城市大气环境质量达标判定技术方法研究

宁 淼 孙亚梅 刘 伟(环境保护部环境规划院，北京 100012)

城市大气环境质量达标判定技术方法研究

宁 淼 孙亚梅 刘 伟
(环境保护部环境规划院，北京 100012)

“十三五”时期是落实《大气污染防治法》关于城市大气环境质量限期达标要求的关键期，因此城市大气环境质量达标判定技术方法是需要突破的关键问题，本文在对比我国现行两种城市大气环境质量评价技术方法的基础上，借鉴欧美对城市空气质量达标评价经验，提出了城市大气环境质量达标的定义及判定技术方法。

城市大气环境质量；达标判定；技术方法

“十三五”时期是落实《大气污染防治法》关于城市大气环境质量限期达标要求的关键期。对城市实施达标管理的第一步是明确大气环境质量未达标城市，因此如何判定城市大气环境质量达标成为实施达标管理需要突破的关键技术。本文结合城市大气环境质量限期达标规划管理的要求，在对比我国现行两种城市大气环境质量评价技术方法的基础上，借鉴欧美对城市空气质量达标评价经验，提出了城市大气环境质量达标的定义及判定技术方法。

1 我国城市大气环境质量评价技术方法比较

1.1 现行评价技术方法概述

2012年我国更新修订了《环境空气质量标准》(GB3095-2012)(以下简称新空气质量标准)，2013年发布的《环境空气质量评价技术规范》(以下简称《评价技术规范》)是新空气质量标准的补充和完善，其以监测点位、城市、区域作为评价单元，在评价时间周期上，兼顾短期和年度长期效应，评价指标除年均浓度外，还包括日均浓度达标率(即日均值百分位数浓度)统计要求，为地方政府的大气环境质量管理提供了比较综合的信息。

《城市环境空气质量排名技术规定》(以下简称《排名技术规定》)是为落实《大气污染防治行动计划》关于开展城市空气质量排名的相关要求、强化公众监督出台的规范性文件。由于除开展城市环境空气质量年度排名外，还实施月度、季度、半年度排名，因此其对城市大气环境质量评价进行简化处理，对于SO2、NO2、PM10、PM2.5评价，仅采用了年均浓度评价指标，未使用日均值百分位数浓度评价指标。《评价技术规范》和《排名技术规定》虽然使用目的不同，但是在实际运用的过程中导致了城市大气环境质量评价技术方法不一致。两项技术文件都提出了评价城市空气质量的技术方法，但是都未明确规定城市空气质量全面达标的定义和判定技术方法。

1.2 不同评价技术方法差异性分析

城市达标应客观反映城市长期、稳定的大气环境质量状况，至少采取一年的空气质量监测数据予以判定，即为“年度环境空气质量综合评价达标”。如前所述，《评价技术规范》和《排名技术规定》对城市空气质量年评价选取的指标有所不同，前者针对SO2、NO2、PM10、PM2.5的评价指标既包括年均浓度又包括日均值百分位浓度(对日均值达标率有要求)，而后者仅考虑了年均浓度指标。下文将采取两套评价指标体系对全国338个地级及以上城市的达标状态进行判定，比较评价结果的差异性。

依据2015年338个城市国控监测点位监测数据，分析城市SO2、NO2、PM10、PM2.5年均浓度超标情况与日均值百分位数浓度超标情况的相关关系。从图1可以看出，仅用SO2年均浓度评价，有11个城市SO2超标；采用SO2年均浓度与百分位数浓度双指标评价，有31个城市超标。其中，SO2年均浓度达标、百分位数浓度不达标的城市主要包括：石家庄市、邢台市、保定市、阳泉市、长治市、晋城市、运城市、忻州市、赤峰市、鞍山市、本溪市、锦州市、阜新市、通化市、哈尔滨市、莱芜市、安阳市、白银市、庆阳市、临夏回族自治州。

图1 2015年338城市SO2 日均值百分位超标与年均值超标关系

从图2可以看出，仅用NO2年均浓度评价城市达标情况，有62个城市NO2超标；采用NO2年均浓度与百分位数浓度双指标评价，有78个城市超标。其中，NO2年均浓度达标、百分位数浓度不达标的城市主要包括：运城市、鞍山市、锦州市、绥化市、南通市、金华市、芜湖市、亳州市、菏泽市、长沙市、咸阳市、渭南市、银川市、昌吉州、石河子市、五家渠市；NO2年均浓度超标、百分位数浓度达标的城市主要包括：包头市、平顶山市、湘潭市、重庆市、延安市、平凉市。

