典型城市公眾感受與空氣污染指數的相關關系

段菁春，薛志鋼，柴發合，曾燕君，徐 鋒，吳愛冬，胡晏玲

1.中國環境科學研究院，北京 100012

2.廣州市環境監測中心站，廣東 廣州 510030

3.烏魯木齊市環境監測中心站，新疆 烏魯木齊 830000

典型城市公眾感受與空氣污染指數的相關關系

段菁春1，薛志鋼1，柴發合1，曾燕君2，徐 鋒3，吳愛冬2，胡晏玲3

1.中國環境科學研究院，北京 100012

2.廣州市環境監測中心站，廣東 廣州 510030

3.烏魯木齊市環境監測中心站，新疆 烏魯木齊 830000

針對現行空氣污染指數與實際人體感受可能存在較大差距的問題，分別在廣州和烏魯木齊進行了為期一年的問卷調查.結果表明:公眾主觀環境空氣質量評價(PSI)為良和輕微污染對應的API分別為43和99(廣州)，75和179(烏魯木齊)，但較弱的相關關系表明，現行包含3項污染物指標的API尚不能完全體現公眾的主觀感受;公眾健康綜合感受(PHI)惡化對應的API區間廣州約為API＞60，烏魯木齊則為API＞100;廣州PSI的主要影響因素是PHI和能見度，而在烏魯木齊則為ρ(SO2)，ρ(NO2)，ρ(PM10)和PHI;建議將能見度，O3和PM2.5納入API或環境空氣質量評價.

空氣污染指數;公眾感受;灰霾;PM2.5;能見度

Abstract:In order to investigate the possible differences between existing API and actual public sentiment，a questionnaire was designed to measure the subjective public health sentiment and objective public health condition for a period of one year in Guangzhou and Urumqi.The results from the public subjective index(PSI)suggest that good and slightly polluted ambient air quality correspond to API values of 43 and 99 in Guangzhou，and 75 and 179 in Urumqi，respectively.The weak correlation between PSI and API indicates that the API implemented now in China，including only three pollutants，cannot adequately represent subjective public sentiment.The negative effects on comprehensive public health index(PHI)were found to occur when the API was higher than about 60 in Guangzhou and 100 in Urumqi.The main factors affecting PSI are PHI and visibility in Guangzhou，and mass concentrations of SO2，NO2and PM10and PHI in Urumqi.It is suggested to bring visibility and O3and PM2.5into API and ambient air quality evaluation.

Keywords:air pollution index;public sentiment;haze;PM2.5;visibility

空氣污染指數(Air Pollution Index，API)是一種反映和評價空氣質量的方法，將常規監測的幾種空氣污染物的濃度簡化成為單一的概念性數值形式，并分級表征空氣質量狀況與空氣污染的程度，其結果簡明直觀，使用方便，適用于表示城市的短期空氣質量狀況和變化趨勢，有利于普通公眾了解空氣環境質量的優劣.同時，API也存在僅體現主要污染物污染程度，但不能體現多種污染物同時超標的缺點［1］.

國際上很多國家都開展了空氣質量報告工作.美國用空氣質量指數(Air Quality Index，AQI)，共包括O3，顆粒物，CO，SO2和NO25種污染物.而我國將API(0～500)分為優、良、輕微污染、輕度污染、中度污染、中度重污染和重污染等級別，僅涉及SO2，NO2和 PM103種污染物，并且僅有API對人體健康的總體影響，并未區分不同污染物的健康影響.近年來，隨著二次污染物 O3和細粒子(PM2.5)污染加劇，大氣能見度不斷降低，傳統的空氣污染指數預報與實際人體感受存在較大差距［2］.

國內外已有許多針對API改進的研究［3-5］，但針對我國現有的空氣污染指數與實際人體感受可能存在較大差距的問題研究有限，筆者以廣州和烏魯木齊為典型城市，針對市民的主觀健康感受及客觀健康狀況進行為期1年的問卷調查，以期為建立能客觀、準確反映污染狀況的空氣污染指數指標體系和計算方法提供科學依據.

