概述
空氣品質指數是定量描述空氣品質狀況的非線性無量綱指數。其數值越大、級別和類別越高、表征顏色越深,說明空氣污染狀況越嚴重,對人體的健康危害也就越大。由於顆粒物沒有小時濃度標準,基於24小時平均濃度計算的AQI相對於空氣品質的小時變化會存在一定的滯後性,因此,當首要污染物為PM2.5和PM10時,在看AQI的同時還要兼顧其實時濃度數據。
需要說明的是,AQI的計算結果很大程度上取決於相應地區空氣品質分指數及對應的污染物項目濃度指數表,最終的計算結果需要參考相應的濃度指數表才具有實際意義。
對於中國,AQI與原來發布的空氣污染指數(API)有著很大的區別。AQI分級計算參考的標準是GB3095-2012《環境空氣品質標準》(現行),參與評價的污染物為SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO等六項,每小時發布一次;而API分級計算參考的標準是GB3095-1996《環境空氣品質標準》(已作廢),評價的污染物僅為SO2、NO2和PM10等三項,每天發布一次。因此,AQI採用的標準更嚴、污染物指標更多、發布頻次更高,其評價結果也將更加接近公眾的真實感受。
區別
AQI與原來發布的空氣污染指數(API)有著很大的區別。
AQI分級計算參考的標準是新的環境空氣品質標準(GB3095-2012),參與評價的污染物為SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO等六項;而API分級計算參考的標準是老的環境空氣品質標準(GB3095-1996),評價的污染物僅為SO2、NO2和PM10等三項,且AQI採用分級限制標準更嚴。因此AQI較API監測的污染物指標更多,其評價結果更加客觀。
空氣污染指數,也被稱為API(Air Pollution Index的英文縮寫),就是將常規監測的幾種空氣污染物濃度簡化成為單一的概念性指數值形式,並分級表征空氣污染程度和空氣品質狀況,適合於表示城市的短期空氣品質狀況和變化趨勢。
在中國,API是根據1996年頒布的空氣品質“舊標準”(《環境空氣品質標準》GB3095-1996)制定的空氣品質評價指數,評價指標有二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物(PM10)3項污染物。從2011年末開始,多個城市出現嚴重霧霾天氣,市民的實際感受與API顯示出的良好形勢反差強烈,呼籲改進空氣評價標準的呼聲日趨強烈,也是從那時起,原本生澀的專業術語PM2.5逐漸成為“熱詞”。
灰霾的形成主要與PM2.5(直徑小於等於2.5微米的顆粒物)有關,此外,反映機動車尾氣造成的光化學污染的臭氧指標,也沒有納入到API的評價體系中。
為此,空氣品質新標準――《環境空氣品質標準》(GB3095-2012)在2012年初出台,對應的空氣品質評價體系也變成了AQI。“污染指數”變成了“質量指數”,在API的基礎上增加了細顆粒物(PM2.5)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)3種污染物指標,發布頻次也從每天一次變成每小時一次。
科學評價
就像上證綜合指數不代表股價、消費物價指數CPI不代表物價一樣,AQI指數也只表征污染程度,並非具體污染物的濃度值。由於AQI評價的6種污染物濃度限值各有不同,在評價時各污染物都會根據不同的目標濃度限值折算成空氣品質分指數AQI。
AQI範圍從0到500,大於100的污染物為超標污染物。例如PM2.5日均濃度35微克/立方米對應的分指數為50,75微克/立方米(就是通常所說的限值),折算為分指數是100,而500微克/立方米對應的IAQI值是500。
AQI就是各項污染物空氣品質分指數中的最大值。當AQI大於50時,IAQI最大的污染物為首要污染物,若IAQI最大的污染物為兩項或兩項以上時,並列為首要污染物。
而在6項污染物中,PM2.5折算成IAQI為500的濃度限值,也剛好是500微克/立方米。也就是說,一旦PM2.5的日均濃度超過500微克/立方米,AQI隨即達到500,無論濃度再怎么高,AQI也還是500。因此,嚴重霧霾期間,PM2.5日均濃度超過500微克/立方米的地方,就“爆表”了。
AQI計算與評價過程第一步是對照各項污染物的分級濃度限值(AQI的濃度限值參照(GB3095-2012),API的濃度限值參照(GB3095-1996)),以細顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)等各項污染物的實測濃度值(其中PM2.5、PM10為24小時平均濃度)分別計算得出空氣品質分指數(Individual Air Quality Index,簡稱IAQI);
