Luftverschmutzung ist heutzutage ein großes Problem. Das Vorhandensein eines unerwünschten Gegenstands, Schadstoffs oder eines Wirkstoffs in der Luft führt zu Luftverschmutzung. AQI wird verwendet, um die Qualität der Umgebungsluft darzustellen.

Was ist der Luftqualitätsindex (AQI)?

Der Luftqualitätsindex (AQI) ist eine Zahl, die verwendet wird, um die Luftqualität von der Regierung der Öffentlichkeit zu vermitteln. Die Luftqualität verschlechtert sich mit zunehmender Schadstoffkonzentration. Der Luftqualitätsindex repräsentiert die Schwere der Verschmutzung für gewöhnliche Menschen.

Indian (CPCB) AQI:

Nach Angaben der indischen Regierung (CPCB) reicht der Indian AQI von 0 bis 500, wobei 0 gut und 500 schwer ist. Es gibt acht Hauptschadstoffe, die für die AQI-Berechnung herangezogen werden müssen, nämlich. Feinstaub (PM10 und PM 2.5), Kohlenmonoxid (CO), Ozon (O3), Stickstoffdioxid (NO2), Schwefeldioxid (SO2), Ammoniak (NH3) und Blei (Pb). Zur Berechnung des AQI müssen Daten für mindestens drei Schadstoffe vorliegen, von denen einer entweder PM10 oder PM2.5 sein sollte. AQI im Bereich von 0-500 haben unterschiedliche Konzentrationen für jeden Schadstoff und haben dementsprechend gesundheitliche Auswirkungen.

Indischer AQI-Bereich und wahrscheinliche Auswirkungen:

0-50: Dieser Bereich definiert die Luftqualität als gut, da sie minimale oder keine Auswirkungen auf die Gesundheit aufweist.

51-100: Dies ist ein zufriedenstellender Luftqualitätsbereich und kann Auswirkungen wie Atembeschwerden in empfindlichen Gruppen zeigen.

101-200: Der Bereich zeigt mäßige Luftqualität mit Auswirkungen wie Atembeschwerden für Kinder und ältere Altersgruppen und Menschen, die bereits an Lungen- und Herzerkrankungen leiden.

201-300: Ein AQI, der in diesen Bereich fällt, weist darauf hin, dass die Luftqualität schlecht ist und bei längerer Exposition gesundheitliche Auswirkungen auf Menschen zeigt. Menschen, die bereits an Herzerkrankungen leiden, können bei kurzer Exposition Beschwerden verspüren.

301-400: Dieser Bereich weist eine sehr schlechte Luftqualität auf und verursacht bei längerer Exposition Atemwegserkrankungen.

401-500: Dies ist der schwere Bereich von AQI, der gesundheitliche Auswirkungen auf normale und kranke Menschen verursacht. Es verursacht auch schwerwiegende gesundheitliche Auswirkungen auf empfindliche Gruppen.

US-EPA AQI:

Der US-AQI liegt laut US-EPA zwischen 0 und 500, wobei 0 für gut und 500 für schwer steht. Zur Berechnung des AQI werden die sechs wichtigsten Luftschadstoffe herangezogen, nämlich Feinstaub (PM 10 und PM 2,5), Kohlenmonoxid (CO), Ozon (O3), Stickstoffdioxid (NO2) und Schwefeldioxid (SO2). AQI im Bereich von 0-500 haben unterschiedliche Schadstoffkonzentrationen und damit verbundene gesundheitliche Auswirkungen.

US-EPA AQI-Bereich und wahrscheinliche Auswirkungen:

0-50: Der Bereich zeigt, dass die Luftqualität gut ist und keine Gesundheitsgefährdung besteht.

51-100: Dieser Bereich ist moderat und die Qualität ist akzeptabel. Bei manchen Menschen kann es zu Beschwerden kommen.

101-150: Die Luftqualität in diesem Bereich ist für empfindliche Gruppen ungesund. Sie leiden unter Atembeschwerden.

151-200: Der Bereich zeigt eine ungesunde Luftqualität und die Menschen beginnen, Auswirkungen wie Atembeschwerden zu erfahren.

201-300: Die Luftqualität ist in diesem Bereich sehr ungesund und es können Gesundheitswarnungen für Notfälle ausgegeben werden. Alle Menschen können davon betroffen sein.

