基于城市環境空氣質量自動化檢測的研究

莊素敏

摘 要：隨著經濟建設的快速發展和生活水平的不斷提高，人們越來越關注城市環境空氣質量。因此，對城市環境空氣質量監測技術的發展作了介紹，并對城市空氣質量日報概念、數據評價、日報數據指標與國準的相關性進行了探討，旨在提高環境空氣監測的質量。

關鍵詞：城市空氣質量；空氣檢測；自動檢測；數據分析

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.12.110

1 城市環境空氣質量監測技術的發展

隨著社會經濟的快速發展，我國城市環境空氣污染特征普遍呈現出由單一煤煙型向復合型轉變的趨勢，霾、光化學煙霧和酸雨等復合型大氣污染日趨嚴重。此外，我國發布的城市環境空氣質量評價結果與公眾的主觀感受存在差異，因此，環保部再次修訂了《環境空氣質量標準》。在2008—2011數次征求民眾的意見后，環保部于2012-02-29頒布了新的《環境空氣質量標準》（GB 3095—2012）。

2 城市空氣質量日報概念及數據評價

2.1 城市空氣質量日報的有關概念

2.1.1 環境空氣質量日報

依據環境空氣質量自動監測系統中各子站連續不斷獲取的實時監測數據，經中心站收集、統計處理后形成當天的空氣質量日報，最終向社會發布。

2.1.2 日報必須監測的內容

根據我國城市污染狀況及現有技術水平，環境監測總站制定并發布了《城市空氣質量日報技術規范》，確定了城市空氣質量日報的監測項目為SO2、NO2、TSP、PM10、O3和CO，日報發布的內容為空氣污染指數、空氣質量級別和質量狀況、首要污染物。

2.1.3 空氣污染指數

在空氣質量日報中，應按規定方法計算各種污染物的分指數，取最大值為該區域或城市的空氣污染指數（API），這主要適用于短期（1 d）的空氣質量評價。

2.1.4 首要污染物

空氣質量日報中的6項污染物的污染分指數最大者為當天的首要污染物。當空氣污染指數為0～50時，空氣質量級別為Ⅰ級。當空氣質量為優時，不評價首要污染物。

2.1.5 空氣質量評價

空氣質量日報采用最大單因子級別法進行空氣污染指數評價。目前，我國采用的空氣污染指數分為五級：空氣污染指數值為0～50時，質量級別為Ⅰ級，空氣質量為優；空氣污染指數值為51～100時，質量級別為Ⅱ級，空氣質量良好；空氣污染指數值為101～200時，質量級別為Ⅲ級，空氣質量為輕度污染；空氣污染指數值為201～300時，質量級別為Ⅳ級，中度污染；空氣污染指數值大于300時，質量級別為Ⅴ級，重度污染。

2.1.6 《環境空氣質量標準》的主要內容

本次《環境空氣質量標準》修訂的主要內容包括5個方面：①根據保護人群對健康的需要，調整了環境空氣功能區分類，將三類區并入二類區，由原來的三區合并為二區；②根據環境空氣污染特征轉變的實際情況，增設了氮氧化物（NOx）、可吸入肺顆粒物（PM2.5）濃度限值和臭氧（O3）小時平均濃度限值，調整了可吸入顆粒物（PM10）、二氧化氮（NO2）、鉛（Pb）和苯并（a）芘（BaP）等污染物的部分取值時間濃度限值；③將環境空氣污染物劃分為基本項目和其他項目，要求基本項目在全國范圍內實施，其他項目由國務院環境保護行政主管部門或省級人民政府根據實際情況確定具體實施方式；④調整了數據統計的有效性和污染物濃度檢出限（CO、Pb、BaP除外）規定，將有效數據要求由50%～ 75%提高至75%～90%；⑤增加了環境空氣中鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、六價鉻（Cr6+）四項污染物的參考濃度限值，并將氟化物濃度限值調整為參考濃度限值。

2.2 監測數據分析與評價

2.2.1 空氣污染指數的導出

將日報監測出的SO2、NO2、TSP、PM10、O3（日最大8 h平均值評價）和CO六個項目污染物的日均濃度值分別代入規定的計算公式，可得出各污染物的分指數（IX），分指數取最大值時為該區域或城市（縣）的空氣污染指數。

2.2.2 實例解析

某市空氣日報共設有5個監測點位，2014-04-05的日報內容如下：2014-04-05的空氣污染指數為43，空氣質量級別為Ⅰ級。監測原始數據統計如表1所示。

該市質量日報數值由表1中的5個點位的均值得出。由于PM10污染指數最大為43，可代表該市當日空氣污染指數，取CPM10=0.043 mg/m3，CXj=0.000 mg/m3，CXj+1=0.050 mg/m3，IXj+1=50，IXj=0，將數值代入后可得IPM10=43，空氣質量為Ⅰ級，不統計首要污染物。

選取該市B點位代表B點位所在區域空氣污染指數，根據日報其指數為58，空氣級別為Ⅱ級，首要污染物為SO2，控制質量描述為良。取CSO2=0.065 mg/m3，CXj=0.050 mg/m3，CXj+1=0.150 mg/m3，IXj+1=50，IXj=100，將數值代入后可得ISO2=57.5。最終取值為58（日報計算中，小數后大于0的值歸入整數）。

2.2.3 日報數據的多變性

日報數據會受多種因素的影響，導致每天各點位區域間每天間或每月間的數據變化較大。如表2所示。

2.2.4 評價原則

在采用空氣質量日報或《環境空氣質量標準》（GB 3095—2012）評價某點位功能區城市的空氣質量級別時，均采用單因子最高（大）級別法，即依照規定的評價項目中級別最高的確定空氣質量級別。

3 日報數據指標與國準的相關性

3.1 Ⅱ級與環境空氣二級標準的關系

Ⅱ級空氣質量與空氣二級標準是不同的概念，它們之間具有一定的關系，極易被混淆。比如，某城市全年日報中的空氣質量均屬Ⅱ級以上天時，其年度環境空氣質量不一定達到了國家二級標準。因此，我們需要認清這兩種概念，即了解日報統計考核是以天為單位統計單元，考核空氣中各種污染物的污染水平；國家Ⅱ級標準用于考核較長時段（通常為1年），其通過污染物年度濃度均值是否均達Ⅱ級標準限值來評價空氣質量狀況的。

3.2 空氣綜合污染指數的應用

空氣綜合污染指數是用來評價空氣質量狀況的重要指標之一。目前，空氣綜合污染指數指空氣中SO2、NO2、TSP、PM2.5、O3和CO的指數之和。各項污染物指數是由其濃度值除以其對應二級標準的年均濃度限值得出的。一般情況下，綜合污染指數越小，空氣質量越好，其數值與空氣質量標準之間的關系復雜，沒有規律性。

4 結束語

綜上所述，區域環境空氣污染問題的頻發已經成為我國現階段急需解決的環境問題。環境空氣質量監測作為環境問題中的重要一環，能為環境空氣質量狀況研究和環境管理決策提供大量、豐富的第一手數據資料，相關工作人員要切實分析日報數據的影響因素，在實踐中積累工作經驗，探尋日報數據的變化規律，從而確保監測數據的準確性和可靠性，為環境管理提供科學依據。

參考文獻

[1]王海瑜，唐俊巖，孫光玲.淺析城市內部空氣質量監測方案的制定與實施[J].環境與生活，2014（04）.

[2]蒲晶晶.淺談環境空氣質量方法監測及主要污染物的影響因素[J].建筑工程技術與設計，2015（19）.

〔編輯：張思楠〕