空气质量AQI实时发布的改进探讨

徐建平

(上海市浦东新区环境监测站,上海 200135)



空气质量AQI实时发布的改进探讨

徐建平

(上海市浦东新区环境监测站,上海 200135)

针对《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ 633-2012)中对空气质量AQI实时发布存在的欠缺，从增加颗粒物1 h浓度的AQI分级浓度限值及颗粒物24 h滑动平均值计算方法改进着手，解决PM2.5和PM10的24 h滑动平均值实时延迟、1 h平均值代替24 h滑动平均值偏高等问题。

空气质量；AQI实时发布；可吸入颗粒物；可入肺颗粒物；滑动平均值

目前，很多城市依据文献[1]开展了空气质量AQI实时发布。就PM2.5和PM10两项指标而言，采用24 h滑动平均值计算AQI值，无法反映空气质量实时突变的状况[2]。中国环境监测总站进行了修改，用小时均值代替24 h滑动平均值计算AQI，在反映空气质量实时变化的同时，又带来空气质量判断的失准性，超标的加重性[1，3]。

1 AQI实时发布的改进

1.1 增加颗粒物1 h浓度的AQI分级浓度限值

日本规定PM10的1 h平均质量浓度限值为

200 μg/m3，24 h平均质量浓度为100 μg/m3[4]。我国规定居住区大气中PM10的24 h平均质量浓度限值为150 μg/m3，1 h平均浓度[5]为500 μg/m3，为日平均值的3.3倍。我国最高允许浓度值过高，可参照日本1 h均值标准，取日平均值的2倍，为300 μg/m3。1 h平均质量浓度限值对应空气质量分指数为100，取1 h平均质量浓度限值的一半对应空气质量分指数为50；取至24 h平均质量浓度对应空气质量分指数为300为止；PM101 h平均质量浓度>600 μg/m3的不再进行1 h平均空气质量分指数计算，见表1。

表1 空气质量分指数及对应的PM101 h浓度限值建议值 μg/m3

由于缺少PM2.51 h浓度限值标准，加之我国PM2.524 h平均浓度标准是世卫组织推荐的最宽目标值，取2倍24 h平均浓度标准为1 h浓度参考标准，则1 h质量浓度参考标准为150 μg/m3。PM2.51 h平均质量浓度>500 μg/m3的不再进行1 h平均空气质量分指数计算，空气质量分指数及对应的PM2.5浓度限值见表2。

颗粒物1 h浓度按1 h浓度AQI分级浓度限值和24 h浓度AQI分级浓度限值计算实时AQI分指数，结果是完全不同的。2013年12月6日上海典型霾污染形成并开始消散时颗粒物浓度和实时AQI分指数变化过程见表3。颗粒物AQI按24 h浓度AQI分级浓度限值计算的结果均大于按1 h浓度AQI分级浓度限值计算的结果，仅在空气质量指数优或指数爆表时2者计算的AQI等级相同。

表2 空气质量分指数及对应的PM2.51 h浓度限值建议值 μg/m3

表3 颗粒物1 h浓度和24 h浓度AQI分级浓度限值计算实时AQI值

PM101 hρ≤ 50 μg/m3或> 600 μg/m3时，按AQI 1 h分级浓度限值和AQI 24 h分级浓度限值计算的AQI等级相同，在51～600 μg/m3时，按上述2种分级浓度限值计算的AQI等级相差1～2个等级，见表4。PM2.51 hρ≤ 35 μg/m3或>500 μg/m3时，按AQI 1 h分级浓度限值和AQI 24 h 分级浓度限值计算的AQI等级相同，在36～500 μg/m3时，按上述2种分级浓度限值计算的AQI等级相差1～2个等级，见表4。

1.2 改进24 h滑动平均值计算方法

在美国AQI实时发布中，将颗粒物24 h的统计时段定为最近12 h和未来4 h，未来的浓度按照经验公式推算[6]，在开展空气质量数值预报的地方有可能实现；加拿大魁北克省颗粒物使用的是最近3 h的滑动平均值[6]；日本在实时空气质量信息发布中，直接使用当前PM10小时浓度进行颗粒物空气质量级别划分，不进行滑动平均[6]。各国均未规定PM2.5小时均值标准，可在24 h滑动平均值的基础上综合考虑实时1 h均值的修正或采用最近3 h的滑动平均值，见式1。

表4 PM10不同浓度范围2种分级浓度限值计算的实时AQI等级对照

24 h滑动平均修正值=(24 h滑动平均值×实时1 h均值)1/2

(1)

2 典型监测日AQI实时发布比较

2013年12月4日0:00至12月7日23:00上海发生了典型霾污染过程，PM2.5和PM10监测数据见表5和表6。

表5 2013年12月6日浦东监测站PM2.5监测统计 μg/m3

表6 2013年12月6日浦东监测站PM10监测统计 μg/m3

续表

由表5和表6可见，PM2.5和PM10监测数据1 h平均、3 h滑动平均、美国16 h滑动平均、24 h滑动平均修正值变化趋势基本相同，12 h滑动平均、24 h 滑动平均变化趋势存在较大延迟。

《环境空气质量标准》(GB 3095-1996)中颗粒物日平均至少有12 h的采样时间，文献[3]中颗粒物24 h平均每日至少有20个小时平均浓度值。如果用1 h平均代替24 h平均计算AQI分指数明显偏高，用24 h平均计算实时AQI分指数明显延迟，见表7和表8。可用24 h滑动平均修正值来计算实时AQI分指数，解决偏离、延迟等问题，其结果与美国16 h 滑动平均方法基本相当，见表7和表8。

表7 PM2.5的AQI分指数①

①PM2.5的AQI分指数>500时，直接用浓度值替代。

表8 PM10的AQI分指数①

①PM10的AQI分指数>500时，直接用浓度值减100后替代。

3 结语

依据文献[1]，环境空气质量AQI实时发布中颗粒物AQI 1 h分级浓度限值参照AQI 24 h分级浓度限值。当ρ(PM10)≤ 50 μg/m3(空气质量优)或> 600 μg/m3(空气质量严重污染)时,ρ(PM2.5)≤35 μg/m3(空气质量优)或>500 μg/m3(空气质量严重污染)时,按AQI 24 h分级浓度限值和AQI 1 h分级浓度限值计算的AQI等级相同，否则相差1～2等级。通过制定颗粒物1 h浓度的AQI分级浓度限值，解决空气质量实时发布延迟、偏离等问题。此外，可参照美国的解决方法，用PM2.5和PM1024 h滑动平均修正值或3 h滑动平均值计算实时AQI分指数。

[1] 环境保护部.HJ 633-2012 环境空气质量指数(AQI)技术规范[S].北京：中国环境科学出版社,2012.

[2] 全国城市空气质量实时发布平台发布说明，http://113.108.142.147:20035/emcpublish/.

[3] 环境保护部.GB 3095-2012 环境空气质量标准[S].北京：中国环境科学出版社,2012.

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

[5] 环境保护部.TJ 36-79 工业企业设计卫生标准[S].中国环境科学出版社,2011.

[6] 王帅,杜丽,王瑞斌,等.国内外环境空气质量指数分析和比较[J].中国环境监测,2013,29(6):58-65.

栏目编辑 周立平 顾进伟

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，高级工程师，本科，从事环境监测与管理。

X831

B

1674-6732(2015)05-0016-04