對照各項污染物的分級濃度限值,以細顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)等各項污染物的實測濃度值(其中PM2.5、PM10為24小時平均濃度)分別計算得出空氣品質分指數(英語:Individual Air Quality Index,IAQI)。
IAQIP——污染物項目P的空氣品質分指數;
CP——污染物項目P的質量濃度值;
BPHi——相應地區的空氣品質分指數及對應的污染物項目濃度指數表中與CP相近的污染物濃度限值的高位值;
BPLo——相應地區的空氣品質分指數及對應的污染物項目濃度指數表中與CP相近的污染物濃度限值的低位值;
IAQIHi——相應地區的空氣品質分指數及對應的污染物項目濃度指數表中與BPHi對應的空氣品質分指數;
IAQILo——相應地區的空氣品質分指數及對應的污染物項目濃度指數表中與BPLo對應的空氣品質分指數。
第二步是從各項污染物的IAQI中選擇最大值確定為AQI,當AQI大於50時將IAQI最大的污染物確定為首要污染物;
IAQI——空氣品質分指數;
n——污染物項目。
簡單來說,AQI就是在各IAQI中取最大值。
AQI大於50時,IAQI最大的污染物為首要污染物。若IAQI最大的污染物為兩項或兩項以上時,並列為首要污染物。IAQI大於100的污染物為超標污染物。
分級
空氣品質分指數分級中國
空氣品質分指數(IAQI) | 污染物項目濃度限制 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
二氧化硫(SO2)24小時平均/(μg/m3 ) | 二氧化硫(SO2)1小時平均(μg/m3 )(1) | 二氧化氮(NO2)24小時平均/(μg/m3 ) | 二氧化氮(NO2)1小時平均/(μg/m3 )(1) | 顆粒物(粒徑小於等於10μm)24小時平均/(μg/m3 ) | 一氧化碳(CO)24小時平均/(mg/m3 ) | 一氧化碳(CO)1小時平均/(mg/m3 ) | 臭氧(O3)1小時平均/(μg/m3 ) | 臭氧(O3)8小時滑動平均/(μg/m3 ) | 顆粒物(粒徑小於等於2.5μm)24小時平均/(μg/m3 ) | |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
50 | 50 | 150 | 40 | 100 | 50 | 2 | 5 | 160 | 100 | 35 |
100 | 150 | 500 | 80 | 200 | 150 | 4 | 10 | 200 | 160 | 75 |
150 | 475 | 650 | 180 | 700 | 250 | 14 | 35 | 300 | 215 | 115 |
200 | 800 | 800 | 280 | 1200 | 350 | 24 | 60 | 400 | 265 | 150 |
300 | 1600 | (2) | 565 | 2340 | 420 | 36 | 90 | 800 | 800 | 250 |
400 | 2100 | (2) | 750 | 3090 | 500 | 48 | 120 | 1000 | (3) | 350 |
500 | 2620 | (2) | 940 | 3840 | 600 | 60 | 150 | 1200 | (3) | 500 |
說明:
(1)二氧化硫(S02)、二氧化氮(N02)和一氧化碳(CO)的1小時平均濃度限值僅用於實時報,在日報中需使用相應污染物的24小時平均濃度限值。
(2)二氧化硫(S02)1小時平均濃度值高於800μg/m3 的,不再進行其空氣品質分指數計算,二氧化硫(S02)空氣品質分指數按24小時平均濃度計算的分指數報告。
(3)臭氧(03)8小時平均濃度值高於800μg/m3 的,不再進行其空氣品質分指數計算,臭氧(03)空氣品質分指數按1小時平均濃度計算的分指數報告。
美國
AQI指數 | 臭氧(O3)1小時平均/(μg/m3 ) | 臭氧(O3)8小時滑動平均/(μg/m3 ) | 細顆粒物PM2.5(粒徑小於等於2.5μm)24小時平均/(μg/m3 ) | 可吸入顆粒物PM10(粒徑小於等於10μm)24小時平均/(μg/m3 ) | 一氧化碳(CO)24小時平均/(mg/m3 ) | 二氧化硫(SO2)24小時平均/(μg/m3 ) |
---|---|---|---|---|---|---|