图2 2015年338城市NO2 日均值百分位超标与年均值超标关系

从图3可以看出，仅用PM10年均浓度评价城市达标情况，有221个城市PM10超标；采用PM10年均浓度与百分位数浓度双指标评价，有229个城市超标。其中，PM10年均浓度达标、百分位数浓度不达标的城市主要包括：鄂尔多斯市、鸡西市、双鸭山市、大庆市、绥化市、柳州市、桂林市、克拉玛依市；PM10年均浓度超标、百分位数浓度达标的城市主要包括：吕梁市、丹东市、温州市、金华市、安庆市、阜阳市、宣城市、新余市、长沙市、永州市、湘西州、遵义市。

图3 2015年338城市PM10日均值百分位超标与年均值超标关系

从图4可以看出，仅用PM2.5年均浓度评价城市达标情况，有262个城市PM2.5超标；采用PM2.5年均浓度与百分位数浓度双指标评价，有275个城市超标。其中，PM2.5年均浓度达标、百分位数浓度不达标的城市主要包括：张家口市、佳木斯市、黄山市、池州市、江门市、茂名市、清远市、中山市、云浮市、防城港市、毕节市、克拉玛依市、博尔塔拉蒙古自治州；PM2.5年均浓度超标、百分位数浓度达标的城市主要包括：呼伦贝尔市、阿拉善盟、赣州市、宜春市、上饶市、广州市、东莞市、潮州市、揭阳市、保山市、文山州、果洛藏族自治州、海西蒙古族藏族自治州。

图4 2015年338城市PM2.5日均值百分位超标与年均值超标关系

《评价技术规范》和《排名技术规定》针对全国338个地级及以上城市大气环境质量的年评价结果存在一定差异。运用前者方法评价，2015年全国仅有60个城市全面达标；运用后者方法评价，全国有73个城市全面达标。污染来源的差异导致不同污染物的差异各不相同。其中，对于SO2，两种达标评价方法的结果差异性最大，这是由于城市大气SO2浓度主要受到低矮燃煤面源的影响，而SO2年均浓度达标、百分位数浓度不达标的城市均为北方采暖和能源结构以煤为主的城市，其SO2日均浓度的季节性变化较为剧烈，年均浓度通常比日均值百分位数浓度更容易达标；对于PM10，两种达标评价方法的结果差异性最小，这是由于大气中PM10的来源广泛，既有燃煤、工业过程，又有机动车、扬尘等，其日均浓度变化受季节性因素影响相对较小，仅出现8个PM10年均浓度达标、百分位数浓度不达标的城市，而且多为北方采暖城市或西北受沙尘影响较大的城市。对于NO2和PM2.5而言，由于复杂的大气化学反应，污染源一次排放与其大气浓度变化并非一一对应关系，加之二者污染来源十分广泛，导致日均浓度波动的因素十分复杂，各地城市均有可能发生年均浓度达标、百分位数浓度不达标的现象。

2 欧美空气质量评价技术

我国在制定《评价技术规范》时，考虑了我国的国情，为推动城市大气环境质量的逐步改善，并与传统评价方法保持一致和可比性，在城市大气环境质量评价的技术方法与国际通行做法有所差异。

2.1 美国环境空气质量评价方法

美国城市大气环境质量评价方法概括来说有以下鲜明特征：

第一，空气质量达标评价主要针对各单项污染物进行，当多种污染因子评价时均超标时，分别制定州实施计划在规定的期限内达标。

第二，空气质量达标评价主要针对各监测点位开展，区域内某项污染物的达标是指该区域内所有监测点位的污染物浓度均达标(即污染最高的点须达标)。在进行达标评价时，而在进行变化趋势分析时则会使用监测点位浓度的平均值等统计量。

第三，对SO2、NO2、PM10、PM2.5等具有长期暴露影响的污染因子，其达标的统计要求用近三年的滑动平均值，以表征空气质量长期、稳定的达标状态，如表1所示。

表1 美国环境空气质量标准中达标统计要求

2.2 欧盟环境空气质量评价方法

欧盟空气质量评价方法具有以下特点：

第一，依据空气质量中的各项限值标准，采用单因子评价法，进行单项污染物评价，以污染最严重的点位代表该区域或城市群的空气质量状况。在评价污染物是否超标时，考虑了污染物是否在允许超标的小时数或天数内。

第二，欧盟非常注重大气污染对暴露人口的影响，在数据处理上进行暴露人口加权计算。2011年，有1，046 个PM2.5和2，781个PM10监测站向中央欧洲空气质量数据库报告数据。已经利用监测数据计算欧洲地区人口加权PM接触量。在2011年，PM10人口加权接触剂量为22.1μg/m3(2007年为26.2μg/m3)，PM2.5人口加权接触剂量为15.9μg/m3(与2007年为16.3μg/m3)。

