ، وأمراض القلب والأوعية الدموية ، والتهاب الشعب الهوائية. وتقدر جمعية القلب الأمريكية أن تلوث الهواء في PM2.5 في الولايات المتحدة وحدها يؤدي إلى حدوث 60.000 حالة وفاة سنويًا.
على الرغم من أن PM2.5 كطبقة جسيمات تشكل بوضوح مشاكل صحية ، إلا أن الباحثين نجحوا في إلقاء اللوم على أنواع معينة من الجسيمات. وقال البابا "لا تزال هناك مناقشات كبيرة حول أي نوع من الجسيمات هو الأكثر خطورة." "نحن لسنا متأكدين ما إذا كانت الكبريتات ، أو النترات ، أو حتى الغبار الناعم هو الأكثر إشكالية."
واحدة من نقاط الالتصاق الكبيرة: جسيمات PM2.5 في كثير من الأحيان يخلط ويخلق جزيئات هجينة ، مما يجعل من الصعب على كل من الأقمار الصناعية والأدوات القائمة على الأرض لتحليل الآثار الفردية للجسيمات.
ستساعد الخريطة الجديدة ، والبحث الذي يبني عليها ، في توجيه الباحثين الذين يحاولون معالجة هذا الأمر وعدد من الأسئلة الأخرى التي لم يتم حلها حول PM2.5. أبسطها: كم يبلغ عدد ضحايا الصحة العامة في جميع أنحاء العالم؟ وقال مارتن "يمكننا أن نرى بوضوح أن عددا كبيرا من الناس يتعرضون لمستويات عالية من الجسيمات". "لكن ، حتى الآن ، لم ينظر أحد إلى ما يعنيه ذلك من حيث الوفيات والأمراض. لقد ركزت معظم علم الأوبئة على الدول المتقدمة في أمريكا الشمالية وأوروبا".
الآن ، مع هذه الخريطة ومجموعات البيانات في متناول اليد ، يمكن لعلماء الأوبئة أن يبدؤوا النظر عن كثب في مدى التعرض الطويل للجسيمات في الأجزاء التي نادرا ما تمت دراستها في العالم - مثل المدن أو المناطق الآخذة في النمو بسرعة في آسيا في شمال أفريقيا بكميات من الغبار في الهواء - يؤثر على صحة الإنسان. قد تكون المعلومات الجديدة مفيدة في أجزاء من الولايات المتحدة أو أوروبا الغربية حيث تكون الشاشات السطحية ، التي لا تزال المعيار الذهبي لقياس جودة الهواء ، قليلة.
بالإضافة إلى استخدام بيانات الأقمار الصناعية من NASA's Multi-angle Imaging SpectroRadiometer (MISR) التي تطير على القمر الصناعي التابع لوكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) وجهاز قياس الطيف الضوئي ذو الدقة المعتدلة (MODIS) التي تطير على كل من الأقمار الصناعية Aqua و Terra التابعة لوكالة الطيران والفضاء الأمريكية (ناسا) ، استخدم الباحثون مخرجات من نقل المواد الكيميائية نموذج يسمى GEOS-Chem لإنشاء الخريطة الجديدة.
ومع ذلك ، فإن الخريطة لا تمثل الكلمة الأخيرة في التوزيع العالمي لـ PM2.5 ، الباحثون الذين جعلوها تؤكد. على الرغم من أن تقنية مزج البيانات التي يوفرها تطبيق Donkelaar توفر رؤية عالمية أكثر وضوحًا للجسيمات الدقيقة ، إلا أن وفرة الـ PM2.5 يمكن إيقافها بنسبة 25٪ أو أكثر في بعض المناطق بسبب عدم اليقين المتبقي ، كما أوضح رالف كاهن ، وهو خبير في الاستشعار عن بعد. مركز ناسا غودارد لرحلات الفضاء في جرينبيلت ، ماريلاند وأحد مؤلفي الصحيفة.
