福建省環(huán)境監(jiān)測中心站 陳文花

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城市尺度環(huán)境空氣質(zhì)量評價中AQI指數(shù)的確定

福建省環(huán)境監(jiān)測中心站 陳文花

該文根據(jù)空氣質(zhì)量指數(shù)計算特性和環(huán)境質(zhì)量評價方法學(xué)，提出了城市尺度環(huán)境空氣質(zhì)量評價中AQI指數(shù)的4種獲取方法，分析了各方法間的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了最有代表性和最小誤差的方法。

AQI 城市尺度 環(huán)境空氣 質(zhì)量評價

目前，我國空氣質(zhì)量日報采用空氣污染指數(shù)（API）形式報告，空氣污染指數(shù)按照《環(huán)境空氣質(zhì)量日報技術(shù)規(guī)定》計算并發(fā)布，根據(jù)當(dāng)時我國空氣污染的特點(diǎn)和污染防治重點(diǎn)以及監(jiān)測能力，空氣質(zhì)量日報的必測因子為SO2、NO2和PM10，發(fā)布形式為空氣污染指數(shù)、首要污染物、空氣質(zhì)量級別和空氣質(zhì)量狀況。

但是，隨著國家經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人們環(huán)保意識的不斷提高，《城市空氣質(zhì)量日報技術(shù)規(guī)定》在污染物的種類、閾值、報告時間等方面都已不能適應(yīng)新形勢的需要。環(huán)保部于2012年第8號公告發(fā)布了《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定》（試行）（HJ633-2012），規(guī)定了環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)的分級方案、計算方法等相關(guān)要求，與《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）同步實施和使用，適用于環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)日報、實時報和預(yù)報工作，用于向公眾提供健康指引。環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)AQI較現(xiàn)行的空氣污染指數(shù)API，在污染物的種類、閾值、報告時間等方面都進(jìn)行了改進(jìn)和完善，可以取代空氣污染指數(shù)API。

1 AQI指數(shù)定義

空氣質(zhì)量指數(shù)AQI是一種定量、客觀地反映和評價空氣質(zhì)量狀況的指標(biāo)，是將常規(guī)監(jiān)測的幾種空氣污染物簡化成單一的數(shù)值形式，是表征空氣污染程度的一種方法。它將空氣中污染物的濃度依據(jù)適當(dāng)?shù)姆旨墲舛认拗祵ζ溥M(jìn)行等標(biāo)化，計算得到簡單的無量綱的指數(shù)，可以直觀、簡明、定量地描述和比較環(huán)境污染的程度，使公眾能簡明、清楚地了解空氣質(zhì)量的優(yōu)劣，能夠向公眾提供及時、準(zhǔn)確、易于理解的城市地區(qū)空氣質(zhì)量狀況，并可用來進(jìn)行環(huán)境現(xiàn)狀評價、回顧性評價和趨勢評價，因此在國內(nèi)外被普遍應(yīng)用。AQI指數(shù)包含的評價因子為7項：SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3（8小時均值最大值）和O3（1小時最大值）。

2 AQI指數(shù)在適用城市空氣質(zhì)量評價上的難點(diǎn)

《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定》（試行）（HJ633-2012）對監(jiān)測點(diǎn)位AQI的計算方法、發(fā)布內(nèi)容和形式做了具體規(guī)定。但由于該規(guī)定僅明確了監(jiān)測點(diǎn)位發(fā)布AQI指數(shù)，為點(diǎn)位區(qū)域周邊的公眾提供及時、準(zhǔn)確、直觀的健康指引和出行建議，而對于整個城市區(qū)域（即包含多個點(diǎn)位）AQI指數(shù)的計算和發(fā)布未做規(guī)定。主要是由于代表城市尺度的濃度計算方法和相應(yīng)AQI指數(shù)的確定與點(diǎn)位AQI可能存在的不協(xié)調(diào)，容易造成與公眾感受不一致的狀況。如：大部分點(diǎn)位AQI小于100，但城市AQI可能為輕度污染以上；或者，大部分點(diǎn)位AQI都處于輕度污染以上，但城市AQI仍為良。

