この記事はもともと CityLab に掲載されたもので、 Climate Desk のコラボレーションの一環です 。
ジャネット・ディーツ・カメイさんは、2003年にカリフォルニア州フレズノに移住するまで、喘息を経験したことがありませんでした。しかし、空気の悪さで悪名高いこの街（アメリカ肺協会が空気汚染の点で全米ワースト5都市に挙げている）に住んでわずか数年後、呼吸困難に陥り、救急外来を受診しました。
彼女はすぐに、近隣の工場や交通からのスモッグで空気が濃い日は屋内にとどまり、毎朝地元の大気質警報をチェックするようになった。しかし、それだけでは十分ではなかった。大気質指数で安全と判断された日でも、息切れしてしまうことがあったのだ。
ひどい場合は、「外で息ができないんです。何も吸収されないので、空気が吸えないんです」と彼女は言った。
現在73歳のディーツカメイさんは、ここ数年で初めて全く病気にかからなかった冬を終えたばかりだ。彼女によると、これはすべて、裏庭に設置した250ドルの空気センサーのおかげだという。このセンサーは、家のすぐ外の大気汚染の最新の測定値を送信してくれる。何マイルも離れた州の固定式モニターから得られる測定値よりも、より個人的で詳細な測定値だ。
パープルエア社製のディーツカメイ氏のモニターは、カリフォルニア州サンホアキン・バレー全域に広がるネットワークの一部であり、セントラル・カリフォルニア環境正義ネットワークも一部運営している。同ネットワークは、裏庭や学校の周囲にモニターを設置することで、地域のバイオマス発電所や、そこを轟音を立てて走り抜ける何十台ものトラックが、恵まれない住民の肺にどのような物質を排出しているのかを把握しようとしている。
大気質の測定は州の環境規制当局の管轄であり、彼らは米国環境保護庁（EPA）が承認した数万ドルもするモニターに依存しています。そのデータは、大気汚染警報（緑、オレンジ、赤の警告日）の発令や規制目的に使用されます。
しかし、これらの測定値は、大気汚染が最も深刻な場所に設置されていない可能性のある、少数のモニターに基づく、空気の狭い範囲を示すに過ぎません。技術の進歩により、250ドルという低価格の小型センサーが開発され、環境活動家、地域団体、そして好奇心旺盛な市民が、学校、公園、あるいは裏庭周辺の大気汚染をマッピングできるようになりました。
全米100台以上のパープルエアセンサーから得られた2017年のデータの分析によると、7月4日の花火による大気汚染の急増が明らかになった。これは最終的に大気汚染規制の見直しにつながる可能性があり、これまで測定されていなかった地域で、連邦保健基準に違反する可能性があるとされる大気のデータが収集されるようになる。コロラド州西部では、環境団体「Citizens for Clean Air」が、グランドジャンクション周辺に24基の低価格モニターを設置し、グランドバレーにある州が運営する2つのモニターを補完している。山火事の煙、トラック交通量の増加、天然ガスによる大気汚染に悩まされているこの地域では、州政府に監視を強化するために、より強力なモニター網が必要だと活動家たちは主張している。
「州は、与えられた資源でできる限りのことをしている」と、同団体のリーダーであるカレン・ショーバーグ氏は述べた。「州は可能な限り最適な場所にモニターを設置し、それに関する調査を行うだろう。しかし、私たちの住む地域では、より低コストのシステムが必要なのだ。」
人口が多いため注目を集めがちな大都市でさえ、低コストのセンサーが地域的な大気質データの収集に活用されています。フレズノに加えて、ソルトレイクシティを例に挙げましょう。ソルトレイクシティでは大気汚染が日常茶飯事です。盆地に位置し、冬季には逆転層によって、何日もの間、目に見えるスモッグの厚い層が街を覆います。ソルトレイク科学教育センターの高校化学教師、シア・ウィッケルソン氏は、スモッグがひどい日に休み時間がなくなると、生徒たちは大気汚染について考え始めると言います。
