Загрязнение воздуха является серьезной проблемой в наши дни. Присутствие нежелательной вещи, загрязняющего вещества или агента в воздухе приводит к загрязнению воздуха. AQI используется для представления качества окружающего нас воздуха.

Что такое индекс качества воздуха (AQI)?

Индекс качества воздуха (AQI) — это число, используемое правительством для информирования широкой общественности о качестве воздуха. Качество воздуха ухудшается с увеличением концентрации загрязняющих веществ. Индекс качества воздуха представляет серьезность загрязнения для обычных людей.

Indian (CPCB) AQI:

По данным правительства India AQI (CPCB), диапазон в Индии составляет от 0 до 500, где 0 — хорошо, а 500 — тяжело. При расчете AQI необходимо учитывать восемь основных загрязнителей, а именно. твердые частицы (PM10 и PM2.5), окись углерода (CO), озон (O3), двуокись азота (NO2), двуокись серы (SO2), аммиак (NH3) и свинец (Pb). Для расчета AQI должны присутствовать данные как минимум о трех загрязняющих веществах, одним из которых должен быть PM10 или PM2.5. AQI в диапазоне от 0 до 500 имеет разные концентрации для каждого загрязнителя и соответственно влияет на здоровье.

Indian AQI Диапазон и возможные воздействия:

0-50: этот диапазон определяет качество воздуха как хорошее, так как оно оказывает минимальное влияние на здоровье или не оказывает никакого влияния на него.

51-100: Это диапазон удовлетворительного качества воздуха, который может проявлять такие эффекты, как затрудненное дыхание в чувствительных группах.

101-200: Диапазон показывает умеренное качество воздуха с такими последствиями, как дискомфорт при дыхании у детей и пожилых людей, а также у людей, уже страдающих от заболеваний легких и сердца.

201-300: AQI, попадающий в этот диапазон, свидетельствует о плохом качестве воздуха и о воздействии на здоровье людей при длительном воздействии. Люди, уже страдающие сердечными заболеваниями, могут испытывать дискомфорт от кратковременного воздействия.

301-400: Этот диапазон указывает на очень плохое качество воздуха и вызывает респираторные заболевания при более длительном воздействии.

401-500: Это серьезный диапазон AQI, вызывающий воздействие на здоровье нормальных и больных людей. Это также оказывает серьезное воздействие на здоровье уязвимых групп.

US-EPA AQI:

Диапазоны USA AQI от 0 до 500 в соответствии с US-EPA, 0 означает хорошее и 500 — тяжелое. Для расчета AQI учитываются шесть основных загрязнителей воздуха: твердые частицы (PM 10 и PM 2,5), окись углерода (CO), озон (O3), двуокись азота (NO2) и двуокись серы (SO2). AQI в диапазоне от 0 до 500 имеет различные концентрации загрязняющих веществ и связанные с этим последствия для здоровья.

US-EPA AQI диапазон и возможные воздействия:

0-50: Диапазон показывает, что качество воздуха хорошее и не представляет угрозы для здоровья.

51–100: средний диапазон и приемлемое качество. Некоторые люди могут испытывать дискомфорт.

101–150: качество воздуха в этом диапазоне вредно для чувствительных групп. Они испытывают дискомфорт при дыхании.

151-200: Диапазон указывает на нездоровое качество воздуха, и люди начинают испытывать такие эффекты, как затрудненное дыхание.

201–300: качество воздуха в этом диапазоне очень нездоровое, и в случае чрезвычайных ситуаций могут быть выданы предупреждения о вреде для здоровья. Все люди, вероятно, будут затронуты.

301-500: Это опасная категория качества воздуха, и все могут испытывать серьезные последствия для здоровья, такие как дискомфорт при дыхании, удушье, раздражение дыхательных путей и т. д.

Параметры индекса качества воздуха

1. Particulate Matter (PM10 & PM2.5)

Смесь частиц с каплями жидкости в воздухе образует твердые частицы. PM10 представляют собой частицы размером менее или равным 10 микронам, тогда как PM2.5 представляют собой ультрамелкие частицы размером менее или равным 2,5 микронам.

Источники:

Твердые частицы высвобождаются в результате строительства, курения, уборки, ремонта, сноса, строительства, стихийных бедствий, таких как землетрясения, извержения вулканов, а также выбросов в таких отраслях, как кирпичные печи, производство бумаги и целлюлозы и т. д.

Связанные эффекты:

Эти частицы при вдыхании могут проникать глубже в дыхательную систему и вызывать респираторные заболевания, такие как астма, кашель, чихание, раздражение дыхательных путей, глаз, носа, горла и т. д. Исследования также показали связь между воздействием ТЧ и диабетом.

Безопасные пределы воздействия:

Правительство Индии и Агентство по охране окружающей среды США используют PM10 и PM2.5 в качестве одного из критериев для расчета индекса качества воздуха (AQI). Безопасные уровни воздействия для PM10 (24 часа) составляют 0–100 мкг/м3, а для PM2.5 (24 часа) — 0–60 мкг/м3 в соответствии с индийским CPCB. Согласно US-EPA безопасные уровни PM10 составляют 0–54 мкг/м3, а PM2.5 — 0–12.0 мкг/м3.