第三，O3在达标评价方法上采取三年滑动平均，以避免气候变化等非人为因素影响，如表2所示。

表2 欧盟空气质量标准中达标统计要求

3 结 论

城市达标从评价项目上，须全面涵盖SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5等6项反映不同人体和生态系统健康风险影响、且城市间可比的基本评价项目；从评价时段来看，城市达标应客观反映城市长期、稳定的大气环境质量状况，至少采取一年的空气质量监测数据予以判定；从评价指标来看，应兼顾长期暴露和短期暴露两类健康风险，涵盖SO2年均值、SO2日均值第98百分位数，NO2年均值、NO2日均值第98百分位数，PM10年均值、PM10日均值第97百分位数，PM2.5年均值、PM2.5日均值第97百分位数，CO日均值第95 百分位数和O3日最大8小时滑动平均值的90百分位数等10项评价指标；从评价方法来看，城市达标的判定，应采取多个污染项目的综合评价，即所城市所有评价指标均达标，才能称之达标。简而言之，城市达标是全要素、全指标、长期稳定的达标。

我国在制定《评价技术规范》时，考虑了我国的国情，为推动城市大气环境质量的逐步改善，并与传统评价方法保持一致和可比性，在城市大气环境质量评价的技术方法与国际通行做法有所差异。美国对SO2、NO2、PM10、PM2.5等具有长期暴露影响的污染因子，其达标的统计要求用近三年的滑动平均值，以表征空气质量长期、稳定的达标状态。欧盟对于O3在达标评价方法上采取三年滑动平均，以避免气候变化等非人为因素影响。此外，欧盟等发达国家空气质量达标评价是针对各监测点位开展，区域内某项污染物的达标是指该区域内所有监测点位的污染物浓度均达标，区域内的监测点位浓度通常不进行空间平均，而在进行变化趋势分析时则会使用监测点位浓度的平均值等统计量。滑动平均、点位评价等国际通行做法推动了城市大气环境管理更加注重长期效果和空间的全覆盖，是未来我国城市大气环境管理和评价的必然趋势，建议在监测数据基础具备的条件下，选择部分城市进行试点，或适时修订《评价技术规范》、全面实施。

[1]https：//www.epa.gov/criteria-air-pollutants/naaqs-table

[2]US EPA.Review of national ambient air quality standards for carbon monoxide.Federal Register，2011，76(169)：54294-54343.

[3] US EPA.Primary National ambient air quality standard for nitrogen dioxide.Federal Register，2010，75(26)：6474-6537.

[4]US EPA.National ambient air quality standards for ozone.Federal Register，2015，80(206)：65292-65468.

[5] US EPA.National Ambient Air Quality Standards for Particulate Matter，2013，78(10)：3086-3287.

[6]US EPA.Primary National ambient air quality standard for sulfur dioxide.Federal Register，2010，75(119)：35520-35603.

[7] European Commission.Air Quality Standards.http：//ec.europa.eu/environment/air/quality/ standards.htm.

[8] Directive 2008/50/ EC of the European Parliament and of the council on ambient air quality and cleaner air for Europe [S].2008.

[9]丁俊男等.关于环境空气质量评价的一些思考[J].环境监控与预警，2012，4(5)：38-53.

[10]环境保护部大气污染防治欧洲考察团.欧盟大气环境标准体系和环境监测主要做法及空气质量管理经验.环境保护部大气污染防治欧洲考察报告之三.环境与可持续发展，2013，(5)：11-13.

Study on the Method of City Air Quality Attainment Judgment

NING Miao SUN Yamei LIU Wei
(Chinese Academy for Environmental Planning，Beijing 100012)

“13th Five-Year” is the key period to implement city air quality attainment within the prescribed time ruled by Atmospheric Pollution Prevention and Control Law(2015 Revision)，so the judgment method for city air quality attainment is the key problem needed to break through.Basing on the comparison of China's current two kinds of city air quality evaluation methods，and using the experience of Europe and the United States city attainment evaluation，this paper proposes the definition and the judgment method of city air quality attainment.

city air quality；attainment judgment；method

项目资助：国家自然科学基金重点项目“区域空气质量管理机制创新研究”(批准号：71433007)

宁淼，副研究员，博士，主要研究方向为城市复合型大气污染控制技术与政策

孙亚梅，助理研究员，博士，主要研究方向为城市复合型大气污染控制技术与政策

X21

A

1673-288X(2017)01-0154-04

引用文献格式：宁 淼 等.城市大气环境质量达标判定技术方法研究[J].环境与可持续发展，2017，42(1)：154-157.