空氣質(zhì)量指數(shù)計算方法在Excel中VBA的實(shí)現(xiàn)

曾明智，韓 波，莫海萍

（北海市環(huán)境監(jiān)測中心站，廣西 北海 536000）

空氣質(zhì)量指數(shù)計算方法在Excel中VBA的實(shí)現(xiàn)

曾明智，韓 波，莫海萍

（北海市環(huán)境監(jiān)測中心站，廣西 北海 536000）

空氣質(zhì)量指數(shù)計算方法是目前全國各城市空氣質(zhì)量重要信息發(fā)布的基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于城市空氣自動監(jiān)測的空氣質(zhì)量評價。依據(jù)《HJ 633-2012環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》發(fā)布環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）計算方法，利用VBA在Excel下編寫宏程序，可以輕松實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量日報信息的發(fā)布，使用戶從手工重復(fù)性的填充和插入函數(shù)操作方式中徹底解放出來。

空氣質(zhì)量指數(shù)；計算工具；Excel；VBA

2013年1月以來，我國京、津、冀及東部地區(qū)出現(xiàn)大范圍、長時間霧霾天氣，一些大中城市空氣質(zhì)量明顯下降，給人民群眾生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重影響，引起了社會各界的高度關(guān)注。自2013年1月1日起，按照國務(wù)院批準(zhǔn)的空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)“三步走”實(shí)施方案，全國包括國家環(huán)保重點(diǎn)城市、模范城市在內(nèi)共116個城市449個監(jiān)測點(diǎn)位，已執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 3095-2012），并按《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》 （HJ 633-2012）發(fā)布環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI），不再按《城市空氣質(zhì)量日報技術(shù)規(guī)定》 （總站辦字 [2000]26號）發(fā)布空氣污染指數(shù)（API）。方案的實(shí)施對于及時按空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測并發(fā)布信息，應(yīng)對重污染天氣，保護(hù)公眾身體健康等方面發(fā)揮了重要作用。

空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI），與空氣污染指數(shù)（API）的定義和計算方法類似，首先收集各類主要污染物數(shù)據(jù)，使用線性插值法計算每一類空氣質(zhì)量分指數(shù)（IAQI），比較各類IAQI大小，并將最大值作為向公眾發(fā)布的AQI。與API相比，

AQI更新了分級方案、濃度限值，并新增了評價項目PM2.5。因此，現(xiàn)行的API信息發(fā)布和計算方法已不能滿足當(dāng)前AQI計算的需要[1-5]，最近有人提出用Excel計算AQI[6]，該法僅限于Excel內(nèi)置條件函數(shù)、公式等進(jìn)行填充和插入函數(shù)的人工、半人工操作，這種計算模式，若在數(shù)據(jù)量龐大的情況下，容易出現(xiàn)錯誤，降低了AQI計算方法的可行性、準(zhǔn)確性。為解決上述問題，筆者應(yīng)用VBA語言編寫嵌入式模塊，開發(fā)出AQI自動化的計算方法，通過實(shí)際應(yīng)用可以看出這種方法不僅對AQI計算效率和準(zhǔn)確度高，而且可移植到空氣污染指數(shù)（API）的計算工作中，具有較強(qiáng)的通用性和擴(kuò)展性。

1 AQI計算方法

1．1 空氣質(zhì)量指數(shù)分級方案

AQI是定量描述空氣質(zhì)量狀況的指數(shù)，分為六級，相對應(yīng)空氣質(zhì)量的6個類別，其數(shù)值越大說明空氣污染狀況越嚴(yán)重，對人體健康的危害也就越大。參與空氣質(zhì)量指數(shù)計算的主要污染物為二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、細(xì)顆粒物（粒徑小于等于10 μm）、顆粒物（粒徑小于等于2.5 μm）、一氧化碳（CO） 以及臭氧（O3），共計6個指標(biāo)。日報AQI的IAQI級別及對應(yīng)的污染物項目濃度限值見表1。