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

Как измерить PM (2.5 и 10)

Твердые частицы могут быть измерены лазерным датчиком PM с использованием метода светорассеяния. Датчик Prana Air PM также может отслеживать загрязняющие вещества в режиме реального времени.

2. Carbon Monoxide

Источники:

Это бесцветный газ, выбрасываемый в атмосферу автомобильными выбросами, пожарами, промышленными процессами, газовыми плитами, кухонными дымоходами, генераторами, дровяным копчением и т. д.

Связанные эффекты:

Воздействие угарного газа вызывает отравление угарным газом (нарушение связывания кислорода с гемоглобином) у людей, боль в груди, сердечные заболевания, снижение умственных способностей, проблемы со зрением и способствует образованию смога.

Безопасные пределы воздействия:

Он используется как индийским правительством, так и Агентством по охране окружающей среды США в качестве критерия AQI. Безопасный уровень воздействия по данным правительства Индии составляет 0–04 мг/м3 (1 час), а по данным Агентства по охране окружающей среды США — 0–9.4 частей на миллион за 8 часов.

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

Как измерить угарный газ (CO)

Угарный газ можно измерить датчиком с помощью электрохимического метода. Датчик Prana Air co измеряет содержание загрязняющих веществ в режиме реального времени.

3. Ozone (O3)

Озон состоит из трех атомов кислорода. Образует защитный слой, препятствующий проникновению вредного ультрафиолетового излучения в землю. Приземный озон очень вреден для человека и окружающей среды.

Источники:

Он выделяется из промышленных предприятий, автомобильных выхлопов, паров бензина, растворителей, химикатов и электронных устройств. Оксиды азота (NOx) и общее количество летучих органических соединений (tVOC) также способствуют образованию приземного озона.

Связанные эффекты:

Грунтовый озон препятствует процессу дыхания растений и повышает восприимчивость к факторам окружающей среды. Когда люди вдыхают озон, наблюдается снижение функции легких, воспаление дыхательных путей и раздражение глаз, носа и горла.

Безопасные пределы воздействия:

Озон является одним из критериев AQI, используемых Агентством по охране окружающей среды Индии и США. По данным правительства Индии, безопасное воздействие составляет 0–100 мкг/м3 (8 часов), а по данным Агентства по охране окружающей среды США — 0–0.054 частей на миллион (8 часов).

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	—

Как измерить озон (O3)

Газообразный озон можно измерить с помощью датчика с использованием электрохимического метода. Датчик Prana Air O3 измеряет содержание загрязняющих веществ в режиме реального времени.

4. Nitrogen Dioxide (NO2)

Двуокись азота является известным высокореактивным газом, присутствующим в атмосфере.

Источники:

Он выбрасывается в окружающую среду в результате автомобильных выбросов, производства электроэнергии, сжигания топлива, сжигания ископаемого топлива и различных промышленных процессов.

Связанные эффекты:

Отравление двуокисью азота не менее опасно, чем отравление угарным газом. Он при вдыхании может вызвать серьезное поражение сердца, всасывание в легкие, воспаление и раздражение дыхательных путей. Образование смога и повреждение листвы являются некоторыми видами воздействия диоксида азота на окружающую среду.

Безопасный уровень воздействия:

Правительство Индии и Агентство по охране окружающей среды США используют диоксид азота в качестве параметра для расчета AQI. По данным правительства Индии, безопасное воздействие составляет 0–80 мкг/м3 (24 часа), а по данным Агентства по охране окружающей среды США — 0–53 частей на миллиард (1 час).

Indian AQI	Indian Range for NO2 (ug/m3)(24 hours)	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

Как измерить диоксид азота (NO2)

Датчик, использующий электрохимический метод, может измерять газообразный NO2. Датчик Prana Air NO2 обеспечивает измерение загрязнителя в режиме реального времени.

5. Sulfur Dioxide (SO2)

Диоксид серы представляет собой бесцветный газ с запахом гари и химической формулой SO2. Этот газ имеет кислую и коррозионную природу и может реагировать в атмосфере с другими соединениями с образованием серной кислоты и других оксидов серы.

Источники:

Выбросы от автомобилей, промышленности, сжигания ископаемого топлива, выработки электроэнергии и т. д. являются причинами поступления диоксида серы в атмосферу.

Связанные эффекты:

Диоксид серы является основной причиной дымки, кислотных дождей, повреждения листвы, памятников и зданий, вступает в реакцию и образует твердые частицы. У людей он вызывает дискомфорт при дыхании, астму, раздражение глаз, носа и горла, воспаление дыхательных путей и сердечные заболевания.

Безопасный уровень воздействия:

Диоксид серы используется правительством Индии и Агентством по охране окружающей среды США в качестве параметра для расчета индекса качества воздуха (AQI). Безопасный уровень воздействия составляет 0–80 мкг/м3 (24 часа) и 0–75 частей на миллиард (1 час) по данным правительства Индии и Агентства по охране окружающей среды США соответственно.

