空氣質(zhì)量評價研究現(xiàn)狀與展望

艾美榮??

摘要： 通過對當前空氣質(zhì)量監(jiān)測、評價標準和評價技術方法等相關研究現(xiàn)狀進行綜述和分析，試圖探索適宜的空氣質(zhì)量評價方法和技術，以期為迅速而精準地對城市空氣質(zhì)量進行綜合評價提供科學方法和依據(jù)。

關鍵詞： 空氣；質(zhì)量；監(jiān)測；標準；評價

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.09.094

空氣環(huán)境是人類生存環(huán)境的重要組成部分，空氣環(huán)境質(zhì)量與生態(tài)系統(tǒng)健康和人居安全息息相關。良好的環(huán)境空氣質(zhì)量也是城市經(jīng)濟穩(wěn)定增長和可持續(xù)發(fā)展的必要條件之一，環(huán)境保護和資源利用之間日益激化的矛盾已成為城市發(fā)展的阻力，有效保護與科學利用成為促進或制約區(qū)域全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的重要杠桿。隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展、城鎮(zhèn)化水平不斷提高，資源和能源的大量消耗、機動車保有量的迅速增加，大量有毒有害氣體被排放到空氣環(huán)境中，導致空氣環(huán)境質(zhì)量的明顯下降，已對人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)造成了嚴重威脅，不僅直接影響著人體的身體健康，也對全球氣候帶來嚴重影響。當今世界普遍關注的溫室效應、酸雨等環(huán)境問題，均與大氣污染有直接關系。

隨著對空氣環(huán)境質(zhì)量的關注程度提高，眾多學者開展了對空氣質(zhì)量的評價研究，大多集中于空氣質(zhì)量監(jiān)測、空氣質(zhì)量評價標準和空氣質(zhì)量評價技術等方面。

1空氣質(zhì)量監(jiān)測指標和技術日漸完善

美國環(huán)保局對空氣質(zhì)量監(jiān)測的起步比其他國家相對較早，組建并運行了地方空氣監(jiān)測網(wǎng)絡以和國家空氣監(jiān)測網(wǎng)絡，主要用于監(jiān)測環(huán)境空氣中的指標污染物，評估環(huán)境空氣質(zhì)量是否已達到國家環(huán)境空氣質(zhì)量標準。目前，地方空氣監(jiān)測網(wǎng)絡已覆蓋全國，發(fā)展至4000多個監(jiān)測點位。國家空氣監(jiān)測網(wǎng)絡是從地方空氣監(jiān)測網(wǎng)絡中選取了代表性點位構成子網(wǎng)絡，目前已包含一千多個環(huán)境空氣監(jiān)測點位。至從20世紀80年代開始，美國環(huán)保局啟動對PM10開展監(jiān)測。1997年，美國環(huán)保局頒布了 PM2. 5的環(huán)境空氣質(zhì)量標準，并于1999年將 PM2. 5納入了環(huán)境空氣監(jiān)測指標體系。日本于1968年頒布了《空氣污染控制法》，先行構建了地方空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡，隨后構建了覆蓋全國區(qū)域范圍內(nèi)的國家監(jiān)測網(wǎng)絡，建設的覆蓋全國區(qū)域范圍的各級監(jiān)測站形成了立體化監(jiān)測網(wǎng)絡體系，可實現(xiàn)實時監(jiān)控環(huán)境空氣中的主要污染物濃度及其遷移轉化過程。同時，歐洲大部分國家均已建成了覆蓋歐洲主要區(qū)域的跨國區(qū)域監(jiān)測網(wǎng)絡以及國內(nèi)監(jiān)測網(wǎng)絡體系，包含城市、鄉(xiāng)村、工業(yè)園等不同功能區(qū)。東亞地區(qū)建立了跨邊界空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡EANET用于監(jiān)控區(qū)域酸沉降水平，但其監(jiān)測站點相對偏少，主要用于酸雨的背景監(jiān)測。