301-500: Dies ist die gefährliche Kategorie der Luftqualität und ernsthafte gesundheitliche Auswirkungen wie Atembeschwerden, Erstickung, Reizung der Atemwege usw. können von allen wahrgenommen werden.

Parameter des Luftqualitätsindex

1. Particulate Matter (PM10 & PM2.5)

Eine Mischung von Partikeln mit Flüssigkeitströpfchen in der Luft bildet Feinstaub. PM 10 sind Partikel mit einer Größe von weniger als oder gleich 10 Mikron, während PM2.5 ultrafeine Partikel mit einer Größe von weniger als oder gleich 2.5 Mikron sind.

Quellen:

Feinstaub wird durch Bauarbeiten, Rauchen, Reinigungen, Renovierungen, Abrisse, Konstruktionen, Naturgefahren wie Erdbeben, Vulkanausbrüche und Emissionen aus Industrien wie Ziegelöfen, Papier und Zellstoff usw. freigesetzt.

Sichere Expositionsgrenzen:

Sowohl die indische Regierung als auch die US-EPA verwenden PM10 und PM2.5 als eines der Kriterien für die Berechnung des Luftqualitätsindex (AQI). Die sicheren Belastungswerte für PM 10 (24 Stunden) betragen 0-100 ug/m3 und für PM2.5 (24 Stunden) 0-60 ug/m3 gemäß dem indischen CPCB. Gemäß US-EPA beträgt der sichere Wert für PM 10 0-54 ug/m3 und für PM2.5 0-12.0 ug/m3.

Indian AQI	Indian Range (24 hr)		US AQI	US-EPA range (24 hr)
Indian AQI	PM10 (ug/m3)	PM2.5 (ug/m3)	US AQI	PM10 (ug/m3)	PM2.5 (ug/m3)
0-50	0-50	0-30	0-50	0-54	0-12.0
51-100	51-100	31-60	51-100	55-154	12.1-35.4
101-200	101-250	61-90	101-150	155-254	35.5-55.4
201-300	251-350	91-120	151-200	255-354	55.5-150.4
301-400	351-430	121-250	201-300	355-424	150.5-250.4
401-500	430+	250+	301-500	425-604	250.5-500.4

2. Carbon Monoxide

Quellen:

Es ist ein farbloses Gas, das aus Autoabgasen, Bränden, Industrieprozessen, Gasherden, Küchenschornsteinen, Generatoren, Holzfeuerungen usw. in die Atmosphäre freigesetzt wird.

Sichere Expositionsgrenzen:

Es wird sowohl von der indischen Regierung als auch von der US-EPA als AQI-Kriterium verwendet. Das sichere Expositionsniveau beträgt laut indischer Regierung 0-04 mg/m3 (1 Stunde) und laut US-EPA 0-9.4 ppm nach 8 Stunden.

Indian AQI	Indian Range CO (mg/m3)	US AQI	US-EPA Range CO (ppm)
0-50	0-1.0	0-50	0-4.4
51-100	1.1-2.0	51-100	4.5-9.4
101-200	2.1-10	101-150	9.5-12.4
201-300	10.1-17	151-200	12.5-15.4
301-400	17.1-34	201-300	15.5-30.4
401-500	34+	301-500	30.5-50.4

3. Ozone (O3)

Ozon besteht aus drei Sauerstoffatomen. Es bildet die Schutzschicht, die das Eindringen schädlicher UV-Strahlung in die Erde verhindert. Das Bodenozon ist sehr schädlich für Mensch und Umwelt.

Quellen:

Es wird aus der Industrie, Autoabgasen, Benzindämpfen, Lösungsmitteln, Chemikalien und elektronischen Geräten freigesetzt. Stickoxide (NOx) und alle flüchtigen organischen Verbindungen (tVOCs) tragen ebenfalls zur Bildung von Bodenozon bei.

Sichere Expositionsgrenzen:

Ozon ist ein Kriterium für AQI, das sowohl von der indischen als auch der US-EPA verwendet wird. Gemäß der indischen Regierung beträgt die sichere Exposition 0-100 ug/m3 (8 Stunden) und gemäß US-EPA 0-0.054 ppm (8 Stunden).