1 研究方法

1.1 調查問卷設計

調查問卷包括基本信息表和每日調查表.基本信息表用于被調查對象的篩選，方便被調查對象對比每日調查中身體感受和環境感受等與調查前的改善或惡化傾向.每日調查表包含被調查對象的日常活動、身體感受、環境感受和身體狀況四大項.其中日常活動包括飲酒量、吸煙量、戶外活動及運動量;身體感受包括呼吸系統、心血管系統及眼部感受;環境感受包括空氣質量狀況對被調查對象心情和出行等影響的主觀感受;身體狀況包括被調查對象生病就醫及費用情況.調查周期為365 d，廣州為2009年4月19日—2010年4月18日，烏魯木齊為2009年5月19日—2010年5月18日.

1.2 調查對象選取

首先選取200名志愿人群發放調查問卷——基本信息表，了解志愿者健康狀況、病史和職業等信息.然后從中選取50名志愿人員作為被調查對象.被調查對象的挑選原則包括:男女人數大體相當、少量有哮喘及哮喘病史者、少量高血壓患者、年齡分布均勻、剔除可能的職業病患者、生活規律、居住區域分布合理、對環境保護有參與積極性.

1.3 調查質量保證與控制

調查開始前召集所有調研對象進行短期培訓，使每個對象清楚了解填表方法及每一選項的意義.與被調研對象進行溝通，如發現選項有歧義，及時進行完善.調查工作采用小組成員負責制的形式，每人負責一定數量的被調查對象.小組成員對被調查對象進行填表輔導，并督促提醒回收表格.

問卷收集采用郵寄和電子信件2種形式.采用郵寄方式的每月發放當月的問卷給調查對象.問卷應直接裝入信封中，并采用已付費方式，方便調查對象郵寄.問卷要求被調查人在24 h內寄出，以保證填寫質量.收集的表格及時進行整理，并進行初步分析，及時發現存在的問題并予以解決.

1.4 城市選取及數據收集

以廣州和烏魯木齊為典型城市，其中廣州代表灰霾高發及高濕度南方地區城市［6-9］，烏魯木齊則代表煤煙型高污染的北方城市［10-11］.共收集問卷36 500份，同時通過2個城市環境監測中心站收集問卷調查期間的ρ(O3)，ρ(PM10)，ρ(PM2.5)，ρ(CO)，ρ(SO2)和ρ(NO2)，并自行在相關站點監測能見度.

2 結果與討論

2.1 公眾主觀環境空氣質量評價指數與API的相關關系

公眾主觀環境空氣質量評價指數(Public Subjective Index，PSI)是將問卷中“您認為今天是否為污染天氣?”的調查結果按優、良、輕微污染和嚴重污染分別賦值1，2，3和4，再取平均值得到.圖1反映了廣州和烏魯木齊PSI與現行API的相關關系.由圖1可知，現行API與PSI呈一定正相關.

根據二者相關的線性方程，在廣州PSI為良(評價值取2)和輕微污染(評價值為3)時對應的API分別為43和99，而在烏魯木齊則分別為75和179.這表明在廣州公眾對環境空氣質量的評價要求較API高，而在烏魯木齊公眾對環境空氣質量的評價要求低于API.

廣州PSI與API的R2=0.201 5，呈中等偏弱的相關關系，表明影響公眾主觀環境空氣質量評價的因素可能較多，包括:①現行API未體現公眾關心的灰霾(能見度)問題;② 公眾評價主要基于日間感受，而API則反映的是前一日午時到當日午時的污染狀況，二者存在時間偏差;③ 尚有影響公眾評價的其他因子未計入API(如 PM2.5和 O3等);④全年廣州多數時間API為0～100，公眾敏感性不足也可能是造成相關性下降的原因之一.在烏魯木齊，雖然PSI與API的R2=0.472 8，呈較強相關關系，但在API高值區間偏離線性趨勢，可能的原因包括:① 公眾對高污染事件認識不足，敏感性下降;②API反映的時間區間與公眾感受的評價區間不一致.

