基于城市环境空气质量自动化检测的研究

庄素敏

摘 要：随着经济建设的快速发展和生活水平的不断提高，人们越来越关注城市环境空气质量。因此，对城市环境空气质量监测技术的发展作了介绍，并对城市空气质量日报概念、数据评价、日报数据指标与国准的相关性进行了探讨，旨在提高环境空气监测的质量。

关键词：城市空气质量；空气检测；自动检测；数据分析

中图分类号：X831 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.110

1 城市环境空气质量监测技术的发展

随着社会经济的快速发展，我国城市环境空气污染特征普遍呈现出由单一煤烟型向复合型转变的趋势，霾、光化学烟雾和酸雨等复合型大气污染日趋严重。此外，我国发布的城市环境空气质量评价结果与公众的主观感受存在差异，因此，环保部再次修订了《环境空气质量标准》。在2008—2011数次征求民众的意见后，环保部于2012-02-29颁布了新的《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）。

2 城市空气质量日报概念及数据评价

2.1 城市空气质量日报的有关概念

2.1.1 环境空气质量日报

依据环境空气质量自动监测系统中各子站连续不断获取的实时监测数据，经中心站收集、统计处理后形成当天的空气质量日报，最终向社会发布。

2.1.2 日报必须监测的内容

根据我国城市污染状况及现有技术水平，环境监测总站制定并发布了《城市空气质量日报技术规范》，确定了城市空气质量日报的监测项目为SO2、NO2、TSP、PM10、O3和CO，日报发布的内容为空气污染指数、空气质量级别和质量状况、首要污染物。

2.1.3 空气污染指数

在空气质量日报中，应按规定方法计算各种污染物的分指数，取最大值为该区域或城市的空气污染指数（API），这主要适用于短期（1 d）的空气质量评价。

2.1.4 首要污染物

空气质量日报中的6项污染物的污染分指数最大者为当天的首要污染物。当空气污染指数为0～50时，空气质量级别为Ⅰ级。当空气质量为优时，不评价首要污染物。

2.1.5 空气质量评价

空气质量日报采用最大单因子级别法进行空气污染指数评价。目前，我国采用的空气污染指数分为五级：空气污染指数值为0～50时，质量级别为Ⅰ级，空气质量为优；空气污染指数值为51～100时，质量级别为Ⅱ级，空气质量良好；空气污染指数值为101～200时，质量级别为Ⅲ级，空气质量为轻度污染；空气污染指数值为201～300时，质量级别为Ⅳ级，中度污染；空气污染指数值大于300时，质量级别为Ⅴ级，重度污染。

2.1.6 《环境空气质量标准》的主要内容

本次《环境空气质量标准》修订的主要内容包括5个方面：①根据保护人群对健康的需要，调整了环境空气功能区分类，将三类区并入二类区，由原来的三区合并为二区；②根据环境空气污染特征转变的实际情况，增设了氮氧化物（NOx）、可吸入肺颗粒物（PM2.5）浓度限值和臭氧（O3）小时平均浓度限值，调整了可吸入颗粒物（PM10）、二氧化氮（NO2）、铅（Pb）和苯并（a）芘（BaP）等污染物的部分取值时间浓度限值；③将环境空气污染物划分为基本项目和其他项目，要求基本项目在全国范围内实施，其他项目由国务院环境保护行政主管部门或省级人民政府根据实际情况确定具体实施方式；④调整了数据统计的有效性和污染物浓度检出限（CO、Pb、BaP除外）规定，将有效数据要求由50%～ 75%提高至75%～90%；⑤增加了环境空气中镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、六价铬（Cr6+）四项污染物的参考浓度限值，并将氟化物浓度限值调整为参考浓度限值。

2.2 监测数据分析与评价

2.2.1 空气污染指数的导出

将日报监测出的SO2、NO2、TSP、PM10、O3（日最大8 h平均值评价）和CO六个项目污染物的日均浓度值分别代入规定的计算公式，可得出各污染物的分指数（IX），分指数取最大值时为该区域或城市（县）的空气污染指数。

2.2.2 实例解析

某市空气日报共设有5个监测点位，2014-04-05的日报内容如下：2014-04-05的空气污染指数为43，空气质量级别为Ⅰ级。监测原始数据统计如表1所示。

该市质量日报数值由表1中的5个点位的均值得出。由于PM10污染指数最大为43，可代表该市当日空气污染指数，取CPM10=0.043 mg/m3，CXj=0.000 mg/m3，CXj+1=0.050 mg/m3，IXj+1=50，IXj=0，将数值代入后可得IPM10=43，空气质量为Ⅰ级，不统计首要污染物。

选取该市B点位代表B点位所在区域空气污染指数，根据日报其指数为58，空气级别为Ⅱ级，首要污染物为SO2，控制质量描述为良。取CSO2=0.065 mg/m3，CXj=0.050 mg/m3，CXj+1=0.150 mg/m3，IXj+1=50，IXj=100，将数值代入后可得ISO2=57.5。最终取值为58（日报计算中，小数后大于0的值归入整数）。

2.2.3 日报数据的多变性

日报数据会受多种因素的影响，导致每天各点位区域间每天间或每月间的数据变化较大。如表2所示。

2.2.4 评价原则

在采用空气质量日报或《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）评价某点位功能区城市的空气质量级别时，均采用单因子最高（大）级别法，即依照规定的评价项目中级别最高的确定空气质量级别。

3 日报数据指标与国准的相关性

3.1 Ⅱ级与环境空气二级标准的关系

Ⅱ级空气质量与空气二级标准是不同的概念，它们之间具有一定的关系，极易被混淆。比如，某城市全年日报中的空气质量均属Ⅱ级以上天时，其年度环境空气质量不一定达到了国家二级标准。因此，我们需要认清这两种概念，即了解日报统计考核是以天为单位统计单元，考核空气中各种污染物的污染水平；国家Ⅱ级标准用于考核较长时段（通常为1年），其通过污染物年度浓度均值是否均达Ⅱ级标准限值来评价空气质量状况的。

3.2 空气综合污染指数的应用

空气综合污染指数是用来评价空气质量状况的重要指标之一。目前，空气综合污染指数指空气中SO2、NO2、TSP、PM2.5、O3和CO的指数之和。各项污染物指数是由其浓度值除以其对应二级标准的年均浓度限值得出的。一般情况下，综合污染指数越小，空气质量越好，其数值与空气质量标准之间的关系复杂，没有规律性。

4 结束语

综上所述，区域环境空气污染问题的频发已经成为我国现阶段急需解决的环境问题。环境空气质量监测作为环境问题中的重要一环，能为环境空气质量状况研究和环境管理决策提供大量、丰富的第一手数据资料，相关工作人员要切实分析日报数据的影响因素，在实践中积累工作经验，探寻日报数据的变化规律，从而确保监测数据的准确性和可靠性，为环境管理提供科学依据。

参考文献

[1]王海瑜，唐俊岩，孙光玲.浅析城市内部空气质量监测方案的制定与实施[J].环境与生活，2014（04）.

[2]蒲晶晶.浅谈环境空气质量方法监测及主要污染物的影响因素[J].建筑工程技术与设计，2015（19）.

〔编辑：张思楠〕