لتحسين فهم الجسيمات المحمولة جواً ، لدى علماء ناسا خطط للمشاركة في العديد من الحملات الميدانية القادمة والبعثات الساتلية. فعلى سبيل المثال ، تدير وكالة ناسا جودارد شبكة عالمية من أجهزة استشعار الجسيمات الأرضية المعروفة باسم AERONET والتي يعمل مديرو المواقع حاليًا على تحسينها وتوسيعها. وفي وقت لاحق من العام المقبل ، سيبدأ العلماء من معهد غودارد للدراسات الفضائية (GISS) في نيويورك بتحليل البيانات الأولى من Glory ، وهو قمر صناعي يحمل نوعًا مبتكرًا من الأدوات - مقياس استقطاب - سيقيس خصائص الجسيمات بطرق جديدة. واستكمال الأدوات الموجودة القادرة على قياس الهباء الجوي من الفضاء.
وقال رايموند هوف مدير مركز جودارد لعلوم الارض والتكنولوجيا في جامعة ماريلاند بالتيمور وكاتب تقرير "مازال أمامنا بعض العمل الذي يتعين القيام به من أجل تحقيق الاحتمالات الكاملة للقياسات الساتلية لتلوث الهواء." مقالة مراجعة شاملة حول الموضوع نُشرت مؤخراً في مجلة جمعية إدارة الهواء والنفايات. "لكن هذه خطوة مهمة للأمام."
في العديد من البلدان النامية ، يجعل غياب أجهزة استشعار تلوث الهواء السطحي من الصعب ، وفي بعض الحالات ، الحصول على تقدير تقريبي لوفرة مجموعة فرعية من الجسيمات المحمولة جواً التي يشتبه علماء الأوبئة في حدوثها في ملايين الوفيات المبكرة كل عام. . الجسيمات الإشكالية ، تسمى الجسيمات (PM2.5) ، هي 2.5 ميكرومتر أو أقل في القطر ، حوالي عشر شعرة الإنسان. يمكن لهذه الجسيمات الصغيرة أن تتجاوز الدفاعات الطبيعية للجسم وتخترق عمق الرئتين.
لملء هذه الثغرات في قياسات PM2.5 السطحية ، يبحث الخبراء عن الأقمار الصناعية لتوفير منظور عالمي. ومع ذلك ، تكافح أدوات الأقمار الصناعية بشكل عام لتحقيق قياسات دقيقة للجسيمات في الهواء القريب من السطح. المشكلة: لا تستطيع معظم الأجهزة الساتلية التمييز بين جسيمات الأرض القريبة من تلك الموجودة في الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، يميل السحب إلى حجب العرض. ويمكن أن تساهم المناطق السطحية المشرقة مثل الثلوج ورمال الصحراء وتلك الموجودة في مناطق حضرية معينة في قياسها.
ومع ذلك ، فقد أصبح هذا المشهد أكثر وضوحا هذا الصيف مع نشر أول خريطة عالمية طويلة الأجل من PM2.5 في عدد حديث من منظور صحة البيئة. قام باحثون كنديون أرون فان دنكيلار وراندال مارتن في جامعة دالهوزي ، هاليفاكس ، نوفا سكوتيا ، كندا ، بإنشاء الخريطة عن طريق خلط إجمالي قياسات الهباء الجوي من عمودين من ناسا مع معلومات عن التوزيع الرأسي للهباء الجوي من نموذج كمبيوتر.
تظهر الخريطة التي تظهر متوسط نتائج PM2.5 بين 2001 و 2006 النظرة الأكثر شمولاً لجزيئات الصحة حتى الآن. على الرغم من أن تقنية الخلط الجديدة لم تؤد بالضرورة إلى إنتاج قياسات أكثر دقة للتلوث في المناطق المتقدمة مع شبكات مراقبة سطح ثابتة ، فقد تم تقديم التقديرات الأولى للساتل PM2.5 في عدد من البلدان النامية التي لم تكن لديها تقديرات لتلوث الهواء. مستويات حتى الآن.