圖1 PSI與API的相關關系Fig.1 Correlation between PSI and API

2.2 公眾健康綜合指數與API的相關關系

公眾健康綜合指數(Public Health Index，PHI)是指在當日環境空氣質量條件下，公眾發生鼻、咽喉、肺及氣管、心血管系統、眼睛感受發生惡化或改善情況的反映，問卷調查結果按大幅改善、改善、基本一致、惡化和嚴重惡化分級，并分別賦值1，2，3，4和5，取各城市每日50份問卷的平均值，其中PHI＜3為改善，PHI＞3為惡化.

PHI可能與環境空氣質量有關［12-13］，此外，也可能與流行病如感冒等集中暴發，氣象條件如高溫和寒潮的突然發生有關，同時，環境空氣質量對公眾健康的影響也可能存在一定的時滯性［14］.因此該研究中PHI與API并不存在明顯線性相關關系.盡管如此，采用7 d移動平均值消除API與PHI反映的時間區間不一致及減小曲線波動后，從圖2仍可以看出，不論在廣州還是烏魯木齊，PHI惡化均出現在11月—翌年3月的高污染時段.從圖2還可以看出，在廣州，PHI惡化大約對應于API＞60，而在烏魯木齊則對應于API＞100.中國環境監測總站2001年發布的《城市空氣質量預報技術規定(暫行)》［15］指出，API在100以下可正常活動，100～200長期接觸，易感人群出現癥狀，大于200則健康人群出現癥狀.這與烏魯木齊市PHI所反映的健康影響較一致，但在廣州，API＜100時仍可能對公眾產生健康影響.

2.3 公眾主觀環境空氣質量評價指數(PSI)影響因素

PSI可能與多種影響因素有關，表1列出了PSI與影響因素的相關系數.從表1可知，在廣州影響PSI的主要影響因素按相關系數大小分別為PHI，能見度，ρ(PM10)，ρ(NO2)和ρ(SO2).PHI雖然與大氣環境質量有一定關系，但可能更多地受流行病如感冒等集中暴發，氣象條件如高溫和寒潮的突然發生的影響.能見度下降是灰霾的主要表現形式之一，該研究中廣州能見度與PSI較好的線性關系表明能見度下降也是近年來珠江三角洲地區公眾感受與API不一致的主要原因之一.在廣州公眾對直接的污染物濃度并不敏感，這與廣州主要污染物質量濃度相對較低以及污染物監測的時間區間與公眾感受的評價區間不一致有關.

PSI與各相關因素的相關系數在2個城市有較大差別.在烏魯木齊，PSI的主要影響因素按相關系數大小排序分別為ρ(SO2)，ρ(NO2)，ρ(PM10)和PHI.這表明，烏魯木齊公眾對環境空氣質量的判斷主要基于直接的煤煙型污染物，PHI也會對判斷產生一定的影響.

O3是對人體健康產生危害的重要污染物之一.但從表1可知，PSI在廣州與最大小時ρ(O3)呈負相關關系，而在烏魯木齊則沒有明顯相關關系，表明公眾無法對O3污染作出正確判斷.