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
50 | 126.26 | -- | 15 | 50 | 4.58 | 78.6 |
100 | 160.5 | -- | 40 | 150 | 10.30 | 366.8 |
150 | 203.3 | 351.0 | 65 | 250 | 13.75 | 576.4 |
200 | 246.1 | 415.2 | 150 | 350 | 17.19 | 786 |
300 | 864.6 | 864.6 | 250 | 420 | 34.38 | 1572 |
500 | 1284 | 1284 | 500 | 600 | 57.30 | 2620 |
級別
HJ 633-2012《環境空氣品質指數(AQI)技術規定(試行)》 做出如下規定:
空氣品質指數 | 空氣品質指數級別(狀況)及表示顏色 | 對健康影響情況 | 建議採取的措施 |
---|---|---|---|
0 ~ 50 | 一級(優) | 空氣品質令人滿意,基本無空氣污染 | 各類人群可正常活動 |
51 ~ 100 | 二級(良) | 空氣品質可接受,但某些污染物可能對極少數異常敏感人群健康有較弱影響 | 極少數異常敏感人群應減少戶外活動 |
101 ~ 150 | 三級(輕度污染) | 易感人群症狀有輕度加劇,健康人群出現刺激症狀 | 兒童、老年人及心臟病、呼吸系統疾病患者應減少長時間、高強度的戶外鍛鍊 |
151 ~ 200 | 四級(中度污染) | 進一步加劇易感人群症狀,可能對健康人群心臟、呼吸系統有影響 | 兒童、老年人及心臟病、呼吸系統疾病患者避免長時間、高強度的戶外鍛鍊,一般人群適量減少戶外運動 |
201 ~ 300 | 五級(重度污染) | 心臟病和肺病患者症狀顯著加劇,運動耐受力降低,健康人群普遍出現症狀 | 兒童、老年人及心臟病、肺病患者應停留在室內,停止戶外運動,一般人群減少戶外運動 |
> 300 | 六級(嚴重污染) | 健康人群運動耐受力降低,有明顯強烈症狀,提前出現某些疾病 | 兒童、老年人和病人應停留在室內,避免體力消耗,一般人群避免戶外活動 |
實例分析
細數五年來北京的霧霾天數 “中國實時報”欄目對美國國務院近期發布的北京空氣污染歷史數據進行了分析,該數據收集自北京 美國駐華大使館2008年安裝的一個 空氣監測儀。首先將每小時數據折算成日均值,之後根據一套廣泛使用的空氣品質指數(AQI)體系對數據進行換算,並把換算後的AQI數值與美國空氣品質標準進行比對。這一標準可令公眾了解空氣品質對健康有益還是有害。結果不容樂觀。根據2008年4月至2014年3月收集到的2,028天數據,只有25天的空氣品質在美國標準下可被視為“良好”。
良好”即AQI小於或等於50。美國環境保護署(U.S.Environmental Protection Agency)稱,AQI小於或等於100時空氣品質“令人滿意”。但以該標準來看,北京的空氣也並不令人滿意。
自2008年4月以來,北京有1,632天的AQI日均值在100以上,占全部天數的五分之四。根據中國標準,北京有1,105天的AQI在100以上,略高於總天數的一半。
當然要說明的是,相關數據並不非常科學,因為這些數據全部來自設定在北京一個地點的一個空氣監測站。北京市和全國各地設有更多的監測站點,但中國官員只是在不久之前才加大了監測力度。
不過,相關數據為衡量中國首都天空的變髒頻率提供了參考,同時也為中美標準提供了有益的比較。
對於什麼樣的空氣品質算是“良好”或“有毒害”,中國有自己的標準,“中國實時報”將相關數據與中國標準進行了比較,發現在同一個時期內,空氣品質“良好”的天數為380天。
出現此種差異的原因是,美國標準對PM2.5的濃度規定更加嚴格。PM2.5是指長度小於2.5微米的顆粒物,對人體健康有害。美國對空氣品質“良好”的規定是,PM2.5的濃度不高於每立方米12微克。相比之下,中國對“良好”的規定是PM2.5的濃度不高於每立方米34微克。
中美標準之間最大的差異是“對敏感人群不健康”的天數。按照美國的標準,天數為979天,大致相當於所調查天數的一半,而按照中國的標準,則只有245天。
按照美國環境保護署的說法,敏感人群指的是有呼吸系統疾病或心臟病的人,以及老人和小孩。美國環境保護署說,對這些人的健康影響包括出現呼吸系統症狀的可能性增大、心臟病或肺病程度加重、以及過早死亡。
美國和中國數據相符的是“非常不健康”和“有毒害”的天數。在調查過的2,000多天中,約311天屬於“非常不健康”,約94天屬於“有毒害”。
美國和中國數據對比圖