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相信在大城市生活的各位經(jīng)常會(huì)有這樣的經(jīng)歷：城市籠罩在灰霧之中，鼻子靈敏的朋友已經(jīng)咳個(gè)不停，但官方宣稱空氣污染指數(shù)仍然停留在“良好”級(jí)別。怎么回事？讓我們先從空氣污染指數(shù)的計(jì)算說(shuō)起。空氣污染指數(shù)是如何計(jì)算出來(lái)的？空氣污染指數(shù)(Air Pollution Index, API)是為了方便公眾對(duì)污染情況有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，根據(jù)污染物的濃度計(jì)算出來(lái)的。一般而言，監(jiān)控部門會(huì)監(jiān)測(cè)數(shù)種污染物分別計(jì)算指數(shù)，并選取其中指數(shù)最大者為最終的空氣污染指數(shù)?？梢?jiàn)，選取哪些污染物納入監(jiān)測(cè)，對(duì)最后的空氣污染指數(shù)值至關(guān)重要。在我國(guó)，監(jiān)控的污染物包括如下幾種：可吸入顆粒物(直徑小于10微米的顆粒物，PM10)、臭氧、二氧化氮、二氧化硫等。對(duì)于不同的空氣污染指數(shù)分級(jí)，會(huì)有不同的限值。比如，對(duì)于可吸入顆粒物(PM10)而言，有如下限值：API50100200300400500PM10濃度(μg/m3)50150350420500600然后可以根據(jù)下式算出PM10所對(duì)應(yīng)的空氣污染指數(shù)：

其中I是PM10所對(duì)應(yīng)的空氣污染指數(shù)；C是PM10的濃度；Chigh和Clow是表中最接近C的兩個(gè)值；Ihigh和Ilow是表中最貼近I的兩個(gè)值。比如說(shuō)，若此時(shí)PM10的污染物濃度為100μg/m3，則根據(jù)上式可以算得，

即此時(shí)PM10的空氣污染指數(shù)為75。如果在所監(jiān)測(cè)的幾種空氣污染物中，PM10的空氣污染指數(shù)最高，那此時(shí)的空氣污染指數(shù)就是75。對(duì)于細(xì)顆粒物，不同污染指數(shù)對(duì)應(yīng)的限值則如下：API50100150200300400500PM2.5濃度(μg/m3)154065150250350500可吸入顆粒物(PM10)和細(xì)顆粒物(PM2.5)有何不同有人可能已經(jīng)注意到，我國(guó)監(jiān)測(cè)體系是包括PM10的，那么這個(gè)值和PM2.5有何區(qū)別呢？我國(guó)目前監(jiān)測(cè)的可吸入顆粒物是PM10，指氣動(dòng)直徑小于10微米的顆粒物；細(xì)顆粒物(PM2.5)指氣動(dòng)直徑小于2.5微米的顆粒物，又稱氣溶膠或可入肺顆粒物。對(duì)于大城市而言，細(xì)顆粒物產(chǎn)生的主要來(lái)源是日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過(guò)程中經(jīng)過(guò)燃燒而排放的殘留物，大多含有重金屬等有毒物質(zhì)，而且不易被人體排出。根據(jù)世界衛(wèi)生組織資料，PM10和PM2.5對(duì)人體健康的影響超過(guò)了其他任何污染物，長(zhǎng)期曝露會(huì)帶來(lái)呼吸道疾病、心血管疾病的發(fā)病率上升。而PM2.5由于特別細(xì)小，吸入后可能抵達(dá)細(xì)支氣管壁，對(duì)肺部健康影響尤甚。就連歐盟國(guó)家，人類活動(dòng)產(chǎn)生的PM2.5都造成了人均期望壽命減少8.6個(gè)月。正因PM10與PM2.5對(duì)人類健康影響不容小覷，2005年，世界衛(wèi)生組織首次在空氣質(zhì)量準(zhǔn)則中為可吸入顆粒物（PM）確定了一項(xiàng)指導(dǎo)值。可吸入顆粒物(PM10)污染指數(shù)細(xì)顆粒物(PM2.5)污染指數(shù)死亡風(fēng)險(xiǎn)增加(較準(zhǔn)則值)準(zhǔn)則值20330%過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)-33050~3%過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)-25070~9%過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)-16090~15%以上資料引自世界衛(wèi)生組織《關(guān)于顆粒物、臭氧、二氧化氮和二氧化硫的空氣質(zhì)量準(zhǔn)則（2005年版）》。