环境空气质量指数在应用中存在的问题及建议

潘本锋，宫正宇，王 帅，郑皓皓

世界卫生组织(WHO)于1997年发布了新的《空气质量准则》(AQG)［1］，并于2005年发布了全球升级版［2］，大幅度修订了SO2、NO2、O3和PM10等污染物的标准限值。近年来，美国、欧盟、加拿大、日本等发达国家和地区根据WHO 的准则，结合各自环境空气污染特征和社会经济技术水平，对其环境空气质量标准进行了修订［3-8］。2012年，我国也修订了《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)［9］，并在一定程度上与WHO《空气质量准则》进行了接轨。同年，我国直辖市、省会城市、计划单列市、京津冀、长三角、珠三角等重点区域城市完成空气质量新标准实施第一批能力建设任务，于2013年1月起按照新修订的《环境空气质量标准》开展空气质量监测，并按照《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ 633—2012)［10］实时发布了空气质量状况信息，为公众提供了环境空气质量信息和健康指引，在满足公众环境知情权和服务环境管理方面发挥了积极的作用。应用环境空气质量指数进行空气质量评价，使得空气质量评价结果更加通俗易懂，便于公众直观地了解环境质量状况信息，但环境空气质量指数在应用过程中也逐步显现出一些问题［11-15］，影响了公众对环境空气质量的理解和判断，甚至造成空气质量实时评价结果和公众感受不一致。该文结合我国当前环境空气质量状况，深入分析和研究环境空气质量指数应用过程中出现的问题，并提出了改进建议。

1 存在的问题

1.1 颗粒物实时报反映不及时

《空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》明确了空气质量日报和实时报的内容和要求，要求实时报中颗粒物(PM10和PM2.5)的污染分指数采用24 h滑动平均浓度计算，而不是采用当前时刻的浓度值进行计算，其理由主要是因为《环境空气质量标准》(GB 3095—2102)中未规定颗粒物(PM10和PM2.5)的小时浓度值标准，因此技术规定中没有明确颗粒物小时浓度值所对应的空气质量分指数，只好采用24 h 滑动平均浓度来计算当前时刻颗粒物的空气质量分指数。由于计算空气质量分指数时采用的颗粒物浓度为24 h 滑动平均值，而非当前时刻的浓度值，因此评价结果往往不能反映当前空气质量状况，尤其是最近24 h 内颗粒物浓度变化较大时，甚至造成空气质量评价结果与人们对当前时刻空气质量的主观感受存在明显差异。

以2013年北京市冬季一次严重雾霾天气过程为例，12月21日上午北京市农展馆监测点位颗粒物浓度一直处于较低水平，从下午空气扩散条件变差，16:00 起颗粒物浓度开始迅速上升，至21:00 PM10小时浓度值达到259 μg/m3(该时刻24 h 滑动平均质量浓度为78 μg/m3)，能见度下降至4 km，按《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》的要求，用24 h 滑动平均浓度进行评价，空气质量状况为良;PM2.5小时浓度值达到211 μg/m3(该时刻24 h 滑动平均浓度为54 μg/m3)，按《空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》的要求，用24 h滑动平均浓度进行评价，空气质量状况为良。很显然，此时的空气质量评价结果与公众的主管感受存在较大差异，此时公布的健康指引和出行建议也明显不符合当前的空气质量实际状况。

23日雾霾天气过程结束时，颗粒物浓度迅速下降，至13:00 PM10小时浓度值降至28 μg/m3(该时刻24 h 滑动平均质量浓度为261μg/m3)，能见度达到12 km，按《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》的要求，用24 h 滑动平均浓度进行评价，空气质量状况仍为中度污染;PM2.5小时浓度值降至24 μg/m3(该时刻24 h 滑动平均质量浓度为211 μg/m3)，按《空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》的要求，用24 h 滑动平均质量浓度进行评价，空气质量状况仍为重度污染。PM10与PM2.5浓度变化情况详见图1。显然采用24 h 滑动平均质量浓度进行评价，评价结果已经不能客观反映当前污染状况，并且与公众的主观感受存在较大偏差。