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 hours)
401-500	1600+	301-500	605-1004 (24 hours)

Как измерить диоксид серы (SO2)

Датчик, использующий электрохимический метод, может измерять газ SO2. Датчик Prana Air SO2 обеспечивает измерение загрязнителя в режиме реального времени.

6. Ammonia (NH3)

Аммиак представляет собой бесцветный, реактивный и растворимый щелочной газ с сильным резким запахом и используется только индийским правительством в качестве параметра AQI.

Источники:

Основными источниками аммиака являются сельскохозяйственная деятельность, животноводство, удобрения, различные промышленные процессы, выбросы автомобилей, улетучивание из океанов и почвы и т. д.

Связанные эффекты:

Аммиак является основной причиной эвтрофикации водоемов. Он способствует изменению климата, образованию твердых частиц, снижению видимости и атмосферному осаждению атомов азота. Люди испытывают немедленное жжение в глазах, носу, горле и дыхательных путях, слепоту и повреждение легких при воздействии высоких уровней. Он может вызвать кашель и раздражение глаз, носа и горла при воздействии низкой концентрации.

Безопасный уровень воздействия:

NH3 рассматривается правительством Индии как параметр качества воздуха, а безопасный уровень воздействия составляет 0–400 мкг/м3 (24 часа).

Indian AQI	Indian Range for NH3 (ug/m3)(24 hours)	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)

Свинец — бело-голубой блестящий металл, относящийся к группе тяжелых металлов. Он агрессивен и устойчив по своей природе, но легко тускнеет на воздухе.

Источники:

Он выделяется при обработке металлов, сжигании отходов, сжигании ископаемого топлива, отработавших батареях, выбросах от транспортных средств, сжигании ископаемого топлива и т. д.

Связанные эффекты:

Воздействие свинца (Pb) может вызвать нефротоксичность, нейротоксичность, деформацию костей, снижение репродукции, трудности с обучением, сердечно-сосудистые эффекты, утрату биоразнообразия, снижение плодородия почвы и загрязнение воды.

Безопасные уровни воздействия:

Безопасный уровень воздействия свинца составляет 0-1.0 мкг/м3 (24 часа) в соответствии с индийским CPCB.

Indian AQI	Indian Range for Pb (ug/m3)(24 hours)	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	—

Как рассчитать индекс качества воздуха?

Формула для расчета AQI такая же, как в индийском CPCB и US-EPA. AQI рассчитывается с использованием уравнений отдельно для параметров. Например, если вы хотите рассчитать AQI на основе четырех параметров, используйте уравнение четыре раза, и наихудший субиндекс сообщает об AQI. Субиндекс представляет собой линейную функцию (два разных, но связанных понятия) концентрации загрязняющих веществ.
Ip = [IHi — ILo / BPHi — BPLo] (Cp — BPLo) + ILo

Где,

Ip = индекс загрязняющего вещества p
Cp = усеченная концентрация загрязняющего вещества p
BPHi = контрольная точка концентрации, т. е. больше или равна Cp
BPLo = контрольная точка концентрации, т.е. меньше или равна Cp
IHi = значение AQI, соответствующее BPHi
ILo = значение AQI, соответствующее BPLo

1. Indian уравнение для AQI:

Индийский диапазон AQI отличается от диапазона US-EPA. Для расчета AQI необходимо вычесть как минимум три параметра, из которых один должен быть либо PM10, либо PM2.5.
Для расчета субиндексов необходимо 16 часов данных.

Например: если вы хотите рассчитать AQI на основе PM2.5, CO и озона, рассчитайте субиндекс для каждого параметра отдельно.
Если текущая концентрация PM2.5 составляет 110 мкг/м3, то применительно к диапазону AQI согласно индийским стандартам BPHi = 120, BPLo = 91, IHi = 300 и ILo = 201.
Подставляем значения в уравнение и решим:
Субиндекс = [(300-201)/(120-91)] (110-91) + 201= 265.86

Точно так же для других параметров можно рассчитать субиндекс, и наихудший субиндекс показывает AQI.

2. US-EPA уравнение для АQI:

Диапазон US-EPA отличается от диапазона индийского AQI. Уравнение можно использовать по-другому, если присутствует более одного загрязнителя, а наиболее пострадавший субиндекс отражает AQI.

Например: допустим, вы хотите рассчитать AQI для окиси углерода, а усеченная концентрация (Cp) CO составляет 11.0 частей на миллион, тогда IHi = 150, ILo = 101, BPHi = 12.4, BPLo = 9.5 в соответствии с диапазоном US-EPA.
Подставляя все значения в уравнение и решая,
Iр = [(150-101) / (12.4-9.5)] (11.0-9.5) + 101 = 126.34

Рассчитайте AQI для других существующих параметров и примените уравнение по-другому, определите наиболее пострадавший индекс, и он даст вам AQI.