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一、什么是空氣質(zhì)量指數(shù)

空氣質(zhì)量指數(shù)（Air Quality Index，簡稱AQI），是一個(gè)用來定量描述空氣質(zhì)量水平的數(shù)值。世界各國制定的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不同，AQI的取值范圍也各有不同^[1]。我國采用的是和美國相似的標(biāo)準(zhǔn)，AQI的取值范圍位于0 – 500 之間。

環(huán)境空氣污染物的種類有很多，常見的有二氧化硫(SO₂)、二氧化氮(NO₂)、一氧化碳(CO)、臭氧(O_３)和懸浮顆粒物。懸浮顆粒物中，直徑小于等于10μm的稱為PM₁₀，直徑小于等于2.5μm的稱為PM_2.5。其中，現(xiàn)階段對人們健康影響最大的要數(shù)PM_2.5。正是由于意識(shí)到PM_2.5的嚴(yán)重危害，我國于2012年發(fā)布，將于2016年1月1日實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)GB 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》^[2]中，新增了對PM_2.5的監(jiān)測要求并規(guī)定了濃度限值。

環(huán)境監(jiān)測部門每天發(fā)布的空氣質(zhì)量報(bào)告中，會(huì)包含各種污染物的濃度值，比如SO₂濃度為20.5μg/m³、PM₁₀濃度為150.8μg/m³、PM_2.5濃度為130.7μg/m³等等。但是，人們很難從這么多個(gè)抽象的濃度數(shù)據(jù)中判斷出到底當(dāng)前的空氣質(zhì)量處在什么水平。于是就有人想出了一個(gè)辦法，將各種不同污染物含量折算成一個(gè)統(tǒng)一的指數(shù)，這就是空氣質(zhì)量指數(shù)。

空氣質(zhì)量指數(shù)的值在不同的區(qū)間，就代表了不同的空氣質(zhì)量水平。比如0 – 50之間，代表“良好”；51 – 100之間，代表“中等”；101 – 150之間，代表“對敏感人群不健康”……等等。為了更直觀起見，每個(gè)區(qū)間都有一個(gè)固定的顏色值與它對應(yīng)：

這樣，只需要根據(jù)報(bào)告的AQI值，甚至只看顏色，即可直觀判斷空氣質(zhì)量水平。

二、空氣質(zhì)量指數(shù)是怎么算出來的

如前所述，空氣質(zhì)量指數(shù)是根據(jù)各種污染物的濃度值換算出來的。要計(jì)算AQI，就需要事先確定各污染物在不同空氣質(zhì)量水平下的濃度限值。例如，美國環(huán)保局(EPA)針對PM_2.5的限值定義如下^[3]：

AQI的計(jì)算公式如下：

其中：

I = 空氣質(zhì)量指數(shù)，即AQI，輸出值；
C = 污染物濃度，輸入值；
C_low= 小于或等于C的濃度限值，常量；
C_high= 大于或等于C的濃度限值，常量；
I_low= 對應(yīng)于C_low的指數(shù)限值，常量；
I_high= 對應(yīng)于C_high的指數(shù)限值，常量。

利用這個(gè)公式，根據(jù)污染物濃度C，可以方便地計(jì)算出空氣質(zhì)量指數(shù)I。比如要計(jì)算PM_2.5濃度等于68.5μg/m³對應(yīng)的AQI，查濃度限值表可知，它在55.5和150.4之間。所以C_low = 55.5，C_high = 150.4，對應(yīng)的I_low = 151，I_high = 200，套入公式計(jì)算：

取整即得AQI=158。各種污染物的AQI值分別算出來后，取數(shù)值最大的那個(gè)即為最終報(bào)告的AQI值。比如SO₂濃度為20.5μg/m³，算出來對應(yīng)的AQI為29；PM₁₀濃度為150.8μg/m³，對應(yīng)的AQI為98；PM_2.5濃度為130.7μg/m³，對應(yīng)的AQI為190。最終報(bào)告的AQI值就是190，而貢獻(xiàn)了那個(gè)最大值的PM_2.5則稱為首要污染物。

嚴(yán)格來說，PM_2.5對應(yīng)的AQI是針對24小時(shí)平均的PM_2.5濃度計(jì)算出來的。也就是說，并沒有對應(yīng)于實(shí)時(shí)PM_2.5濃度的AQI。但是為了報(bào)告的方便，更直觀地體現(xiàn)當(dāng)前的空氣質(zhì)量水平變化，通常也將實(shí)時(shí)PM_2.5濃度按24小時(shí)平均濃度計(jì)算出AQI值。這樣算有一個(gè)假設(shè)的前提，就是如果這個(gè)濃度持續(xù)24小時(shí)的話，對應(yīng)的AQI才成立。

