基于城市環(huán)境空氣質(zhì)量自動化檢測的研究

莊素敏

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展和生活水平的不斷提高，人們越來越關(guān)注城市環(huán)境空氣質(zhì)量。因此，對城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展作了介紹，并對城市空氣質(zhì)量日報(bào)概念、數(shù)據(jù)評價(jià)、日報(bào)數(shù)據(jù)指標(biāo)與國準(zhǔn)的相關(guān)性進(jìn)行了探討，旨在提高環(huán)境空氣監(jiān)測的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：城市空氣質(zhì)量；空氣檢測；自動檢測；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.110

1 城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國城市環(huán)境空氣污染特征普遍呈現(xiàn)出由單一煤煙型向復(fù)合型轉(zhuǎn)變的趨勢，霾、光化學(xué)煙霧和酸雨等復(fù)合型大氣污染日趨嚴(yán)重。此外，我國發(fā)布的城市環(huán)境空氣質(zhì)量評價(jià)結(jié)果與公眾的主觀感受存在差異，因此，環(huán)保部再次修訂了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。在2008—2011數(shù)次征求民眾的意見后，環(huán)保部于2012-02-29頒布了新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）。

2 城市空氣質(zhì)量日報(bào)概念及數(shù)據(jù)評價(jià)

2.1 城市空氣質(zhì)量日報(bào)的有關(guān)概念

2.1.1 環(huán)境空氣質(zhì)量日報(bào)

依據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)中各子站連續(xù)不斷獲取的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，經(jīng)中心站收集、統(tǒng)計(jì)處理后形成當(dāng)天的空氣質(zhì)量日報(bào)，最終向社會發(fā)布。

2.1.2 日報(bào)必須監(jiān)測的內(nèi)容

根據(jù)我國城市污染狀況及現(xiàn)有技術(shù)水平，環(huán)境監(jiān)測總站制定并發(fā)布了《城市空氣質(zhì)量日報(bào)技術(shù)規(guī)范》，確定了城市空氣質(zhì)量日報(bào)的監(jiān)測項(xiàng)目為SO2、NO2、TSP、PM10、O3和CO，日報(bào)發(fā)布的內(nèi)容為空氣污染指數(shù)、空氣質(zhì)量級別和質(zhì)量狀況、首要污染物。

2.1.3 空氣污染指數(shù)

在空氣質(zhì)量日報(bào)中，應(yīng)按規(guī)定方法計(jì)算各種污染物的分指數(shù)，取最大值為該區(qū)域或城市的空氣污染指數(shù)（API），這主要適用于短期（1 d）的空氣質(zhì)量評價(jià)。

2.1.4 首要污染物

空氣質(zhì)量日報(bào)中的6項(xiàng)污染物的污染分指數(shù)最大者為當(dāng)天的首要污染物。當(dāng)空氣污染指數(shù)為0～50時(shí)，空氣質(zhì)量級別為Ⅰ級。當(dāng)空氣質(zhì)量為優(yōu)時(shí)，不評價(jià)首要污染物。

2.1.5 空氣質(zhì)量評價(jià)

空氣質(zhì)量日報(bào)采用最大單因子級別法進(jìn)行空氣污染指數(shù)評價(jià)。目前，我國采用的空氣污染指數(shù)分為五級：空氣污染指數(shù)值為0～50時(shí)，質(zhì)量級別為Ⅰ級，空氣質(zhì)量為優(yōu)；空氣污染指數(shù)值為51～100時(shí)，質(zhì)量級別為Ⅱ級，空氣質(zhì)量良好；空氣污染指數(shù)值為101～200時(shí)，質(zhì)量級別為Ⅲ級，空氣質(zhì)量為輕度污染；空氣污染指數(shù)值為201～300時(shí)，質(zhì)量級別為Ⅳ級，中度污染；空氣污染指數(shù)值大于300時(shí)，質(zhì)量級別為Ⅴ級，重度污染。

2.1.6 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的主要內(nèi)容

本次《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》修訂的主要內(nèi)容包括5個(gè)方面：①根據(jù)保護(hù)人群對健康的需要，調(diào)整了環(huán)境空氣功能區(qū)分類，將三類區(qū)并入二類區(qū)，由原來的三區(qū)合并為二區(qū)；②根據(jù)環(huán)境空氣污染特征轉(zhuǎn)變的實(shí)際情況，增設(shè)了氮氧化物（NOx）、可吸入肺顆粒物（PM2.5）濃度限值和臭氧（O3）小時(shí)平均濃度限值，調(diào)整了可吸入顆粒物（PM10）、二氧化氮（NO2）、鉛（Pb）和苯并（a）芘（BaP）等污染物的部分取值時(shí)間濃度限值；③將環(huán)境空氣污染物劃分為基本項(xiàng)目和其他項(xiàng)目，要求基本項(xiàng)目在全國范圍內(nèi)實(shí)施，其他項(xiàng)目由國務(wù)院環(huán)境保護(hù)行政主管部門或省級人民政府根據(jù)實(shí)際情況確定具體實(shí)施方式；④調(diào)整了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的有效性和污染物濃度檢出限（CO、Pb、BaP除外）規(guī)定，將有效數(shù)據(jù)要求由50%～ 75%提高至75%～90%；⑤增加了環(huán)境空氣中鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、六價(jià)鉻（Cr6+）四項(xiàng)污染物的參考濃度限值，并將氟化物濃度限值調(diào)整為參考濃度限值。