تُظهر الخريطة مستويات عالية جدًا من PM2.5 في منطقة واسعة تمتد من الصحراء الصحراوية في شمال إفريقيا إلى شرق آسيا. عند مقارنتها بخرائط الكثافة السكانية ، فإنها تشير إلى أن أكثر من 80٪ من سكان العالم يتنفسون هواء ملوث يتعدى المستوى الموصى به لمنظمة الصحة العالمية والبالغ 10 ميكروجرامات لكل متر مكعب. مستويات PM2.5 منخفضة نسبيا في الولايات المتحدة ، على الرغم من وجود جيوب ملحوظة مرئية على المناطق الحضرية في الغرب الأوسط والشرق.
- ثم ننتقل للآثار الصحية ل "PM2.5"
حتى لو بدا الهواء واضحًا ، فمن شبه المؤكد أنك استنشقت ملايين الجسيمات PM2.5. على الرغم من أن هذه الجسيمات غير مرئية للبشر ، إلا أنها موجودة في كل مكان في الغلاف الجوي للأرض ، وتأتي من مصادر طبيعية وإنسانية على حد سواء. لا يزال الباحثون يعملون على تحديد النسبة الدقيقة من PM2.5 الطبيعي مقابل الإنسان ، ولكن من الواضح أن كلا النوعين يساهم في النقاط الساخنة التي تظهر في الخريطة الجديدة.
الرياح ، على سبيل المثال ، ترفع كميات كبيرة من الغبار المعدني في الصحراء العربية والصحراوية. في العديد من المناطق الحضرية ، مثل شرق الصين وشمال الهند ، تفتقر محطات توليد الكهرباء والمصانع التي تحرق الفحم إلى المرشحات وتنتج تيارًا ثابتًا من جسيمات الكبريت والسخام. يخلق عادم السيارات أيضًا كميات كبيرة من النترات والجسيمات الأخرى. ينتج عن كل من الاحتراق الزراعي ومحركات الديزل جزيئات سوداء مظلمة يطلق عليها العلماء الكربون الأسود.
غالباً ما تسود الجزيئات التي يولدها الإنسان في الهواء الحضري - ما يتنفسه معظم الناس - وهذه الجسيمات تزعج الخبراء الطبيين أكثر ، أوضح Arden Pope ، وهو عالم وبائيات في جامعة بريغهام يونغ ، وبروفو ، ويوتا ، وأحد الخبراء الرائدين في العالم. الآثار الصحية لتلوث الهواء. ذلك لأن جسيمات PM2.5 الأصغر تتهرب من دفاعات الجسم - وهي هياكل صغيرة شبيهة بالشعر في الجهاز التنفسي تدعى الأهداب والشعر في أنوفنا - تقوم بعمل جيد بشكل معقول لإزالة أو تصفية الجزيئات الأكبر.
يمكن للجسيمات الصغيرة أن تشق طريقها إلى داخل رئات الإنسان ويمكن لبعض الجسيمات متناهية الصغر أن تدخل مجرى الدم. مرة واحدة هناك ، يمكن أن شرارة مجموعة كاملة من الأمراض بما في ذلك الربو ، وأمراض القلب والأوعية الدموية ، والتهاب الشعب الهوائية. وتقدر جمعية القلب الأمريكية أن تلوث الهواء في PM2.5 في الولايات المتحدة وحدها يؤدي إلى حدوث 60.000 حالة وفاة سنويًا.
على الرغم من أن PM2.5 كطبقة جسيمات تشكل بوضوح مشاكل صحية ، إلا أن الباحثين نجحوا في إلقاء اللوم على أنواع معينة من الجسيمات. وقال البابا "لا تزال هناك مناقشات كبيرة حول أي نوع من الجسيمات هو الأكثر خطورة." "نحن لسنا متأكدين ما إذا كانت الكبريتات ، أو النترات ، أو حتى الغبار الناعم هو الأكثر إشكالية."
واحدة من نقاط الالتصاق الكبيرة: جسيمات PM2.5 في كثير من الأحيان يخلط ويخلق جزيئات هجينة ، مما يجعل من الصعب على كل من الأقمار الصناعية والأدوات القائمة على الأرض لتحليل الآثار الفردية للجسيمات.