三、我國的空氣質(zhì)量指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，和存在的問題

配合GB 3095-2012的推出，我國環(huán)保部制訂了一份試行的環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定^[4]，同樣將于2016年1月1日實(shí)施。

在這份試行的技術(shù)規(guī)定中，AQI的級(jí)別和美國標(biāo)準(zhǔn)一樣分為6個(gè)等級(jí)，采用相同的顏色標(biāo)識(shí)。各級(jí)別對應(yīng)的AQI值也完全一致。只是每個(gè)級(jí)別的描述有所不同，從好到差依次稱為優(yōu)、良、輕度污染、中度污染、重度污染和嚴(yán)重污染。但各級(jí)別對應(yīng)的健康影響和建議措施，又基本等同。

此外，計(jì)算AQI使用的公式也和美國標(biāo)準(zhǔn)完全一樣，但是每個(gè)級(jí)別對應(yīng)的污染物濃度限值是不同的。同樣以PM_2.5的限值為例，兩國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的濃度限值對比如下：

結(jié)合上面的AQI計(jì)算公式可以看出，在PM_2.5濃度高于150μg/m³時(shí)，兩國標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出來的AQI基本等同；而在PM_2.5濃度低于150μg/m³時(shí)，兩國標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出來的AQI有明顯差異。

例如當(dāng)PM_2.5濃度等于32.5μg/m³時(shí)，我國標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出的AQI值為47，屬于“優(yōu)”的級(jí)別；而按照美國標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出來的AQI為94，屬于“中等”的級(jí)別。又如當(dāng)PM_2.5濃度等于68.5μg/m³時(shí)，我國標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出的AQI值為92，屬于“良”的級(jí)別；而按照美國標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出來的AQI為158，屬于“不健康”的級(jí)別。

從下圖可以比較直觀地看出同樣的PM_2.5濃度水平下，按照中美兩國標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出來的AQI的差別：

由于我國試行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，在濃度限值的設(shè)置上與美國標(biāo)準(zhǔn)存在差異，使得同樣的污染物濃度換算出來的AQI值偏低。但是另一方面，它規(guī)定的AQI級(jí)別、表示顏色、和針對各AQI級(jí)別給出的健康影響及建議措施又基本上等同于美國標(biāo)準(zhǔn)，這就難免會(huì)給人們造成困擾了。比如上面例子中那個(gè)PM_2.5濃度等于68.5μg/m³的情況，到底是該按照中國標(biāo)準(zhǔn)算出“良”，認(rèn)為空氣質(zhì)量可以接受，放心外出呢？還是該按照美國標(biāo)準(zhǔn)算出“不健康”，認(rèn)為對所有人都有健康危害，減少外出呢？

另外一個(gè)存在的問題是，根據(jù)中美兩國的AQI計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)污染物濃度超出最高上限時(shí)，AQI的值最高也只能是500，因?yàn)樵谶@之上的指數(shù)是不存在的。這種情況下，稱為“爆表”或”Beyond Index”，也就是用空氣質(zhì)量指數(shù)已經(jīng)無法描述這糟糕的空氣質(zhì)量了。

然而在現(xiàn)實(shí)中，中美兩國的空氣質(zhì)量水平差距極大。美國大部分地區(qū)的AQI值常年保持在100以下，超過300以上的情況極為罕見，所以設(shè)置500為最大值絕對夠用了。而在中國，“爆表”現(xiàn)象則在全國各地常有發(fā)生。而一旦發(fā)生“爆表”的情況，就只能通過污染物的濃度值來進(jìn)一步描述污染的嚴(yán)重程度了，這就違背了設(shè)置AQI作為統(tǒng)一的空氣質(zhì)量衡量指標(biāo)的初衷。這說明在我國當(dāng)前的空氣質(zhì)量水平下，設(shè)置500為最大值是不合理的，需要對AQI超出500的計(jì)算方法做出進(jìn)一步的規(guī)定。

我國環(huán)保部門將這份技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為試行標(biāo)準(zhǔn)，而不是正式標(biāo)準(zhǔn)，顯然也是考慮到了今后進(jìn)一步改進(jìn)的可能。希望在正式標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)之前，能進(jìn)一步修改完善，消除可能造成人們困擾的因素。也希望越來越多的人能夠了解到空氣質(zhì)量指數(shù)真正的含義，推動(dòng)空氣質(zhì)量指數(shù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的完善，使其更有利于空氣質(zhì)量的改善和人們的身體健康。

附錄：參考資料

1. Wikipedia: Air Quality Index
2. 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) (GB 3095—2012)
3. Technical Assistance Document for the Reporting of Daily Air Quality (EPA-454/B-13-001)
4. 環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行） (HJ 633—2012 )