表1 空氣質(zhì)量分指數(shù)及對應(yīng)的污染物項目濃度限值

1.2 空氣質(zhì)量分指數(shù)的計算方法

將監(jiān)測點(diǎn)各項污染物濃度與相應(yīng)的污染物濃度限值相比較，確定對應(yīng)于該濃度值時空氣質(zhì)量分指數(shù)（IAQI）所在的指數(shù)區(qū)間，再按照插值法計算該污染物濃度的IAQI值。

污染物項目P的空氣質(zhì)量分指數(shù)按式（1）計算：

式中：IAQIp——污染物項目P的空氣質(zhì)量分項指數(shù)；Cp——污染物項目 的質(zhì)量濃度；BPHi——表1中Cp相近的污染物限值的高位值；BPL0——表1中Cp相近的污染物限值的低位值；IAQIHi——表1中與BPHi對應(yīng)的空氣質(zhì)量分指數(shù)；IAQIL0——表1中與BPL0對應(yīng)的空氣質(zhì)量分指數(shù)。

1.3 空氣質(zhì)量指數(shù)級別

空氣質(zhì)量指數(shù)級別根據(jù)表2規(guī)定進(jìn)行劃分。

表2 空氣質(zhì)量指數(shù)、級別和類別劃分

1．4 空氣質(zhì)量指數(shù)及首要污染物的確定方法

1．4．1 空氣質(zhì)量指數(shù)計算方法

空氣質(zhì)量指數(shù)按式（2）計算：AQI=max{IAQI1，IAQI2，IAQI3，…，IAQIn} （2）式中：AQI——空氣質(zhì)量分指數(shù)；n——污染物項目。

1．4．2 首要污染物及超標(biāo)污染物的確定方法

空氣質(zhì)量分指數(shù)大于50時，最大的污染物為首要污染物，若最大的污染物為兩項或兩項以上時，并列為首要污染物。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2．1 Excel空氣日報數(shù)據(jù)表設(shè)計

新建一個Excel，按《HJ 633-2012》中表3的城市空氣日報數(shù)據(jù)格式（見圖1所示的截圖）制作一個數(shù)據(jù)表，輸入到名為“sheet1”工作表中，將表1空氣質(zhì)量分指數(shù)及對應(yīng)的污染物項目濃度限值數(shù)據(jù)輸入到名為“sheet2”的工作表（見圖2所示的截圖），同時將該工作薄保存一個名為“AQI日報”的Excel文件。

圖1 空氣質(zhì)量指數(shù)日報數(shù)據(jù)格式

圖2 空氣質(zhì)量分指數(shù)及對應(yīng)的污染物項目濃度限值

2．2 程序設(shè)計

空氣質(zhì)量指數(shù)需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算，為了簡化手工處理過程，筆者使用應(yīng)用程序開發(fā)語言VBA（Visual Basic for Application） 在Excel下編寫宏程序，自定義Excel工具欄、菜單欄和界面。簡化模板的使用，使用戶在運(yùn)用空氣質(zhì)量指數(shù)計算方法中，直接點(diǎn)擊“日報計算”按鈕，即可得到空氣質(zhì)量指數(shù)日報結(jié)果?？諝赓|(zhì)量指數(shù)計算方法VBA實(shí)現(xiàn)程序代碼清單如圖3所示的截圖。

圖3 空氣質(zhì)量指數(shù)計算方法程序清單

3 空氣質(zhì)量指數(shù)計算方法在Excel中的實(shí)現(xiàn)

在進(jìn)行空氣質(zhì)量日報信息發(fā)布或全年空氣質(zhì)量日報統(tǒng)計時，可以直接運(yùn)行上述程序即可得到參評的7項質(zhì)量分指數(shù)（IAQI）、空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）、主要污染物、空氣質(zhì)量指數(shù)級別和空氣質(zhì)量指數(shù)類別的計算結(jié)果。例如，計算北海市2013年9月份空氣日報監(jiān)測結(jié)果時，先將各指標(biāo)濃度數(shù)據(jù)輸入或?qū)氲綀D1的數(shù)據(jù)表中（見圖4所示的截圖），然后直接點(diǎn)擊“日報計算”按鈕，便得到用戶所需要的結(jié)果（見圖5所示的截圖）。若需要日報信息發(fā)布，用戶可將所需發(fā)布的日數(shù)據(jù)直接復(fù)制到Word文檔或另一個Excel數(shù)據(jù)表，然后上傳即可，不需要另外制作表格。