图1 2013年北京市农展馆点位颗粒物浓度变化情况

1.2 日报和实时报中臭氧评价结果有矛盾

在《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)中臭氧1 h 浓度和臭氧8 h 浓度虽为2 个指标，但实际为同一种污染物。《环境空气质量指数技术规定》规定，在进行空气质量日报和实时报中需要同时报告臭氧1 h 浓度和臭氧8 h 浓度这2 个指标的空气质量状况，当这2 个指标的评价结果相矛盾时，无法准确评价空气质量状况。

以上海市虹口点位2013年8月10日的臭氧监测结果为例(图2)，从7:00 开始，臭氧浓度开始逐步上升，至13:00 臭氧1 h 质量浓度达到309 μg/m3，此时按照臭氧1 h 质量浓度进行评价空气质量状况为中度污染，按臭氧8 h 质量浓度为141 μg/m3评价结果为良。随后臭氧浓度开始逐步下降，至20:00臭氧1 h 质量浓度降至101 μg/m3，评价结果为良，但此时臭氧8 h 质量浓度为174 μg/m3，评价结果仍为轻度污染，且臭氧仍为首要污染物，显然此时的评价结果与臭氧的实际污染状况不符。由此可见，在空气质量实时报中同时使用臭氧1 h 和臭氧8 h 这2 个指标，容易造成同一污染物评价结果相矛盾，影响人们对空气质量的判断。

图2 2013年8月10日上海市虹口点位臭氧浓度变化情况

1.3 臭氧8 h 滑动平均浓度计算时段不明确

《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》中规定日报的时段为当日0:00 前24 h，空气质量日报指标中包含臭氧日最大8 h 平均浓度这一指标，臭氧8 h 滑动平均浓度指当前时刻前8 h浓度的算术平均值，而从哪个时刻算起在环境空气质量标准中并没有明确规定，每日1:00—7:00这7 个整点时刻的臭氧8 h 滑动平均浓度值均包含前一日的臭氧浓度值的贡献，而全部用来参与评价当日的空气质量，显然从时间代表性上来说缺乏合理性。

1.4 部分空气质量指数类别划分不合理

《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》中将空气质量类别划分为“优、良、轻度污染、中度污染、重度污染、严重污染”6 个级别。其中“良”对应的各项污染物浓度限值为《环境空气质量标准》中的日均值二级标准限值，以PM2.5为例，当日均质量浓度达到75 μg/m3时，对应的环境空气质量指数为100，空气质量指数类别为良。假如某城市全年的PM2.5日均质量浓度为35 ～75 μg/m3，则该城市每天的空气质量类别均为良，按照年均值(年均值标准限值为35 μg/m3)评价该城市的空气质量超标，将会出现达标天数比例为100%、而全年空气质量仍属超标的现象，造成每日评价结果与年评价结果相矛盾。

1.5 缺乏城市整体评价概念

《环境空气质量指数技术规定》中仅规定了某个城市中各空气质量监测点位空气质量日报和实时报的发布内容和空气质量指数的计算方法，即仅要求发布各监测点位的空气质量状况，并没有明确规定城市空气质量指数的计算方法，也没有规定省级行政区或者特定区域内空气质量指数的计算方法。当公众或环境管理人员查询空气质量信息时，仅能了解各点位的空气质量，却无法获得整个城市(或者某个区域)的空气质量状况信息。虽然许多国家也采用这一做法，仅发布各监测点位的空气质量状况，但我国社会公众或环境管理者往往更希望获得一个城市(或者某个区域)总体的空气质量状况，现行的技术规定不能完全满足这一需求。

2 建议

1)采用颗粒物小时浓度进行实时空气质量状况评价。由于现行《环境空气质量指数(AQI)技术规定》中采用颗粒物24 h 滑动平均值进行空气质量指数计算，已不能客观真实反映空气质量状况，建议采用颗粒物小时浓度值进行空气质量指数计算。由于现行规定中没有规定颗粒物小时浓度值的空气质量指数分级标准，可以参照颗粒物24 h 平均值的空气质量指数分级标准进行计算，以期及时、客观反映空气质量状况。

2)实时报中用臭氧1 h 平均值评价，日报中用臭氧8 h 平均值评价。由于日报和实时报中同时报告臭氧1 h 浓度和臭氧8 h 浓度这2 个指标的空气质量状况，容易造成评价结果相矛盾，建议在进行空气质量实时报中使用臭氧1 h 指标，空气质量日报中使用臭氧8 h 指标。