我國的空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡構建初期主要為大規(guī)模建設城市監(jiān)測站，經(jīng)過二次調(diào)整和逐步優(yōu)化后構建了由百個城市環(huán)境空氣監(jiān)測站組成的全國空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡，主要監(jiān)測項目包含總懸浮顆粒物、氮氧化物和二氧化硫共三項指標。同時，我國開始陸續(xù)使用以網(wǎng)格布點實測為基礎的數(shù)理統(tǒng)計學方法，通過大氣擴散模型模擬大氣污染物環(huán)境濃度分布規(guī)律，采用模擬計算與網(wǎng)格布點實測相結合的方法、地基激光雷達掃描和天基衛(wèi)星遙感反演等最先進的科學技術分析大氣污染物空間分布規(guī)律和大氣污染物的遠距離傳輸途徑等方法對區(qū)域大氣環(huán)境監(jiān)測點位進行優(yōu)化布設。 近年來，我國環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測工作迅速發(fā)展，全國地州級以上城市先后建成空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)千套以上，各省區(qū)和重點城市的監(jiān)測站點逐步實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。2012年，我國對環(huán)境空氣質(zhì)量標準進行了修訂，國家空氣質(zhì)量監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)的城市數(shù)量由113個逐步覆蓋了所有地州級及以上城市，同時監(jiān)測項目也由原有的三項指標增加到六項指標，基本形成了監(jiān)測因子完善的全覆蓋國家環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡。目前，我國空氣監(jiān)測項目的指標相對偏少，也缺少針對特殊地區(qū)的特定監(jiān)測因子和監(jiān)測要求。

2空氣質(zhì)量標準和體系調(diào)整更新

美國于20世紀70年代最先構建了污染標準指數(shù)，該指數(shù)將多種污染因子的相關信息在同一個指標體系中進行整合，并通過這一指數(shù)的公開發(fā)布來引導和指示人們的日常生活行為。美國環(huán)境保護署先后公開發(fā)布污染標準指數(shù)和環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)，以期向公眾提供及時、準確的空氣質(zhì)量狀況，也為進一步開展環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀評價、環(huán)境空氣質(zhì)量回顧性評價和環(huán)境空氣質(zhì)量變化趨勢評價，在國際上得到廣泛應用。此后，其他國家也先后構建了適宜于各國自有特色的空氣質(zhì)量指數(shù)并公開發(fā)布：英國發(fā)布了每日空氣質(zhì)量指數(shù)，澳大利亞先后發(fā)布了區(qū)域污染指數(shù)和澳大利亞新南威爾士州的區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)，中國先后發(fā)布了環(huán)境空氣污染指數(shù)和環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)。

我國環(huán)境空氣質(zhì)量標準首次發(fā)布于1982年，后于1996年、2000年根據(jù)發(fā)展的需求先后進行了修訂。2008年，我國再次對現(xiàn)行空氣污染指數(shù)提出了修改建議，發(fā)布《城市空氣質(zhì)量日報和預報技術規(guī)定》（征求意見稿）以進一步提升指標的代表性和規(guī)范性。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展、機動車保有量的不斷增加，環(huán)境污染特征也出現(xiàn)了新的變化，臭氧和PM2. 5對環(huán)境空氣的影響日益加劇，霧霾和灰霾現(xiàn)象在各地頻頻發(fā)生，環(huán)境空氣質(zhì)量受到較大影響，基于此背景，我國繼而頒布實施《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（ GB3095-2012）和《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)技術規(guī)范（試行）》?？諝赓|(zhì)量指數(shù)取代空氣污染指數(shù)，標志著我國大氣環(huán)境保護工作由污染物控制階段向環(huán)境質(zhì)量管理和風險控制階段的重點轉變，也成為當前和今后我國環(huán)境空氣質(zhì)量管理和信息發(fā)布的重要表現(xiàn)形式。目前，國內(nèi)外眾多學者我國的環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)的提出進行了大量對比研究，也提出了較好改進建議，為將來的進一步完善提供了科學依據(jù)。