圖4 空氣質(zhì)量日報監(jiān)測濃度數(shù)據(jù)輸入或?qū)虢Y(jié)果

圖5 空氣質(zhì)量日報指數(shù)計算結(jié)果

4 結(jié)語

與文獻(xiàn)[6]中的計算程序相比，本程序有如下特點(diǎn)：

4.1 操作簡單，運(yùn)算快速

實(shí)例的10條日報數(shù)據(jù)，只需單擊“日報計算”按鍵，立即就能得到準(zhǔn)確的計算結(jié)果。

4.2 適于各月、年度空氣質(zhì)量日報數(shù)據(jù)統(tǒng)計

程序不僅可以處理一條日報數(shù)據(jù)，而且可以處理數(shù)以萬計的日報數(shù)據(jù)（Excel2003及以前版本，每張工作表最多能保存65 536條日報數(shù)據(jù)），只需花費(fèi)幾秒鐘就能完成，不需要修改程序或做任何操作，使得用戶統(tǒng)計每月、每年城市空氣質(zhì)量優(yōu)劣天數(shù)和信息發(fā)布變得十分方便。

4.3 具有通用性與普及性

程序清晰，易掌握易改寫，不僅可計算各監(jiān)測點(diǎn)每日的AQI值，若將程序稍加改動，同樣能計算出HJ 633-2012中的表4空氣質(zhì)量指數(shù)實(shí)時報數(shù)據(jù)格式的發(fā)布內(nèi)容以及空氣污染指數(shù)（API）。

4.4 具有開拓性

城市空氣監(jiān)測數(shù)據(jù)往往按HJ 633-2012中的表3格式保存在Excel，在Excel中應(yīng)用VBA宏語言，開發(fā)協(xié)同性較好，開發(fā)成本低，簡單易行，編程工作量較小，大大提高了空氣質(zhì)量信息發(fā)布的準(zhǔn)確性和使用效率，目前在空氣質(zhì)量日報指數(shù)計算中尚為首次。

[1]黃戰(zhàn)勝，薛平.Excel軟件在計算空氣污染指數(shù)中的應(yīng)用[J].中國產(chǎn)業(yè)，2011（2）：40-41.

[2]李月娥，賀曉蕾，李昌平.利用Excel軟件計算空氣質(zhì)量日報污染指數(shù)API[J].四川環(huán)境，2005，24（2）：81-83.

[3]韓波，黃雄巍.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在北海市空氣日報污染指數(shù)計算中的應(yīng)用[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報，2012，22（3）：55-58，69.

[4]吳良忠，韓波，韋華.水質(zhì)灰色預(yù)測模型在VBA中的實(shí)現(xiàn)[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報，2013，23（4）：45-47.

[5]牟克林，黃世芹，吳江.基于EXCEL報表格式的城市空氣質(zhì)量預(yù)報評估系統(tǒng)[J].貴州氣象，2007，31（5）：22-24.

[6]林藝濱.Excel軟件在計算空氣質(zhì)量指數(shù)的應(yīng)用[J].科技資訊，2012（15）：131，133.

（編輯：周利海）

The Realization of Air Quality Index Calculation Method based on VBA in Excel

Zeng Mingzhi,Han Bo,Mo Haiping
（Beihai Environmental Monitoring Center,Beihai Guangxi 536000,China）

Air quality index calculation method is the basis of the release of important urban air quality information,which is widely used in air quality assessment in urban air automatic monitoring.According to the calculation method of air quality index(AQI)from the Technical Regulation on Ambient Air Quality Index(on trial,HJ 633-2012),the macro-program based on VBA in Excel was built to achieve the easy release of important daily urban air quality information,which can relieve the users from their repeated filling and inserting function.

air quality index；calculation tool；Excel；VBA

X823

A

1008-813X（2014）01-0008-04

2013-12-13

曾明智（1970-），男，廣西北海市人，畢業(yè)于天津科技大學(xué)工業(yè)分析專業(yè)，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測和科研工作。

10.13358 /j.issn.1008-813x.2014.01.03