2.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與評價(jià)

2.2.1 空氣污染指數(shù)的導(dǎo)出

將日報(bào)監(jiān)測出的SO2、NO2、TSP、PM10、O3（日最大8 h平均值評價(jià)）和CO六個(gè)項(xiàng)目污染物的日均濃度值分別代入規(guī)定的計(jì)算公式，可得出各污染物的分指數(shù)（IX），分指數(shù)取最大值時(shí)為該區(qū)域或城市（縣）的空氣污染指數(shù)。

2.2.2 實(shí)例解析

某市空氣日報(bào)共設(shè)有5個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位，2014-04-05的日報(bào)內(nèi)容如下：2014-04-05的空氣污染指數(shù)為43，空氣質(zhì)量級別為Ⅰ級。監(jiān)測原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

該市質(zhì)量日報(bào)數(shù)值由表1中的5個(gè)點(diǎn)位的均值得出。由于PM10污染指數(shù)最大為43，可代表該市當(dāng)日空氣污染指數(shù)，取CPM10=0.043 mg/m3，CXj=0.000 mg/m3，CXj+1=0.050 mg/m3，IXj+1=50，IXj=0，將數(shù)值代入后可得IPM10=43，空氣質(zhì)量為Ⅰ級，不統(tǒng)計(jì)首要污染物。

選取該市B點(diǎn)位代表B點(diǎn)位所在區(qū)域空氣污染指數(shù)，根據(jù)日報(bào)其指數(shù)為58，空氣級別為Ⅱ級，首要污染物為SO2，控制質(zhì)量描述為良。取CSO2=0.065 mg/m3，CXj=0.050 mg/m3，CXj+1=0.150 mg/m3，IXj+1=50，IXj=100，將數(shù)值代入后可得ISO2=57.5。最終取值為58（日報(bào)計(jì)算中，小數(shù)后大于0的值歸入整數(shù)）。

2.2.3 日報(bào)數(shù)據(jù)的多變性

日報(bào)數(shù)據(jù)會受多種因素的影響，導(dǎo)致每天各點(diǎn)位區(qū)域間每天間或每月間的數(shù)據(jù)變化較大。如表2所示。

2.2.4 評價(jià)原則

在采用空氣質(zhì)量日報(bào)或《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）評價(jià)某點(diǎn)位功能區(qū)城市的空氣質(zhì)量級別時(shí)，均采用單因子最高（大）級別法，即依照規(guī)定的評價(jià)項(xiàng)目中級別最高的確定空氣質(zhì)量級別。

3 日報(bào)數(shù)據(jù)指標(biāo)與國準(zhǔn)的相關(guān)性

3.1 Ⅱ級與環(huán)境空氣二級標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

Ⅱ級空氣質(zhì)量與空氣二級標(biāo)準(zhǔn)是不同的概念，它們之間具有一定的關(guān)系，極易被混淆。比如，某城市全年日報(bào)中的空氣質(zhì)量均屬Ⅱ級以上天時(shí)，其年度環(huán)境空氣質(zhì)量不一定達(dá)到了國家二級標(biāo)準(zhǔn)。因此，我們需要認(rèn)清這兩種概念，即了解日報(bào)統(tǒng)計(jì)考核是以天為單位統(tǒng)計(jì)單元，考核空氣中各種污染物的污染水平；國家Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)用于考核較長時(shí)段（通常為1年），其通過污染物年度濃度均值是否均達(dá)Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)限值來評價(jià)空氣質(zhì)量狀況的。

3.2 空氣綜合污染指數(shù)的應(yīng)用

空氣綜合污染指數(shù)是用來評價(jià)空氣質(zhì)量狀況的重要指標(biāo)之一。目前，空氣綜合污染指數(shù)指空氣中SO2、NO2、TSP、PM2.5、O3和CO的指數(shù)之和。各項(xiàng)污染物指數(shù)是由其濃度值除以其對應(yīng)二級標(biāo)準(zhǔn)的年均濃度限值得出的。一般情況下，綜合污染指數(shù)越小，空氣質(zhì)量越好，其數(shù)值與空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系復(fù)雜，沒有規(guī)律性。

4 結(jié)束語

綜上所述，區(qū)域環(huán)境空氣污染問題的頻發(fā)已經(jīng)成為我國現(xiàn)階段急需解決的環(huán)境問題。環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測作為環(huán)境問題中的重要一環(huán)，能為環(huán)境空氣質(zhì)量狀況研究和環(huán)境管理決策提供大量、豐富的第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料，相關(guān)工作人員要切實(shí)分析日報(bào)數(shù)據(jù)的影響因素，在實(shí)踐中積累工作經(jīng)驗(yàn)，探尋日報(bào)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，從而確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，為環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