徐建平

(上海市浦東新區(qū)環(huán)境監(jiān)測站,上海 200135)

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空氣質(zhì)量AQI實時發(fā)布的改進(jìn)探討

徐建平

(上海市浦東新區(qū)環(huán)境監(jiān)測站,上海 200135)

針對《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》(HJ 633-2012)中對空氣質(zhì)量AQI實時發(fā)布存在的欠缺，從增加顆粒物1 h濃度的AQI分級濃度限值及顆粒物24 h滑動平均值計算方法改進(jìn)著手，解決PM2.5和PM10的24 h滑動平均值實時延遲、1 h平均值代替24 h滑動平均值偏高等問題。

空氣質(zhì)量；AQI實時發(fā)布；可吸入顆粒物；可入肺顆粒物；滑動平均值

目前，很多城市依據(jù)文獻(xiàn)[1]開展了空氣質(zhì)量AQI實時發(fā)布。就PM2.5和PM10兩項指標(biāo)而言，采用24 h滑動平均值計算AQI值，無法反映空氣質(zhì)量實時突變的狀況[2]。中國環(huán)境監(jiān)測總站進(jìn)行了修改，用小時均值代替24 h滑動平均值計算AQI，在反映空氣質(zhì)量實時變化的同時，又帶來空氣質(zhì)量判斷的失準(zhǔn)性，超標(biāo)的加重性[1，3]。

1 AQI實時發(fā)布的改進(jìn)

1.1 增加顆粒物1 h濃度的AQI分級濃度限值

日本規(guī)定PM10的1 h平均質(zhì)量濃度限值為

200 μg/m3，24 h平均質(zhì)量濃度為100 μg/m3[4]。我國規(guī)定居住區(qū)大氣中PM10的24 h平均質(zhì)量濃度限值為150 μg/m3，1 h平均濃度[5]為500 μg/m3，為日平均值的3.3倍。我國最高允許濃度值過高，可參照日本1 h均值標(biāo)準(zhǔn)，取日平均值的2倍，為300 μg/m3。1 h平均質(zhì)量濃度限值對應(yīng)空氣質(zhì)量分指數(shù)為100，取1 h平均質(zhì)量濃度限值的一半對應(yīng)空氣質(zhì)量分指數(shù)為50；取至24 h平均質(zhì)量濃度對應(yīng)空氣質(zhì)量分指數(shù)為300為止；PM101 h平均質(zhì)量濃度>600 μg/m3的不再進(jìn)行1 h平均空氣質(zhì)量分指數(shù)計算，見表1。

表1 空氣質(zhì)量分指數(shù)及對應(yīng)的PM101 h濃度限值建議值 μg/m3

由于缺少PM2.51 h濃度限值標(biāo)準(zhǔn)，加之我國PM2.524 h平均濃度標(biāo)準(zhǔn)是世衛(wèi)組織推薦的最寬目標(biāo)值，取2倍24 h平均濃度標(biāo)準(zhǔn)為1 h濃度參考標(biāo)準(zhǔn)，則1 h質(zhì)量濃度參考標(biāo)準(zhǔn)為150 μg/m3。PM2.51 h平均質(zhì)量濃度>500 μg/m3的不再進(jìn)行1 h平均空氣質(zhì)量分指數(shù)計算，空氣質(zhì)量分指數(shù)及對應(yīng)的PM2.5濃度限值見表2。

顆粒物1 h濃度按1 h濃度AQI分級濃度限值和24 h濃度AQI分級濃度限值計算實時AQI分指數(shù)，結(jié)果是完全不同的。2013年12月6日上海典型霾污染形成并開始消散時顆粒物濃度和實時AQI分指數(shù)變化過程見表3。顆粒物AQI按24 h濃度AQI分級濃度限值計算的結(jié)果均大于按1 h濃度AQI分級濃度限值計算的結(jié)果，僅在空氣質(zhì)量指數(shù)優(yōu)或指數(shù)爆表時2者計算的AQI等級相同。

表2 空氣質(zhì)量分指數(shù)及對應(yīng)的PM2.51 h濃度限值建議值 μg/m3

表3 顆粒物1 h濃度和24 h濃度AQI分級濃度限值計算實時AQI值

PM101 hρ≤ 50 μg/m3或> 600 μg/m3時，按AQI 1 h分級濃度限值和AQI 24 h分級濃度限值計算的AQI等級相同，在51～600 μg/m3時，按上述2種分級濃度限值計算的AQI等級相差1～2個等級，見表4。PM2.51 hρ≤ 35 μg/m3或>500 μg/m3時，按AQI 1 h分級濃度限值和AQI 24 h 分級濃度限值計算的AQI等級相同，在36～500 μg/m3時，按上述2種分級濃度限值計算的AQI等級相差1～2個等級，見表4。