Indian AQI	Indian Range for O3 (ug/m3)	US AQI	US-EPA Range for O3 (ppm) (8 hour)
0-50	0-50	0-50	0-0.54
51-100	51-100	51-100	0.055-0.070
101-200	101-168	101-150	0.071-0.085
201-300	169-208	151-200	0.086-0.105
301-400	209-748	201-300	0.106-0.200
401-500	748+	301-500	–

4. Nitrogen Dioxide (NO2)

Stickstoffdioxid ist ein bekanntes hochreaktives Gas, das in der Atmosphäre vorhanden ist.

Quellen:

Es wird durch Autoabgase, die Stromerzeugung, die Verbrennung von Kraftstoff, die Verbrennung fossiler Brennstoffe und verschiedene industrielle Prozesse in die Umwelt freigesetzt.

Sicheres Expositionsniveau:

Die indische Regierung und die US-EPA verwenden Stickstoffdioxid als Parameter zur Berechnung des AQI. Gemäß der indischen Regierung beträgt die sichere Exposition 0-80 ug/m3 (24 Stunden) und gemäß US-EPA 0-53 ppb (1 Stunde).

Indian AQI	Indian Range for NO2 (ug/m3)(24 hour)	US AQI	US-EPA Range for NO2 (ppb) (1 hour)
0-50	0-40	0-50	0-53
51-100	41-80	51-100	54-100
101-200	81-180	101-150	101-360
201-300	181-280	151-200	361-649
301-400	281-400	201-300	650-1249
401-500	400+	301-500	1250-2049

5. Sulfur Dioxide (SO2)

Schwefeldioxid ist ein farbloses Gas mit verbranntem Geruch und der chemischen Formel SO2. Das Gas ist von Natur aus sauer und korrosiv und kann in der Atmosphäre mit anderen Verbindungen reagieren, um Schwefelsäure und andere Schwefeloxide zu bilden.

Quellen:

Emissionen aus Automobilen, Industrie, Verbrennung fossiler Brennstoffe, Stromerzeugung etc. sind Gründe für den Eintrag von Schwefeldioxid in die Atmosphäre.

Verwandte Effekte:

Schwefeldioxid ist eine Hauptursache für Dunstbildung, sauren Regen, Schäden an Laub, Denkmälern und Gebäuden, reagiert und bildet Feinstaub. Beim Menschen verursacht es Atembeschwerden, Asthma, Augen-, Nasen- und Rachenreizungen, Entzündungen der Atemwege und Herzerkrankungen.

Sicheres Expositionsniveau:

Schwefeldioxid wird von der indischen Regierung und der US-EPA als Parameter für die Berechnung des Luftqualitätsindex (AQI) verwendet. Das sichere Expositionsniveau beträgt 0-80 ug/m3 (24 Stunden) und 0-75 ppb (1 Stunde) gemäß der indischen Regierung bzw. der US-EPA.

Indian AQI	Indian Range for SO2 (ug/m3)	US AQI	US-EPA Range for SO2 (ppb) (1 hour)
0-50	0-40	0-50	0-35
51-100	41-80	51-100	36-75
101-200	81-380	101-150	76-185
201-300	381-800	151-200	186-304
301-400	801-1600	201-300	305-604 (24 hour)
401-500	1600+	301-500	605-1004 (24 hour)

6. Ammonia (NH3)

Ammoniak ist ein farbloses, reaktives und lösliches alkalisches Gas mit starkem stechendem Geruch und wird von der indischen Regierung nur als Parameter des AQI verwendet.

Quellen:

Die Hauptquellen von Ammoniak sind landwirtschaftliche Aktivitäten, Tierhaltung, Düngemittel, verschiedene industrielle Prozesse, Emissionen von Automobilen, Verflüchtigung von Ozeanen und Böden usw.

Sicheres Expositionsniveau:

NH3 wird von der indischen Regierung als Luftqualitätsparameter betrachtet und das sichere Expositionsniveau beträgt 0-400 ug/m3 (24 Stunden).