3 城市尺度環(huán)境空氣質(zhì)量評價中AQI指數(shù)的確定方法

雖然目前基于各點(diǎn)位的獨(dú)立AQI發(fā)布方式已實現(xiàn)并符合規(guī)范要求，但對于關(guān)注城市尺度整體空氣質(zhì)量狀況的管理者、研究者或公眾，卻無法科學(xué)準(zhǔn)確地獲取城市AQI指數(shù)信息。因此，本文根據(jù)空氣質(zhì)量指數(shù)計算特性及環(huán)境質(zhì)量評價方法學(xué)，提出以下幾種城市AQI指數(shù)提取方法：

3.1 方法之一

不考慮O3（1小時最大值），取每日城市各點(diǎn)位的SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO等5項污染物的算術(shù)平均濃度和各點(diǎn)位中O3（8小時均值最大值）單項污染物的最大值，得到城市6項污染物日均值，套用AQI分級，根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定》（試行）（HJ633-2012）計算得到AQI指數(shù)。

3.2 方法之二

不考慮O3（1小時最大值），取每日城市各點(diǎn)位的SO2、NO2、PM10、CO等4項污染物的算術(shù)平均濃度和各點(diǎn)位中PM2.5、O3（8小時均值最大值）等2項污染物的最大值，得到城市6項污染物日均值，套用AQI分級，根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定》（試行）（HJ633-2012）計算得到AQI指數(shù)。

3.3 方法之三

不考慮O3（1小時最大值），取每日城市各點(diǎn)位的6項污染物的算術(shù)平均濃度（包括O3（8小時均值最大值）），得到城市6項污染物日均值，套用AQI分級，根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定》（試行）（HJ633-2012）計算得到AQI指數(shù)。

3.4 方法之四

取每日城市各點(diǎn)位的AQI指數(shù)的算術(shù)平均，得到城市AQI指數(shù)。

4 結(jié)果與討論

對上述4種城市AQI指數(shù)的確定方法做進(jìn)一步的比選、評估，本文認(rèn)為方法一具有科學(xué)性和更優(yōu)的應(yīng)用性，主要基于以下幾點(diǎn)：

首先，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加速，灰霾、光化學(xué)煙霧等復(fù)合型大氣污染問題日益突出，方法一從城市層面充分考慮了光化學(xué)特征物O3的突出貢獻(xiàn)。

第二，為了與原有的API指數(shù)在城市顆粒物計算處理上有更好的銜接，同時在城市尺度上即使是細(xì)顆粒物PM2.5的分布也仍然存在不均勻性特點(diǎn)，因此相對來說，方法一雖然較方法二平滑了大氣復(fù)合型污染物PM2.5的特征性，但在城市環(huán)境質(zhì)量評價應(yīng)用上仍然更具代表性。

第三，方法三和方法四由于采用了濃度平均或指數(shù)平均，因而不能很好地體現(xiàn)我國目前的大氣復(fù)合型污染特征，也與公眾的環(huán)境感受度存在較大誤差。

綜上所述，由于AQI指數(shù)本身是由所測各污染物中的最大單項分指數(shù)確定得到，因此在短時間范圍內(nèi)（如日報、實時報）進(jìn)行城市尺度的指數(shù)化評價和表征具有一定科學(xué)性和較小的誤差，但對于時間尺度上的累積評價將不適用和有較大誤差。

[1] 環(huán)保部. HJ 633-2012，環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）,2012.

[2] 環(huán)保部.環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）日報技術(shù)規(guī)定（三次征求意見稿）.2011.

[3] 環(huán)保部.環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范（試行）（征求意見稿）.2013.

[4] 國家環(huán)境保護(hù)總局.環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測規(guī)范（試行）.公告2007年第4號.2007.