環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)在應(yīng)用中存在的問題及建議

潘本鋒，宮正宇，王 帥，鄭皓皓

世界衛(wèi)生組織(WHO)于1997年發(fā)布了新的《空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》(AQG)［1］，并于2005年發(fā)布了全球升級版［2］，大幅度修訂了SO2、NO2、O3和PM10等污染物的標(biāo)準(zhǔn)限值。近年來，美國、歐盟、加拿大、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)根據(jù)WHO 的準(zhǔn)則，結(jié)合各自環(huán)境空氣污染特征和社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平，對其環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂［3-8］。2012年，我國也修訂了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)［9］，并在一定程度上與WHO《空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》進(jìn)行了接軌。同年，我國直轄市、省會城市、計(jì)劃單列市、京津冀、長三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域城市完成空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施第一批能力建設(shè)任務(wù)，于2013年1月起按照新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》開展空氣質(zhì)量監(jiān)測，并按照《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》(HJ 633—2012)［10］實(shí)時發(fā)布了空氣質(zhì)量狀況信息，為公眾提供了環(huán)境空氣質(zhì)量信息和健康指引，在滿足公眾環(huán)境知情權(quán)和服務(wù)環(huán)境管理方面發(fā)揮了積極的作用。應(yīng)用環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)進(jìn)行空氣質(zhì)量評價，使得空氣質(zhì)量評價結(jié)果更加通俗易懂，便于公眾直觀地了解環(huán)境質(zhì)量狀況信息，但環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)在應(yīng)用過程中也逐步顯現(xiàn)出一些問題［11-15］，影響了公眾對環(huán)境空氣質(zhì)量的理解和判斷，甚至造成空氣質(zhì)量實(shí)時評價結(jié)果和公眾感受不一致。該文結(jié)合我國當(dāng)前環(huán)境空氣質(zhì)量狀況，深入分析和研究環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，并提出了改進(jìn)建議。

1 存在的問題

1.1 顆粒物實(shí)時報反映不及時

《空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》明確了空氣質(zhì)量日報和實(shí)時報的內(nèi)容和要求，要求實(shí)時報中顆粒物(PM10和PM2.5)的污染分指數(shù)采用24 h滑動平均濃度計(jì)算，而不是采用當(dāng)前時刻的濃度值進(jìn)行計(jì)算，其理由主要是因?yàn)椤董h(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2102)中未規(guī)定顆粒物(PM10和PM2.5)的小時濃度值標(biāo)準(zhǔn)，因此技術(shù)規(guī)定中沒有明確顆粒物小時濃度值所對應(yīng)的空氣質(zhì)量分指數(shù)，只好采用24 h 滑動平均濃度來計(jì)算當(dāng)前時刻顆粒物的空氣質(zhì)量分指數(shù)。由于計(jì)算空氣質(zhì)量分指數(shù)時采用的顆粒物濃度為24 h 滑動平均值，而非當(dāng)前時刻的濃度值，因此評價結(jié)果往往不能反映當(dāng)前空氣質(zhì)量狀況，尤其是最近24 h 內(nèi)顆粒物濃度變化較大時，甚至造成空氣質(zhì)量評價結(jié)果與人們對當(dāng)前時刻空氣質(zhì)量的主觀感受存在明顯差異。

以2013年北京市冬季一次嚴(yán)重霧霾天氣過程為例，12月21日上午北京市農(nóng)展館監(jiān)測點(diǎn)位顆粒物濃度一直處于較低水平，從下午空氣擴(kuò)散條件變差，16:00 起顆粒物濃度開始迅速上升，至21:00 PM10小時濃度值達(dá)到259 μg/m3(該時刻24 h 滑動平均質(zhì)量濃度為78 μg/m3)，能見度下降至4 km，按《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》的要求，用24 h 滑動平均濃度進(jìn)行評價，空氣質(zhì)量狀況為良;PM2.5小時濃度值達(dá)到211 μg/m3(該時刻24 h 滑動平均濃度為54 μg/m3)，按《空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》的要求，用24 h滑動平均濃度進(jìn)行評價，空氣質(zhì)量狀況為良。很顯然，此時的空氣質(zhì)量評價結(jié)果與公眾的主管感受存在較大差異，此時公布的健康指引和出行建議也明顯不符合當(dāng)前的空氣質(zhì)量實(shí)際狀況。

23日霧霾天氣過程結(jié)束時，顆粒物濃度迅速下降，至13:00 PM10小時濃度值降至28 μg/m3(該時刻24 h 滑動平均質(zhì)量濃度為261μg/m3)，能見度達(dá)到12 km，按《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》的要求，用24 h 滑動平均濃度進(jìn)行評價，空氣質(zhì)量狀況仍為中度污染;PM2.5小時濃度值降至24 μg/m3(該時刻24 h 滑動平均質(zhì)量濃度為211 μg/m3)，按《空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》的要求，用24 h 滑動平均質(zhì)量濃度進(jìn)行評價，空氣質(zhì)量狀況仍為重度污染。PM10與PM2.5濃度變化情況詳見圖1。顯然采用24 h 滑動平均質(zhì)量濃度進(jìn)行評價，評價結(jié)果已經(jīng)不能客觀反映當(dāng)前污染狀況，并且與公眾的主觀感受存在較大偏差。