3)明确臭氧8 h 平均浓度的计算时段。由于日报中需要报告臭氧8 h 滑动平均浓度，而现行技术规定中又没有明确臭氧8 h 滑动平均浓度的计算时段，建议明确计算自然日臭氧8 h 滑动平均浓度及空气质量分指数时仅采用当日8:00—24:00 的监测数据进行计算。

4)修订部分空气质量指数类别名称。空气质量指数广泛应用于世界上许多国家和地区的实时空气质量评价与预报中，但空气质量指数类别划分上存在一定差异。美国、韩国的空气质量指数划分为“良好、中等、对敏感人群不健康、不健康、非常不健康、危险”;英国的空气质量指数划分为“低、中等、高、非常高”4 个空气污染级别;我国香港地区的空气质量指数划分为“低、中等、高、非常高、严重”5 个健康风险级别。由此可见，虽然各国关于指数类别的划分并不一样，但划分的几个等级之间界限均比较清晰，不易产生混淆。我国现行的分级方案中“优”和“良”这2 个级别所表达的实际含义非常接近，在使用中容易混淆，并且把第二级别定义为“良”，对该级空气质量的评价结果过于乐观，容易造成日评价结果和年评价结果相矛盾。因此可参照其他国家关于空气质量指数类别划分的方法，将现技术规定中的“优”调整为“优良”，将“良”调整为“一般”。调整后的空气质量指数类别可划分为“优良、一般、轻度污染、中度污染、重度污染、严重污染”，对应的空气质量指数仍按原技术规定执行，这样既符合我国汉语使用习惯，也可解决年均值评价与日评价结果不一致的问题。

5)明确城市整体空气质量指数计算方法。由于现技术规定缺乏城市整体空气质量指数相关内容，无法评价城市整体空气质量状况，建议在技术规定中明确城市尺度的空气质量指数计算方法，可参照《环境空气质量评价技术规范》(HJ 663—2013)中关于城市小时平均值、日均值、臭氧最大8 h 平均值的计算方法，计算出城市各项污染物的小时平均值、日均值、臭氧最大8 h 平均值，按照现技术规定中各污染物浓度与AQI 的对应关系，进行城市整体空气质量指数计算和城市总体空气质量评价。

［1］王作元，王昕，曹吉生，等.空气质量准则［M］.北京:人民卫生出版社，2003.

［2］World Health Organization.Air quality guidelinesglobal update2005［R］.Bonn:WHO Regional Office for Europe，2005:9-19.

［3］US EPA.National ambient air quality standards(NAAQS)［EB/OL］.http://www.epa.gov/air/criteria.html，2009-09-21.

［4］European Commission.Air quality standards［EB/OL］.http://ec.europa.eu/environment/air/quality/standards.html，2009-09-21

［5］Ministry of the Environment Government of Japan.Environmental quality standards in Japan:air quality［EB/OL］.http:// www.env.go.jp/en/air/aq/aq.html，2009-09-21.

［6］Australian Government， Department of the Environment，Water，Heritage.Air quality standards［EB/OL］.http:// www.environment.gov.au/atmosquality/standards.html，2009-09-21.

［7］Government of Canada.National ambient air quality objectives(NAAQOs)［EB/OL］.http:// www.hc-sc.gc.ca/ewh-sent/air/out-ext/a3，2009-09-21.

［8］US EPA.Health-based ambient air standards［EB/OL］.http://www.epa.gov/ttncatcl/cicax，2009-09-21.

［9］GB 3095—2012 环境空气质量标准［S］.

［10］HJ 633—2012 环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)［S］.

［11］徐建平.环境空气中臭氧API 评价探讨［J］.中国环境监测，2012，28(1):25-26.

［12］洪盛茂.杭州主城区大气臭氧对空气污染指数API的影响［J］.中国环境监测，2010，26(1):46-52.

［13］王帅，杜丽，王瑞斌，等.国内外环境空气质量指数分析和比较［J］.中国环境监测，2013，29(6):58-65.

［14］岳玎利，谢敏，周炎，等.环境空气质量新标准对珠三角区域站空气质量评价的影响［J］.中国环境监测，2013，29(5):38-42.

［15］邱粲，曹洁，王静，等.济南市空气质量状况与气象条件关系分析［J］.中国环境监测，2014，30(1):53-59.