Indian AQI	Indian Range for NH3 (ug/m3)(24 hour)	US AQI	US-EPA Range for NH3 (ppb) (1 hour)
0-50	0-200	0-50	–
51-100	201-400	51-100	–
101-200	401-800	101-150	–
201-300	801-1200	151-200	–
301-400	1201-1800	201-300	–
401-500	1800+	301-500	–

7. Lead (Pb)

Blei ist ein blau-weiß glänzendes Metall, das zur Gruppe der Schwermetalle gehört. Es ist von Natur aus korrosionsbeständig, wird jedoch leicht angelaufen, wenn es der Luft ausgesetzt wird.

Quellen:

Es wird bei der Metallverarbeitung, der Müllverbrennung, der Verbrennung fossiler Brennstoffe, Altbatterien, Emissionen von Fahrzeugen, der Verbrennung fossiler Brennstoffe usw. freigesetzt.

Sichere Expositionsniveaus:

Das sichere Expositionsniveau für Blei beträgt 0-1.0 ug/m3 (24 Stunden) gemäß dem indischen CPCB.

Indian AQI	Indian Range for Pb (ug/m3)(24 hour)	US AQI	US-EPA Range for Pb (ppb) (1 hour)
0-50	0-0.5	0-50	–
51-100	0.6-1.0	51-100	–
101-200	1.1-2.0	101-150	–
201-300	2.1-3.0	151-200	–
301-400	3.1-3.5	201-300	–
401-500	3.5+	301-500	–

Wie berechnet man den Luftqualitätsindex?

Die Formel zur Berechnung des AQI ist die gleiche wie bei der indischen CPCB und der US-EPA. Der AQI wird unter Verwendung der Gleichungen separat für Parameter berechnet. Wenn Sie beispielsweise den AQI auf der Grundlage von vier Parametern berechnen möchten, verwenden Sie die Gleichung viermal und der schlechteste Teilindex gibt den AQI an. Der Subindex ist eine lineare Funktion (zwei verschiedene, aber verwandte Begriffe) der Schadstoffkonzentration.
Ip = [IHi – ILo / BPHi – BPLo] (Cp – BPLo) + ILo

Where,

Ip = index of pollutant p
Cp = truncated concentration of pollutant p
BPHi = concentration breakpoint i.e. greater than or equal to Cp
BPLo = concentration breakpoint i.e. less than or equal to Cp
IHi = AQI value corresponding to BPHi
ILo = AQI value corresponding to BPLo

1. Indische Gleichung für AQI:

Der indische AQI-Bereich unterscheidet sich von dem der US-EPA. Zur Berechnung des AQI sollten mindestens drei Parameter herangezogen werden, von denen einer entweder PM10 oder PM 2,5 sein muss.
Zur Berechnung von Teilindizes werden 16-Stunden-Daten benötigt.

Beispiel: Wenn Sie den AQI auf Basis von PM2,5, CO und Ozon berechnen möchten, berechnen Sie den Subindex für jeden Parameter separat.
Wenn die aktuelle Konzentration von PM2,5 110 ug/m3 beträgt, dann bezogen auf den AQI-Bereich gemäß den indischen Standards BPHi = 120, BPLo = 91, IHi = 300 und ILo = 201.
Werte in Gleichung setzen und lösen:
Subindex = [(300-201)/ (120-91)] (110-91) + 201= 265,86

Ebenso kann für andere Parameter der Teilindex berechnet werden und der schlechteste Teilindex zeigt den AQI.

2. US-EPA-Gleichung für AQI:

Die US-EPA-Reihe unterscheidet sich von der indischen AQI-Reihe. Die Gleichung kann anders verwendet werden, wenn mehr als ein Schadstoff vorhanden ist und der Teilindex des schlimmsten Treffers den AQI widerspiegelt.

Beispiel: Angenommen, Sie möchten den AQI für Kohlenmonoxid und die abgeschnittene Konzentration berechnen.
(Cp) of CO is 11.0 ppm, then IHi = 150, ILo = 101, BPHi = 12.4, BPLo = 9.5 as per US-EPA range.

Alle Werte in die Gleichung einsetzen und lösen,
Ip = [(150-101) / (12.4-9.5)] (11.0-9.5) + 101= 126.34

Berechnen Sie den AQI für andere vorhandene Parameter und wenden Sie die Gleichung anders an, identifizieren Sie den am schlimmsten getroffenen Index und Sie erhalten den AQI.