圖1 2013年北京市農(nóng)展館點(diǎn)位顆粒物濃度變化情況

1.2 日報和實(shí)時報中臭氧評價結(jié)果有矛盾

在《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)中臭氧1 h 濃度和臭氧8 h 濃度雖為2 個指標(biāo)，但實(shí)際為同一種污染物?！董h(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)技術(shù)規(guī)定》規(guī)定，在進(jìn)行空氣質(zhì)量日報和實(shí)時報中需要同時報告臭氧1 h 濃度和臭氧8 h 濃度這2 個指標(biāo)的空氣質(zhì)量狀況，當(dāng)這2 個指標(biāo)的評價結(jié)果相矛盾時，無法準(zhǔn)確評價空氣質(zhì)量狀況。

以上海市虹口點(diǎn)位2013年8月10日的臭氧監(jiān)測結(jié)果為例(圖2)，從7:00 開始，臭氧濃度開始逐步上升，至13:00 臭氧1 h 質(zhì)量濃度達(dá)到309 μg/m3，此時按照臭氧1 h 質(zhì)量濃度進(jìn)行評價空氣質(zhì)量狀況為中度污染，按臭氧8 h 質(zhì)量濃度為141 μg/m3評價結(jié)果為良。隨后臭氧濃度開始逐步下降，至20:00臭氧1 h 質(zhì)量濃度降至101 μg/m3，評價結(jié)果為良，但此時臭氧8 h 質(zhì)量濃度為174 μg/m3，評價結(jié)果仍為輕度污染，且臭氧仍為首要污染物，顯然此時的評價結(jié)果與臭氧的實(shí)際污染狀況不符。由此可見，在空氣質(zhì)量實(shí)時報中同時使用臭氧1 h 和臭氧8 h 這2 個指標(biāo)，容易造成同一污染物評價結(jié)果相矛盾，影響人們對空氣質(zhì)量的判斷。

圖2 2013年8月10日上海市虹口點(diǎn)位臭氧濃度變化情況

1.3 臭氧8 h 滑動平均濃度計(jì)算時段不明確

《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》中規(guī)定日報的時段為當(dāng)日0:00 前24 h，空氣質(zhì)量日報指標(biāo)中包含臭氧日最大8 h 平均濃度這一指標(biāo)，臭氧8 h 滑動平均濃度指當(dāng)前時刻前8 h濃度的算術(shù)平均值，而從哪個時刻算起在環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中并沒有明確規(guī)定，每日1:00—7:00這7 個整點(diǎn)時刻的臭氧8 h 滑動平均濃度值均包含前一日的臭氧濃度值的貢獻(xiàn)，而全部用來參與評價當(dāng)日的空氣質(zhì)量，顯然從時間代表性上來說缺乏合理性。

1.4 部分空氣質(zhì)量指數(shù)類別劃分不合理

《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》中將空氣質(zhì)量類別劃分為“優(yōu)、良、輕度污染、中度污染、重度污染、嚴(yán)重污染”6 個級別。其中“良”對應(yīng)的各項(xiàng)污染物濃度限值為《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的日均值二級標(biāo)準(zhǔn)限值，以PM2.5為例，當(dāng)日均質(zhì)量濃度達(dá)到75 μg/m3時，對應(yīng)的環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)為100，空氣質(zhì)量指數(shù)類別為良。假如某城市全年的PM2.5日均質(zhì)量濃度為35 ～75 μg/m3，則該城市每天的空氣質(zhì)量類別均為良，按照年均值(年均值標(biāo)準(zhǔn)限值為35 μg/m3)評價該城市的空氣質(zhì)量超標(biāo)，將會出現(xiàn)達(dá)標(biāo)天數(shù)比例為100%、而全年空氣質(zhì)量仍屬超標(biāo)的現(xiàn)象，造成每日評價結(jié)果與年評價結(jié)果相矛盾。

1.5 缺乏城市整體評價概念

《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)技術(shù)規(guī)定》中僅規(guī)定了某個城市中各空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)位空氣質(zhì)量日報和實(shí)時報的發(fā)布內(nèi)容和空氣質(zhì)量指數(shù)的計(jì)算方法，即僅要求發(fā)布各監(jiān)測點(diǎn)位的空氣質(zhì)量狀況，并沒有明確規(guī)定城市空氣質(zhì)量指數(shù)的計(jì)算方法，也沒有規(guī)定省級行政區(qū)或者特定區(qū)域內(nèi)空氣質(zhì)量指數(shù)的計(jì)算方法。當(dāng)公眾或環(huán)境管理人員查詢空氣質(zhì)量信息時，僅能了解各點(diǎn)位的空氣質(zhì)量，卻無法獲得整個城市(或者某個區(qū)域)的空氣質(zhì)量狀況信息。雖然許多國家也采用這一做法，僅發(fā)布各監(jiān)測點(diǎn)位的空氣質(zhì)量狀況，但我國社會公眾或環(huán)境管理者往往更希望獲得一個城市(或者某個區(qū)域)總體的空氣質(zhì)量狀況，現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)定不能完全滿足這一需求。

