从地面到轨道传感器检查空气以提高质量

从过去几年西部备受瞩目的野火到大流行放缓期间明显更清洁的空气，空气质量正重新成为环境问题的重中之重。我们呼吸的空气对人类健康和生活质量有直接影响，尤其是对有呼吸问题的人。

问题是：如果不知道问题区域在哪里或要清理什么，就无法实施解决方案。

威斯康星大学麦迪逊分校环境科学教授 Tracey Holloway 说：“我们只是没有足够的地面信息来了解人们呼吸的是什么。” “内城、农村地区和部落社区都是如此，如果你看看世界各地的国家，情况也是如此，其中许多国家都没有任何监控器。”

为了全面解决空气污染的复杂性，需要从社区到全球范围进行适当的监测和建模。科学家们正在努力开发这些系统，以便他们可以收集数据，确定最需要的领域，并首先在那里实施解决方案。

密尔沃基卫生局健康战略主管兰斯顿·维尔丁 (Langston Verdin) 正在努力确定密尔沃基空气质量最差的社区。

为了实现这一目标，Verdin 与 IQAir 合作，该公司生产消费者可以使用的低成本空气质量监测装置。这些单元可以在室内使用，也可以在室外小规模使用。IQAir 监测器与应用程序协同工作，该应用程序可为用户报告实时空气质量和其他有用的详细信息。这些信息可能对儿童保育中心和学校，或患有哮喘或其他呼吸系统问题的高危人群特别有益。

目前，Verdin 在密尔沃基周围分布着五个 IQAir 装置。他希望通过这些数据收集不同地区的足够数据来全面分析城市的空气质量，然后努力为空气质量最危险的社区进行宣传。PurpleAir 的类似单位也在麦迪逊附近部署。

计算模型是展示空气污染如何在全国范围内演变的绝佳工具。但是，使用这些模型放大特定区域可能非常困难，这些模型运行起来也很耗时且计算量很大。

为了解决这些问题，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的土木和环境工程教授 Christopher Tessem 开发了唯一可用的计算模型，允许从城市到全国范围进行空气污染检查。该模型不仅提供了清晰度，而且还加快了监控过程。

“这种计算加速使得其他综合化学传输模型无法尝试的不确定性、敏感性和情景分析成为可能，”Tessem 在最近由威斯康星大学麦迪逊分校能源研究所主办的与霍洛威和韦尔丁的小组讨论中说。

Holloway 和一名研究生专门在威斯康星州和麦迪逊州运行 Tessem 的 InMAP 模型。

空气监测也发生在更大范围内，在太空中使用卫星。卫星可以检测人眼不可见的粒子和气体，收集必要的数据，以填补其他监视器和模型无法发现的缺失空白。卫星作为其他监测技术的额外支持，而不是替代品，因为它们无法测量地球表面附近的污染水平。

“我们可以看到来自外太空的无形污染，真是太神奇了。......这听起来就像是一个科幻故事，”领导宇航局健康和空气质量应用科学团队十多年的霍洛威说。

Holloway 表示，卫星监视器只会继续改进。

“空气污染卫星数据即将复兴，”她说。“2022 年，将发射第一颗可以绕地球运行的卫星，每小时探测一次北美上空的空气污染。这将提供有关二氧化氮、二氧化硫和其他受《清洁空气法案》监管的污染物的信息，排放指标，与环境正义相关，并为气候解决方案铺平了道路。”

这颗新卫星被称为 TEMPO，用于对流层排放：污染监测。

总的来说，通过所有这些模型和监测器，大气科学家正在努力创造我们大气中复杂的空气成分。有了这些数据，再加上社区的投入，政策制定者可以评估新的选择，建立在可追溯到 1970 年《清洁空气法案》的空气质量法规的历史基础上。

清洁电力和电动汽车行业可能会出现重大的清洁空气改善。由于交通繁忙的地区是空气质量差的地区，转向电动汽车将特别改善这些重灾区。霍洛威说，总的来说，任何减少化石燃料燃烧的政策都将是气候、空气质量和健康的胜利。

Holloway 和 Verdin 承认需要实施推动空气质量改善的解决方案。通过监测技术的正确协作，研究人员可以收集数据来支持可以做出有影响力的改变的政策建议。

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