「小学校でそういう経験をしていれば、空気の質についてよくわかっているはずです」とウィッケルソン氏は言います。「生徒たちは、『車内と屋外の空気の質はどうですか？』『プレミアム燃料とレギュラー燃料の違いは？』『スクールバスの周りの空気はどうですか？』といった質問をしてくるんです」
これらの疑問に答えるのは容易ではありませんでしたが、ユタ大学との提携が助けとなりました。AirUプログラムでは、生徒たちがおもちゃのブロック、安価なArduinoコンピュータボード、そして光を散乱させて汚染粒子を検出する光抵抗器などを使って、独自の粒子状物質センサーを製作しています。生徒たちはティッシュボックスほどの大きさのモニターを科学フェアのプロジェクトに使用できるだけでなく、都市周辺の大気汚染に関する豊富なデータマップも作成しています。
「低所得地域の状況は必ずしも十分に反映されてきませんでした。なぜなら、人々は大気質の監視方法を考えること以外に、他のことに関心を持っているからです」と、このプログラムを監督するユタ大学の化学工学教授、ケリー・ケリー氏は述べた。「私たちは街の微気候のリアルタイムマップを入手しています。この渓谷が発展するにつれて、学校などの施設をどこに建設するかを管理するのに役立つでしょう。」同様に、デンバーでは、GoogleがAclimaと提携し、同社の低価格センサーをストリートビューカーに搭載して、市内の大気汚染をマッピングしている。
新世代のモニターは、レーザー技術の進歩によって可能になりました。モニターはファンを通して空気を捕らえ、レーザーを使って空気中の粒子の数と大きさを計測します。PurpleAirの創設者であるエイドリアン・ディブワッド氏は、ソルトレイクシティ近郊の砂利採取場で家族が呼吸している空気の状態を確認するために、空気センサーをいじり始めたと言います。インターネットで購入した赤外線センサーは温度に大きく依存していましたが、オンラインで入手した改造レーザーセンサーを公式の規制対象モニターと比較したところ、95%の相関関係が見られました。
ディブワッド氏の会社は当初モニターを無料で提供していたが、今では全国で数百台を販売しており、同社のウェブサイトにはリアルタイムの全国地図が掲載されている。
「私たちはこれを高解像度空気センシングと呼んでいます」とディブワッド氏は述べた。「空気中に何が含まれているかを知ることができるので、人々に安心感を与えます。」
位置データと 3D モデリングは、急速な成長の副産物であるサンフランシスコの緊急の問題に取り組んでいます。
この技術は、塵、煙、ディーゼル排気ガスなどから発生し、肺や血流に留まる可能性のある粒子状汚染物質に有効です。一方、オゾン汚染、つまり地上レベルのスモッグは、温度、湿度、ガス組成など、より複雑な測定が必要となるため、あらゆる汚染物質に対応する高品質で低コストのモニターの実現が困難となっています。
当然のことながら、精度は課題です。モニターは校正が必要で、気温の影響を受けやすく、例えば裏庭でのバーベキューやセンサーに飛び込んできた虫の影響を受けやすいからです。規制基準を満たすほどの精度はなく、一部の州では、おそらく故障と思われる異常に高い数値を報告しないよう住民に警告しています。
とはいえ、一部の州政府機関は低価格ブランドを採用している。コロラド州は最近、州南西部の山火事の脅威にさらされている地域にPurpleAirモニターを配備した。煙の拡散経路を把握し、住民に警告を発するためだ。
EPAは、ウェアラブルセンサーと、公園のベンチに設置できる空気モニターの試験を実施しており、道路や公園の近くに設置できるようになっています。ハードウェアの小型化とバッテリー寿命の延長が進むにつれ、モニターを衣服に縫い付けたり、ジャケットにクリップで留めたりして、分単位で測定できる未来を見据える動きも出ています。
ユタ大学のケリー教授は、ウェアラブルセンサーの可能性は無限であると語った。
「横断歩道の警備員や木工作業員のことを考えてみてください。彼らの曝露状況を理解し、それを最小限に抑える方法を見つけられるかもしれません」と彼女は言いました。「喘息持ちの方なら、行動を変えるきっかけになるかもしれません。私たちが見つけられる情報はたくさんあります。」