1.2 改進(jìn)24 h滑動平均值計算方法

在美國AQI實時發(fā)布中，將顆粒物24 h的統(tǒng)計時段定為最近12 h和未來4 h，未來的濃度按照經(jīng)驗公式推算[6]，在開展空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報的地方有可能實現(xiàn)；加拿大魁北克省顆粒物使用的是最近3 h的滑動平均值[6]；日本在實時空氣質(zhì)量信息發(fā)布中，直接使用當(dāng)前PM10小時濃度進(jìn)行顆粒物空氣質(zhì)量級別劃分，不進(jìn)行滑動平均[6]。各國均未規(guī)定PM2.5小時均值標(biāo)準(zhǔn)，可在24 h滑動平均值的基礎(chǔ)上綜合考慮實時1 h均值的修正或采用最近3 h的滑動平均值，見式1。

表4 PM10不同濃度范圍2種分級濃度限值計算的實時AQI等級對照

24 h滑動平均修正值=(24 h滑動平均值×實時1 h均值)1/2

(1)

2 典型監(jiān)測日AQI實時發(fā)布比較

2013年12月4日0:00至12月7日23:00上海發(fā)生了典型霾污染過程，PM2.5和PM10監(jiān)測數(shù)據(jù)見表5和表6。

表5 2013年12月6日浦東監(jiān)測站PM2.5監(jiān)測統(tǒng)計 μg/m3

表6 2013年12月6日浦東監(jiān)測站PM10監(jiān)測統(tǒng)計 μg/m3

續(xù)表

由表5和表6可見，PM2.5和PM10監(jiān)測數(shù)據(jù)1 h平均、3 h滑動平均、美國16 h滑動平均、24 h滑動平均修正值變化趨勢基本相同，12 h滑動平均、24 h 滑動平均變化趨勢存在較大延遲。

《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095-1996)中顆粒物日平均至少有12 h的采樣時間，文獻(xiàn)[3]中顆粒物24 h平均每日至少有20個小時平均濃度值。如果用1 h平均代替24 h平均計算AQI分指數(shù)明顯偏高，用24 h平均計算實時AQI分指數(shù)明顯延遲，見表7和表8?？捎?4 h滑動平均修正值來計算實時AQI分指數(shù)，解決偏離、延遲等問題，其結(jié)果與美國16 h 滑動平均方法基本相當(dāng)，見表7和表8。

表7 PM2.5的AQI分指數(shù)①

①PM2.5的AQI分指數(shù)>500時，直接用濃度值替代。

表8 PM10的AQI分指數(shù)①

①PM10的AQI分指數(shù)>500時，直接用濃度值減100后替代。

3 結(jié)語

依據(jù)文獻(xiàn)[1]，環(huán)境空氣質(zhì)量AQI實時發(fā)布中顆粒物AQI 1 h分級濃度限值參照AQI 24 h分級濃度限值。當(dāng)ρ(PM10)≤ 50 μg/m3(空氣質(zhì)量優(yōu))或> 600 μg/m3(空氣質(zhì)量嚴(yán)重污染)時,ρ(PM2.5)≤35 μg/m3(空氣質(zhì)量優(yōu))或>500 μg/m3(空氣質(zhì)量嚴(yán)重污染)時,按AQI 24 h分級濃度限值和AQI 1 h分級濃度限值計算的AQI等級相同，否則相差1～2等級。通過制定顆粒物1 h濃度的AQI分級濃度限值，解決空氣質(zhì)量實時發(fā)布延遲、偏離等問題。此外，可參照美國的解決方法，用PM2.5和PM1024 h滑動平均修正值或3 h滑動平均值計算實時AQI分指數(shù)。

[1] 環(huán)境保護(hù)部.HJ 633-2012 環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社,2012.

[2] 全國城市空氣質(zhì)量實時發(fā)布平臺發(fā)布說明，http://113.108.142.147:20035/emcpublish/.

[3] 環(huán)境保護(hù)部.GB 3095-2012 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社,2012.

[4] Environmental Quality Standards in Japan-Air Quality[EB/OL].http://www.env.go.jp/en/air/aq/aq.html.

[5] 環(huán)境保護(hù)部.TJ 36-79 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].中國環(huán)境科學(xué)出版社,2011.

[6] 王帥,杜麗,王瑞斌,等.國內(nèi)外環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)分析和比較[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2013,29(6):58-65.

欄目編輯 周立平 顧進(jìn)偉

Discussion on the Improvement of Real Time Publishing of Air Quality Index (AQI)

XU Jian-ping

(PudongNewAreaEnvironmentalMonitoringStation,Shanghai200135,China)

Based on the current shortcomings of the document "technical regulation on ambient air quality index (AQI) (on trial)" regarding the real time publishing of air quality index (AQI),improvements were made to increase the 1 hour particle concentration limit at each AQI rank and to revise the calculating method of the 24 hour moving average of the particle concentration.These modifications readily solve existing problems such as the real time delay of the 24 hour moving average of PM2.5and PM10,and the often higher moving average value when using 1 hour average instead of 24 hour.

Air quality; AQI real time publishing; PM10; PM2.5; Glide an average value

2014-12-30；

2015-06-02

徐建平(1964—)，男，高級工程師，本科，從事環(huán)境監(jiān)測與管理。

X831

B

1674-6732(2015)05-0016-04