3空氣質(zhì)量評價技術和方法不斷提升

國外環(huán)境空氣質(zhì)量評價特點較為明顯。一是分層次區(qū)域評價法。如美國和歐盟大多根據(jù)居住區(qū)人口數(shù)量來設置監(jiān)測點位數(shù)量，開展環(huán)境空氣質(zhì)量評價時則針對單個點開展評價。二是短期達標評價和長期標準限值相結合。如美國、歐盟等國家開展評價時，不但要求年均值滿足相關濃度限值，同時也要求日均值或者小時均值的超標次數(shù)滿足相關標準。三是單個監(jiān)測點位大多以單項污染因子評價為主。如需要進行環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評價，則選擇污染最重的因子為代表。四是扣除特殊事件的達標評價。如在進行達標評價時，先行確定消除火山爆發(fā)、煙花爆竹、沙塵暴等因素對環(huán)境空氣質(zhì)量達標的影響。目前，較多發(fā)達國家對空氣質(zhì)量的研究己從基于重大環(huán)境污染事故研究轉向為滿足人體最舒適感受的環(huán)境質(zhì)量標準，環(huán)境質(zhì)量綜合評價也更關注于在不同條件下對環(huán)境質(zhì)量的變化規(guī)律分析。

我國環(huán)境空氣質(zhì)量評價的起步階段、初步規(guī)范階段、快速發(fā)展階段和綜合達標評價階段，可分別對應環(huán)境空氣質(zhì)量評價的描述表達階段、定性表達階段、定量表達階段和管理服務型發(fā)展階段。馮梅等根據(jù)淮安市區(qū)的實測空氣質(zhì)量日報數(shù)據(jù)，采用空氣污染指數(shù)法對淮安市區(qū)的空氣質(zhì)量狀況進行評價，并用秩相關系數(shù)檢驗法作污染趨勢分析。徐洋以SO2、NO2、PM10為污染因子，采用空氣污染指數(shù)和單因子指數(shù)分別對泰安市環(huán)境空氣量開展現(xiàn)狀評價，并分析了污染特征和變化趨勢以及空氣污染產(chǎn)生的主要原因。王露云對2008-2012年間我國31個主要城市的環(huán)境空氣質(zhì)量分別采用模糊綜合評價法和綜合污染指數(shù)評價法開展評價，得出我國31個主要城市不同年份的空氣質(zhì)量排序和每個城市五年間的空氣質(zhì)量排序。徐鵬，唐邈等，對重慶市北碚城區(qū)和天津市環(huán)境空氣監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了分析，結果表明大氣污染物濃度具有明顯的季節(jié)變化。姜波對比分析了2013年哈爾濱市采用新、老兩種標準評價的結果，結果表明，新標準評價系統(tǒng)的評價因子更全面，達標濃度限值更嚴格，評價結果更切合公眾的自身感受。

關于國內(nèi)外空氣質(zhì)量模型的研究始于20世紀70年代，至今已有數(shù)百個不同的模式。聶邦勝指出國外常用的空氣質(zhì)量模型包括美國環(huán)保局開發(fā)的 ISC3模式和 Models-3模式、美國環(huán)保局聯(lián)合美國氣象學會組建的法規(guī)模式改善委員會開發(fā)的 AERMOD模式、英國劍橋環(huán)境研究中心開發(fā)的 ADMS模式，而在國內(nèi)使用最普遍的模式是由中國氣象科學研究院研究建立的CAPPS。薛文博等對不同時期、不同類別的環(huán)境空氣質(zhì)量模型進行了對比研究，主要包括基本特征及其適用條件，并將國內(nèi)外典型的環(huán)境空氣質(zhì)量模式概括為法規(guī)化中小尺度模型、綜合型區(qū)域尺度模型、全球尺度空氣質(zhì)量模型三種類型。王占山等著重論述了空氣質(zhì)量模型CMAQ的發(fā)展歷程，指出了CMAQ模型大量被應用在國內(nèi)外各個領域的同時，存在質(zhì)量不守恒的問題、模型對某些物質(zhì)的參數(shù)設置不合理以及模擬結果存在系統(tǒng)性誤差等不足。

4結論與展望

從目前的研究進展來看，國內(nèi)外對環(huán)境空氣質(zhì)量評價研究已日趨完善。但隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展、科技水平的不斷更新、生活水平的逐年提升，人們對環(huán)境空氣質(zhì)量的需求也日益提高，環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術和方法也將逐步更新和完善，有待在監(jiān)測精準度提升、監(jiān)測指標體系豐富、評價標準完善和評價方法優(yōu)化方面有新的突破，以滿足相關需要。

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