- وعن وجه الأقمار الصناعية ورؤية العلماء ل "PM2.5"
ستساعد الخريطة الجديدة ، والبحث الذي يبني عليها ، في توجيه الباحثين الذين يحاولون معالجة هذا الأمر وعدد من الأسئلة الأخرى التي لم يتم حلها حول PM2.5. أبسطها: كم يبلغ عدد ضحايا الصحة العامة في جميع أنحاء العالم؟ وقال مارتن "يمكننا أن نرى بوضوح أن عددا كبيرا من الناس يتعرضون لمستويات عالية من الجسيمات". "لكن ، حتى الآن ، لم ينظر أحد إلى ما يعنيه ذلك من حيث الوفيات والأمراض. لقد ركزت معظم علم الأوبئة على الدول المتقدمة في أمريكا الشمالية وأوروبا".
الآن ، مع هذه الخريطة ومجموعات البيانات في متناول اليد ، يمكن لعلماء الأوبئة أن يبدؤوا النظر عن كثب في مدى التعرض الطويل للجسيمات في الأجزاء التي نادرا ما تمت دراستها في العالم - مثل المدن أو المناطق الآخذة في النمو بسرعة في آسيا في شمال أفريقيا بكميات من الغبار في الهواء - يؤثر على صحة الإنسان. قد تكون المعلومات الجديدة مفيدة في أجزاء من الولايات المتحدة أو أوروبا الغربية حيث تكون الشاشات السطحية ، التي لا تزال المعيار الذهبي لقياس جودة الهواء ، قليلة.
بالإضافة إلى استخدام بيانات الأقمار الصناعية من NASA's Multi-angle Imaging SpectroRadiometer (MISR) التي تطير على القمر الصناعي التابع لوكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) وجهاز قياس الطيف الضوئي ذو الدقة المعتدلة (MODIS) التي تطير على كل من الأقمار الصناعية Aqua و Terra التابعة لوكالة الطيران والفضاء الأمريكية (ناسا) ، استخدم الباحثون مخرجات من نقل المواد الكيميائية نموذج يسمى GEOS-Chem لإنشاء الخريطة الجديدة.
ومع ذلك ، فإن الخريطة لا تمثل الكلمة الأخيرة في التوزيع العالمي لـ PM2.5 ، الباحثون الذين جعلوها تؤكد. على الرغم من أن تقنية مزج البيانات التي يوفرها تطبيق Donkelaar توفر رؤية عالمية أكثر وضوحًا للجسيمات الدقيقة ، إلا أن وفرة الـ PM2.5 يمكن إيقافها بنسبة 25٪ أو أكثر في بعض المناطق بسبب عدم اليقين المتبقي ، كما أوضح رالف كاهن ، وهو خبير في الاستشعار عن بعد. مركز ناسا غودارد لرحلات الفضاء في جرينبيلت ، ماريلاند وأحد مؤلفي الصحيفة.
لتحسين فهم الجسيمات المحمولة جواً ، لدى علماء ناسا خطط للمشاركة في العديد من الحملات الميدانية القادمة والبعثات الساتلية. فعلى سبيل المثال ، تدير وكالة ناسا جودارد شبكة عالمية من أجهزة استشعار الجسيمات الأرضية المعروفة باسم AERONET والتي يعمل مديرو المواقع حاليًا على تحسينها وتوسيعها. وفي وقت لاحق من العام المقبل ، سيبدأ العلماء من معهد غودارد للدراسات الفضائية (GISS) في نيويورك بتحليل البيانات الأولى من Glory ، وهو قمر صناعي يحمل نوعًا مبتكرًا من الأدوات - مقياس استقطاب - سيقيس خصائص الجسيمات بطرق جديدة. واستكمال الأدوات الموجودة القادرة على قياس الهباء الجوي من الفضاء.
وقال رايموند هوف مدير مركز جودارد لعلوم الارض والتكنولوجيا في جامعة ماريلاند بالتيمور وكاتب تقرير "مازال أمامنا بعض العمل الذي يتعين القيام به من أجل تحقيق الاحتمالات الكاملة للقياسات الساتلية لتلوث الهواء." مقالة مراجعة شاملة حول الموضوع نُشرت مؤخراً في مجلة جمعية إدارة الهواء والنفايات. "لكن هذه خطوة مهمة للأمام."
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق