典型城市公众感受与空气污染指数的相关关系

段菁春，薛志钢，柴发合，曾燕君，徐 锋，吴爱冬，胡晏玲

1.中国环境科学研究院，北京 100012

2.广州市环境监测中心站，广东 广州 510030

3.乌鲁木齐市环境监测中心站，新疆 乌鲁木齐 830000

典型城市公众感受与空气污染指数的相关关系

段菁春1，薛志钢1，柴发合1，曾燕君2，徐 锋3，吴爱冬2，胡晏玲3

1.中国环境科学研究院，北京 100012

2.广州市环境监测中心站，广东 广州 510030

3.乌鲁木齐市环境监测中心站，新疆 乌鲁木齐 830000

针对现行空气污染指数与实际人体感受可能存在较大差距的问题，分别在广州和乌鲁木齐进行了为期一年的问卷调查.结果表明:公众主观环境空气质量评价(PSI)为良和轻微污染对应的API分别为43和99(广州)，75和179(乌鲁木齐)，但较弱的相关关系表明，现行包含3项污染物指标的API尚不能完全体现公众的主观感受;公众健康综合感受(PHI)恶化对应的API区间广州约为API＞60，乌鲁木齐则为API＞100;广州PSI的主要影响因素是PHI和能见度，而在乌鲁木齐则为ρ(SO2)，ρ(NO2)，ρ(PM10)和PHI;建议将能见度，O3和PM2.5纳入API或环境空气质量评价.

空气污染指数;公众感受;灰霾;PM2.5;能见度

Abstract:In order to investigate the possible differences between existing API and actual public sentiment，a questionnaire was designed to measure the subjective public health sentiment and objective public health condition for a period of one year in Guangzhou and Urumqi.The results from the public subjective index(PSI)suggest that good and slightly polluted ambient air quality correspond to API values of 43 and 99 in Guangzhou，and 75 and 179 in Urumqi，respectively.The weak correlation between PSI and API indicates that the API implemented now in China，including only three pollutants，cannot adequately represent subjective public sentiment.The negative effects on comprehensive public health index(PHI)were found to occur when the API was higher than about 60 in Guangzhou and 100 in Urumqi.The main factors affecting PSI are PHI and visibility in Guangzhou，and mass concentrations of SO2，NO2and PM10and PHI in Urumqi.It is suggested to bring visibility and O3and PM2.5into API and ambient air quality evaluation.

Keywords:air pollution index;public sentiment;haze;PM2.5;visibility

空气污染指数(Air Pollution Index，API)是一种反映和评价空气质量的方法，将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一的概念性数值形式，并分级表征空气质量状况与空气污染的程度，其结果简明直观，使用方便，适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势，有利于普通公众了解空气环境质量的优劣.同时，API也存在仅体现主要污染物污染程度，但不能体现多种污染物同时超标的缺点［1］.

国际上很多国家都开展了空气质量报告工作.美国用空气质量指数(Air Quality Index，AQI)，共包括O3，颗粒物，CO，SO2和NO25种污染物.而我国将API(0～500)分为优、良、轻微污染、轻度污染、中度污染、中度重污染和重污染等级别，仅涉及SO2，NO2和 PM103种污染物，并且仅有API对人体健康的总体影响，并未区分不同污染物的健康影响.近年来，随着二次污染物 O3和细粒子(PM2.5)污染加剧，大气能见度不断降低，传统的空气污染指数预报与实际人体感受存在较大差距［2］.

国内外已有许多针对API改进的研究［3-5］，但针对我国现有的空气污染指数与实际人体感受可能存在较大差距的问题研究有限，笔者以广州和乌鲁木齐为典型城市，针对市民的主观健康感受及客观健康状况进行为期1年的问卷调查，以期为建立能客观、准确反映污染状况的空气污染指数指标体系和计算方法提供科学依据.

1 研究方法

1.1 调查问卷设计

调查问卷包括基本信息表和每日调查表.基本信息表用于被调查对象的筛选，方便被调查对象对比每日调查中身体感受和环境感受等与调查前的改善或恶化倾向.每日调查表包含被调查对象的日常活动、身体感受、环境感受和身体状况四大项.其中日常活动包括饮酒量、吸烟量、户外活动及运动量;身体感受包括呼吸系统、心血管系统及眼部感受;环境感受包括空气质量状况对被调查对象心情和出行等影响的主观感受;身体状况包括被调查对象生病就医及费用情况.调查周期为365 d，广州为2009年4月19日—2010年4月18日，乌鲁木齐为2009年5月19日—2010年5月18日.

1.2 调查对象选取

首先选取200名志愿人群发放调查问卷——基本信息表，了解志愿者健康状况、病史和职业等信息.然后从中选取50名志愿人员作为被调查对象.被调查对象的挑选原则包括:男女人数大体相当、少量有哮喘及哮喘病史者、少量高血压患者、年龄分布均匀、剔除可能的职业病患者、生活规律、居住区域分布合理、对环境保护有参与积极性.

1.3 调查质量保证与控制

调查开始前召集所有调研对象进行短期培训，使每个对象清楚了解填表方法及每一选项的意义.与被调研对象进行沟通，如发现选项有歧义，及时进行完善.调查工作采用小组成员负责制的形式，每人负责一定数量的被调查对象.小组成员对被调查对象进行填表辅导，并督促提醒回收表格.

问卷收集采用邮寄和电子信件2种形式.采用邮寄方式的每月发放当月的问卷给调查对象.问卷应直接装入信封中，并采用已付费方式，方便调查对象邮寄.问卷要求被调查人在24 h内寄出，以保证填写质量.收集的表格及时进行整理，并进行初步分析，及时发现存在的问题并予以解决.

1.4 城市选取及数据收集

以广州和乌鲁木齐为典型城市，其中广州代表灰霾高发及高湿度南方地区城市［6-9］，乌鲁木齐则代表煤烟型高污染的北方城市［10-11］.共收集问卷36 500份，同时通过2个城市环境监测中心站收集问卷调查期间的ρ(O3)，ρ(PM10)，ρ(PM2.5)，ρ(CO)，ρ(SO2)和ρ(NO2)，并自行在相关站点监测能见度.

2 结果与讨论

2.1 公众主观环境空气质量评价指数与API的相关关系

公众主观环境空气质量评价指数(Public Subjective Index，PSI)是将问卷中“您认为今天是否为污染天气?”的调查结果按优、良、轻微污染和严重污染分别赋值1，2，3和4，再取平均值得到.图1反映了广州和乌鲁木齐PSI与现行API的相关关系.由图1可知，现行API与PSI呈一定正相关.

根据二者相关的线性方程，在广州PSI为良(评价值取2)和轻微污染(评价值为3)时对应的API分别为43和99，而在乌鲁木齐则分别为75和179.这表明在广州公众对环境空气质量的评价要求较API高，而在乌鲁木齐公众对环境空气质量的评价要求低于API.

广州PSI与API的R2=0.201 5，呈中等偏弱的相关关系，表明影响公众主观环境空气质量评价的因素可能较多，包括:①现行API未体现公众关心的灰霾(能见度)问题;② 公众评价主要基于日间感受，而API则反映的是前一日午时到当日午时的污染状况，二者存在时间偏差;③ 尚有影响公众评价的其他因子未计入API(如 PM2.5和 O3等);④全年广州多数时间API为0～100，公众敏感性不足也可能是造成相关性下降的原因之一.在乌鲁木齐，虽然PSI与API的R2=0.472 8，呈较强相关关系，但在API高值区间偏离线性趋势，可能的原因包括:① 公众对高污染事件认识不足，敏感性下降;②API反映的时间区间与公众感受的评价区间不一致.

图1 PSI与API的相关关系Fig.1 Correlation between PSI and API

2.2 公众健康综合指数与API的相关关系

公众健康综合指数(Public Health Index，PHI)是指在当日环境空气质量条件下，公众发生鼻、咽喉、肺及气管、心血管系统、眼睛感受发生恶化或改善情况的反映，问卷调查结果按大幅改善、改善、基本一致、恶化和严重恶化分级，并分别赋值1，2，3，4和5，取各城市每日50份问卷的平均值，其中PHI＜3为改善，PHI＞3为恶化.

PHI可能与环境空气质量有关［12-13］，此外，也可能与流行病如感冒等集中暴发，气象条件如高温和寒潮的突然发生有关，同时，环境空气质量对公众健康的影响也可能存在一定的时滞性［14］.因此该研究中PHI与API并不存在明显线性相关关系.尽管如此，采用7 d移动平均值消除API与PHI反映的时间区间不一致及减小曲线波动后，从图2仍可以看出，不论在广州还是乌鲁木齐，PHI恶化均出现在11月—翌年3月的高污染时段.从图2还可以看出，在广州，PHI恶化大约对应于API＞60，而在乌鲁木齐则对应于API＞100.中国环境监测总站2001年发布的《城市空气质量预报技术规定(暂行)》［15］指出，API在100以下可正常活动，100～200长期接触，易感人群出现症状，大于200则健康人群出现症状.这与乌鲁木齐市PHI所反映的健康影响较一致，但在广州，API＜100时仍可能对公众产生健康影响.

2.3 公众主观环境空气质量评价指数(PSI)影响因素

PSI可能与多种影响因素有关，表1列出了PSI与影响因素的相关系数.从表1可知，在广州影响PSI的主要影响因素按相关系数大小分别为PHI，能见度，ρ(PM10)，ρ(NO2)和ρ(SO2).PHI虽然与大气环境质量有一定关系，但可能更多地受流行病如感冒等集中暴发，气象条件如高温和寒潮的突然发生的影响.能见度下降是灰霾的主要表现形式之一，该研究中广州能见度与PSI较好的线性关系表明能见度下降也是近年来珠江三角洲地区公众感受与API不一致的主要原因之一.在广州公众对直接的污染物浓度并不敏感，这与广州主要污染物质量浓度相对较低以及污染物监测的时间区间与公众感受的评价区间不一致有关.

PSI与各相关因素的相关系数在2个城市有较大差别.在乌鲁木齐，PSI的主要影响因素按相关系数大小排序分别为ρ(SO2)，ρ(NO2)，ρ(PM10)和PHI.这表明，乌鲁木齐公众对环境空气质量的判断主要基于直接的煤烟型污染物，PHI也会对判断产生一定的影响.

O3是对人体健康产生危害的重要污染物之一.但从表1可知，PSI在广州与最大小时ρ(O3)呈负相关关系，而在乌鲁木齐则没有明显相关关系，表明公众无法对O3污染作出正确判断.

图2 PH I与API的关系Fig.2 Relationship between PHI and API

表1 PSI与影响因素的相关关系Table 1 Correlation between PSI and related factors

2.4 公众感受与API的关系存在地域差别的原因

PSI和PHI与API的关系及PSI的影响因素在广州和乌鲁木齐均存在明显差异.原因可能有两方面:①广州和乌鲁木齐PHI均是PSI的主要影响因素之一.由于大气细粒子更容易进入人体肺部深处，故 PM2.5对人体健康的危害远高于PM10.监测数据表明，研究期间广州ρ(PM2.5)占ρ(PM10)的比例平均为68%，而据报道，乌鲁木齐ρ(PM2.5)占ρ(PM10)的比例约为55%［16］.这也就是说当颗粒物为首要污染物时，API相同下，广州的大气污染对人体的危害高于乌鲁木齐，从而导致广州的PHI较乌鲁木齐对API更敏感，进而影响PSI.②广州能见度是影响PSI的重要因素之一.由于相对湿度增加会强化颗粒物的消光作用［17-18］，广州常年的高湿环境是大气能见度降低的主要原因［19-20］.这也就是说当颗粒物为首要污染物时，相同API下，广州的能见度明显低于乌鲁木齐，导致广州市民对API更敏感.图3为研究期间广州市不同相对湿度条件下能见度与API的关系，从图3可知，相同API条件下，高相对湿度会明显降低能见度.

图3 不同相对湿度条件下能见度与API的关系Fig.3 Relationship between visibility and API under different relative humidity

2.5API评价方法修订建议

a.公众评价主要基于日间感受，但现行API反映的是前一日午时到当日午时的污染状况，因此，宜将API计算的时间区间调整为当日00:00—23:00，以能与公众感受一致.

b.近年来灰霾导致我国东部主要城市群能见度大幅下降，引起媒体及公众的普遍关注.但现有指标不能完全反映能见度变化，特别是在高相对湿度的情况下，因此在空气质量评价中，应增加体现能见度和灰霾的指标.

c.近年来近地面O3污染在我国主要城市日渐突出，尽管公众对 O3不能准确感受，但考虑其对人体健康的重要影响应将其纳入API.

d.开展 PM2.5环境基准研究，确定阈值，尽快制定PM2.5的环境空气质量标准，并将其纳入API中，以准确反映大气细粒子对人体健康的影响.

3 结论

a.PSI为良和轻微污染对应于现行API分别为43和99(广州)，75和179(乌鲁木齐).这表明在广州公众对环境空气质量的评价要求较现行API高，而乌鲁木齐公众对环境空气质量的评价要求低于现行API.

b.广州健康综合感受为恶化的区间约为API＞60，而在乌鲁木齐则为API＞100的区间.这表明现行API虽然尚能反映大气污染对人体健康的影响，但存在明显地域差别.

c.在广州影响PSI的主要影响因素按相关系数大小分别为PHI，能见度，ρ(PM10)和ρ(NO2);在乌鲁木齐影响PSI的主要影响因素按相关系数大小分别为ρ(SO2)，ρ(NO2)和ρ(PM10)和PHI.

d.公众感受与API的关系存在地域差别的原因可能是颗粒物中细粒子(PM2.5)占 PM10比例不同，以及不同相对湿度下能见度差别较大所致.

e.建议对现有的API评价方法进行修订，新的API应将计算的时间区间调整为当日00:00—23:00，同时将O3和PM2.5纳入API，增加反映能见度的指标.

致谢:广州市环境监测中心站和乌鲁木齐市环境监测中心站协助项目组针对市民的主观健康感受及客观健康状况开展了为期1年的问卷调查，2个城市的100名志愿者积极配合该研究的调查工作，在此表示感谢!感谢中国环境科学研究院刘妍在数据收集与处理方面的支持!

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Corre lation between Pub lic Sentim ent and Air Po llution Index in Two Typica l Cities in China

DUAN Jing-chun1，XUE Zhi-gang1，CHAI Fa-he1，ZENG Yan-jun2，XU feng3，WU Ai-dong2，HU Yan-ling3

1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Bejing 100012，China
2.Guangzhou Environmental Monitoring Center，Guangzhou 510030，China
3.Urumqi Environmental Monitoring Center，Urumqi 830000，China

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1001-6929(2011)02-0133-06

2010-07-14

2010-09-01

国家环保公益性行业科研专项(200709005);中央级公益性科研院所基本科研业务专项(2007KYYW 07)

段菁春(1974-)，男，山西太原人，副研究员，博士，主要从 事 大 气 污 染 控 制 及 管 理 研 究，duanjc@craes.org.cn.