圖2 PH I與API的關系Fig.2 Relationship between PHI and API

表1 PSI與影響因素的相關關系Table 1 Correlation between PSI and related factors

2.4 公眾感受與API的關系存在地域差別的原因

PSI和PHI與API的關系及PSI的影響因素在廣州和烏魯木齊均存在明顯差異.原因可能有兩方面:①廣州和烏魯木齊PHI均是PSI的主要影響因素之一.由于大氣細粒子更容易進入人體肺部深處，故 PM2.5對人體健康的危害遠高于PM10.監測數據表明，研究期間廣州ρ(PM2.5)占ρ(PM10)的比例平均為68%，而據報道，烏魯木齊ρ(PM2.5)占ρ(PM10)的比例約為55%［16］.這也就是說當顆粒物為首要污染物時，API相同下，廣州的大氣污染對人體的危害高于烏魯木齊，從而導致廣州的PHI較烏魯木齊對API更敏感，進而影響PSI.②廣州能見度是影響PSI的重要因素之一.由于相對濕度增加會強化顆粒物的消光作用［17-18］，廣州常年的高濕環境是大氣能見度降低的主要原因［19-20］.這也就是說當顆粒物為首要污染物時，相同API下，廣州的能見度明顯低于烏魯木齊，導致廣州市民對API更敏感.圖3為研究期間廣州市不同相對濕度條件下能見度與API的關系，從圖3可知，相同API條件下，高相對濕度會明顯降低能見度.

圖3 不同相對濕度條件下能見度與API的關系Fig.3 Relationship between visibility and API under different relative humidity

2.5API評價方法修訂建議

a.公眾評價主要基于日間感受，但現行API反映的是前一日午時到當日午時的污染狀況，因此，宜將API計算的時間區間調整為當日00:00—23:00，以能與公眾感受一致.

b.近年來灰霾導致我國東部主要城市群能見度大幅下降，引起媒體及公眾的普遍關注.但現有指標不能完全反映能見度變化，特別是在高相對濕度的情況下，因此在空氣質量評價中，應增加體現能見度和灰霾的指標.

c.近年來近地面O3污染在我國主要城市日漸突出，盡管公眾對 O3不能準確感受，但考慮其對人體健康的重要影響應將其納入API.

d.開展 PM2.5環境基準研究，確定閾值，盡快制定PM2.5的環境空氣質量標準，并將其納入API中，以準確反映大氣細粒子對人體健康的影響.

3 結論

a.PSI為良和輕微污染對應于現行API分別為43和99(廣州)，75和179(烏魯木齊).這表明在廣州公眾對環境空氣質量的評價要求較現行API高，而烏魯木齊公眾對環境空氣質量的評價要求低于現行API.

b.廣州健康綜合感受為惡化的區間約為API＞60，而在烏魯木齊則為API＞100的區間.這表明現行API雖然尚能反映大氣污染對人體健康的影響，但存在明顯地域差別.

c.在廣州影響PSI的主要影響因素按相關系數大小分別為PHI，能見度，ρ(PM10)和ρ(NO2);在烏魯木齊影響PSI的主要影響因素按相關系數大小分別為ρ(SO2)，ρ(NO2)和ρ(PM10)和PHI.

d.公眾感受與API的關系存在地域差別的原因可能是顆粒物中細粒子(PM2.5)占 PM10比例不同，以及不同相對濕度下能見度差別較大所致.

e.建議對現有的API評價方法進行修訂，新的API應將計算的時間區間調整為當日00:00—23:00，同時將O3和PM2.5納入API，增加反映能見度的指標.

致謝:廣州市環境監測中心站和烏魯木齊市環境監測中心站協助項目組針對市民的主觀健康感受及客觀健康狀況開展了為期1年的問卷調查，2個城市的100名志愿者積極配合該研究的調查工作，在此表示感謝!感謝中國環境科學研究院劉妍在數據收集與處理方面的支持!

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Corre lation between Pub lic Sentim ent and Air Po llution Index in Two Typica l Cities in China

DUAN Jing-chun1，XUE Zhi-gang1，CHAI Fa-he1，ZENG Yan-jun2，XU feng3，WU Ai-dong2，HU Yan-ling3

1.Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Bejing 100012，China
2.Guangzhou Environmental Monitoring Center，Guangzhou 510030，China
3.Urumqi Environmental Monitoring Center，Urumqi 830000，China

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1001-6929(2011)02-0133-06

2010-07-14

2010-09-01

國家環保公益性行業科研專項(200709005);中央級公益性科研院所基本科研業務專項(2007KYYW 07)

段菁春(1974-)，男，山西太原人，副研究員，博士，主要從 事 大 氣 污 染 控 制 及 管 理 研 究，duanjc@craes.org.cn.