世界衛(wèi)生組織對(duì)準(zhǔn)則值的制定，是以總死亡率、心肺疾病的死亡率以及肺癌的死亡率是否增加作為參考依據(jù)的。也就是說(shuō)，當(dāng)細(xì)顆粒物濃度超過(guò)年均準(zhǔn)則值的時(shí)候（即超過(guò)10μg/m3時(shí)），總死亡率、心肺疾病的死亡率和肺癌的死亡率會(huì)顯著增加。這一準(zhǔn)則值建立在許多研究的基礎(chǔ)上，在他們的技術(shù)文檔里有詳盡的說(shuō)明。根據(jù)Donkelaar等人2010年發(fā)表的研究結(jié)果(或參見(jiàn)NASA的新聞稿)，我國(guó)是世界上細(xì)顆粒物污染最嚴(yán)重的國(guó)家；最近十幾年來(lái)許多國(guó)內(nèi)外研究成果也證實(shí)，國(guó)內(nèi)大城市的細(xì)顆粒物嚴(yán)重超標(biāo)。但由于種種原因，我國(guó)至今還沒(méi)有將細(xì)顆粒物納入監(jiān)測(cè)體系，這也是大家經(jīng)常抱怨“空氣污染指數(shù)不準(zhǔn)”的原因。

[2001-2006年衛(wèi)星圖片顯示的全球PM2.5均值，圖片來(lái)自:Dalhousie University, Aaron van Donkelaar]細(xì)顆粒物并不一定是由人為排放造成，天然礦物的粉塵也可能滿足細(xì)顆粒物的定義標(biāo)準(zhǔn)。在衛(wèi)星記錄下的2001-2006年全球細(xì)顆粒物分布圖上，我們可以看到藏北、中亞以及北非等地有大片的細(xì)顆粒物高值區(qū)，這些比較可能是天然原因形成的。然而，在人口密集區(qū)，過(guò)高濃度的細(xì)顆粒物幾乎可以肯定是由于人為排放的原因造成的。在呼吁將PM2.5納入監(jiān)測(cè)體系的同時(shí)，實(shí)際上，我們還可以自己估計(jì)一下經(jīng)PM2.5改正的空氣污染指數(shù)，這樣可以讓大家對(duì)身邊的空氣污染程度有一個(gè)更直觀的了解。如何反推經(jīng)PM2.5改正的空氣污染指數(shù)對(duì)于大多數(shù)內(nèi)陸城市來(lái)說(shuō)，可吸入顆粒物(PM10)往往都是主要污染物，這意味著可以通過(guò)空氣污染指數(shù)反推出PM10的濃度。而可吸入顆粒物（PM10）和細(xì)顆粒物(PM2.5)也有著很密切的關(guān)系（簡(jiǎn)單地說(shuō)，和大蘋果和小蘋果的關(guān)系一樣）。許多研究表明，發(fā)達(dá)國(guó)家城市的細(xì)顆粒物與可吸入顆粒物之比在0.5-0.8之間。因此，假如通過(guò)空氣污染指數(shù)反推出可吸入顆粒物的濃度，再乘上這個(gè)比值，便可得到細(xì)顆粒物(PM2.5)濃度的估計(jì)值。本文中筆者做出的改正估計(jì)值，就是根據(jù)細(xì)顆粒物與可吸入顆粒物的比值為0.5-0.8這個(gè)結(jié)果推算的。還需要注意的一點(diǎn)是，用于計(jì)算空氣污染指數(shù)的細(xì)顆粒物的限值和可吸入顆粒物不同，這里使用的是美國(guó)環(huán)境保護(hù)局的標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)值可查詢他們的技術(shù)文檔。中國(guó)內(nèi)陸城市的測(cè)定數(shù)值如下表，另外，細(xì)顆粒物和可吸入顆粒物的比值是會(huì)變化的。以天津?yàn)槔@一比值可以在0.215-0.932之間變化(Gu et al., 2010, AAQR, 10, 167)，因此在任一時(shí)刻，估計(jì)值可能和實(shí)際情況有出入。但從長(zhǎng)期來(lái)說(shuō)，0.5-0.8之間的比值依然是比較準(zhǔn)確的。數(shù)據(jù)出處城市/觀測(cè)年份細(xì)顆粒物與可吸入顆粒物之比Wei et al., 1999, Environ. Sci. Technol., 33, 4188重慶/19970.651Wei et al., 1999, Environ. Sci. Technol., 33, 4188武漢/19970.605Wei et al., 1999, Environ. Sci. Technol., 33, 4188蘭州/19970.519Wei et al., 1999, Environ. Sci. Technol., 33, 4188西安/19970.604He et al., 2001, Atmos. Environ., 35, 4959北京/1999-20000.640Cao et al., 2003, Atmos. Environ., 37, 1451廣州/20010.679Cao et al., 2003, Atmos. Environ., 37, 1451深圳/20010.733Cao et al., 