2 建議

1)采用顆粒物小時濃度進(jìn)行實(shí)時空氣質(zhì)量狀況評價。由于現(xiàn)行《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定》中采用顆粒物24 h 滑動平均值進(jìn)行空氣質(zhì)量指數(shù)計(jì)算，已不能客觀真實(shí)反映空氣質(zhì)量狀況，建議采用顆粒物小時濃度值進(jìn)行空氣質(zhì)量指數(shù)計(jì)算。由于現(xiàn)行規(guī)定中沒有規(guī)定顆粒物小時濃度值的空氣質(zhì)量指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)，可以參照顆粒物24 h 平均值的空氣質(zhì)量指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，以期及時、客觀反映空氣質(zhì)量狀況。

2)實(shí)時報中用臭氧1 h 平均值評價，日報中用臭氧8 h 平均值評價。由于日報和實(shí)時報中同時報告臭氧1 h 濃度和臭氧8 h 濃度這2 個指標(biāo)的空氣質(zhì)量狀況，容易造成評價結(jié)果相矛盾，建議在進(jìn)行空氣質(zhì)量實(shí)時報中使用臭氧1 h 指標(biāo)，空氣質(zhì)量日報中使用臭氧8 h 指標(biāo)。

3)明確臭氧8 h 平均濃度的計(jì)算時段。由于日報中需要報告臭氧8 h 滑動平均濃度，而現(xiàn)行技術(shù)規(guī)定中又沒有明確臭氧8 h 滑動平均濃度的計(jì)算時段，建議明確計(jì)算自然日臭氧8 h 滑動平均濃度及空氣質(zhì)量分指數(shù)時僅采用當(dāng)日8:00—24:00 的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。

4)修訂部分空氣質(zhì)量指數(shù)類別名稱?？諝赓|(zhì)量指數(shù)廣泛應(yīng)用于世界上許多國家和地區(qū)的實(shí)時空氣質(zhì)量評價與預(yù)報中，但空氣質(zhì)量指數(shù)類別劃分上存在一定差異。美國、韓國的空氣質(zhì)量指數(shù)劃分為“良好、中等、對敏感人群不健康、不健康、非常不健康、危險”;英國的空氣質(zhì)量指數(shù)劃分為“低、中等、高、非常高”4 個空氣污染級別;我國香港地區(qū)的空氣質(zhì)量指數(shù)劃分為“低、中等、高、非常高、嚴(yán)重”5 個健康風(fēng)險級別。由此可見，雖然各國關(guān)于指數(shù)類別的劃分并不一樣，但劃分的幾個等級之間界限均比較清晰，不易產(chǎn)生混淆。我國現(xiàn)行的分級方案中“優(yōu)”和“良”這2 個級別所表達(dá)的實(shí)際含義非常接近，在使用中容易混淆，并且把第二級別定義為“良”，對該級空氣質(zhì)量的評價結(jié)果過于樂觀，容易造成日評價結(jié)果和年評價結(jié)果相矛盾。因此可參照其他國家關(guān)于空氣質(zhì)量指數(shù)類別劃分的方法，將現(xiàn)技術(shù)規(guī)定中的“優(yōu)”調(diào)整為“優(yōu)良”，將“良”調(diào)整為“一般”。調(diào)整后的空氣質(zhì)量指數(shù)類別可劃分為“優(yōu)良、一般、輕度污染、中度污染、重度污染、嚴(yán)重污染”，對應(yīng)的空氣質(zhì)量指數(shù)仍按原技術(shù)規(guī)定執(zhí)行，這樣既符合我國漢語使用習(xí)慣，也可解決年均值評價與日評價結(jié)果不一致的問題。

5)明確城市整體空氣質(zhì)量指數(shù)計(jì)算方法。由于現(xiàn)技術(shù)規(guī)定缺乏城市整體空氣質(zhì)量指數(shù)相關(guān)內(nèi)容，無法評價城市整體空氣質(zhì)量狀況，建議在技術(shù)規(guī)定中明確城市尺度的空氣質(zhì)量指數(shù)計(jì)算方法，可參照《環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》(HJ 663—2013)中關(guān)于城市小時平均值、日均值、臭氧最大8 h 平均值的計(jì)算方法，計(jì)算出城市各項(xiàng)污染物的小時平均值、日均值、臭氧最大8 h 平均值，按照現(xiàn)技術(shù)規(guī)定中各污染物濃度與AQI 的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)行城市整體空氣質(zhì)量指數(shù)計(jì)算和城市總體空氣質(zhì)量評價。

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［9］GB 3095—2012 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［10］HJ 633—2012 環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)［S］.

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