2003, Atmos. Environ., 37, 1451珠海/20010.708Wang et al., 2006, EM&A, 119, 425廣州/20040.680Gu et al., 2010, AAQR, 10, 167天津/20080.579環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《2009年環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)城市環(huán)境空氣質(zhì)量狀況》（公告2010年第34號(hào)）里包括內(nèi)陸113座環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)城市的年均空氣質(zhì)量情況。于是按照環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的可吸入顆粒物年均值，以及PM2.5/PM10在0.5至0.8之間的區(qū)間，我可以推算出細(xì)顆粒物的范圍，以及按照世界衛(wèi)生組織空氣質(zhì)量準(zhǔn)則的評(píng)定結(jié)果。推算結(jié)果是，這113座城市沒(méi)有一座能達(dá)到世界衛(wèi)生組織的空氣質(zhì)量準(zhǔn)則值，也就是細(xì)顆粒物年均濃度低于10μg/m3。在這113座城市中，空氣質(zhì)量最好的是海南省三亞市，其細(xì)顆粒物年均濃度估計(jì)在13.5-21.6μg/m3之間，它也是我國(guó)內(nèi)陸唯一一座能達(dá)到世界衛(wèi)生組織除準(zhǔn)則外最苛刻的標(biāo)準(zhǔn)（過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)-3）。大慶、桂林、?？凇⒗_、南寧、湛江、珠海這7座城市可滿足過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)-2，而北海、大連、福州、廣州、深圳、汕頭、廈門等20座城市可滿足世界衛(wèi)生組織的最低標(biāo)準(zhǔn)——過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)-1。具體表單讀者可到我的個(gè)人博客查詢。我國(guó)污染最重的城市有蘭州、西寧和烏魯木齊，其中蘭州的細(xì)顆粒物年均濃度估計(jì)在75-120 μg/m3間，超過(guò)世界衛(wèi)生組織準(zhǔn)則值差不多10倍。至于全世界大城市的狀況又如何呢？根據(jù)Donkelaar等人2010年發(fā)表的研究結(jié)果(Donkelaar et al., 2010, doi:10.1289/ehp.0901623)，美國(guó)有差不多1/3的國(guó)土超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，西歐地區(qū)更是幾乎全數(shù)超標(biāo)。不過(guò)，我們同時(shí)也可以注意到，他們超標(biāo)的幅度相對(duì)來(lái)說(shuō)并不大，幾乎都在2-3倍之內(nèi)，不能達(dá)到世界衛(wèi)生組織最初步的過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)-1的地區(qū)很少見(jiàn)。以下就是我基于Donkelaar等人的結(jié)果，給出部分世界主要城市的細(xì)顆粒物污染水平估計(jì)值。城市細(xì)顆粒物年均污染指數(shù)(2001-2006年平均)世界衛(wèi)生組織年均準(zhǔn)則值量度結(jié)果可滿足的世界衛(wèi)生組織空氣污染控制目標(biāo)倫敦~70超標(biāo)2.5倍過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)-2巴黎~70超標(biāo)2.5倍過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)-2莫斯科~60超標(biāo)2倍過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)-2新德里~160超標(biāo)8倍-北京~160超標(biāo)8倍-東京~80超標(biāo)3倍過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)-1悉尼~10達(dá)標(biāo)符合準(zhǔn)則值溫哥華~35略微超標(biāo)過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)-3紐約~59超標(biāo)2倍過(guò)渡時(shí)期目標(biāo)-2