城市大氣環(huán)境質(zhì)量達標(biāo)判定技術(shù)方法研究

寧 淼 孫亞梅 劉 偉(環(huán)境保護部環(huán)境規(guī)劃院，北京 100012)

城市大氣環(huán)境質(zhì)量達標(biāo)判定技術(shù)方法研究

寧 淼 孫亞梅 劉 偉
(環(huán)境保護部環(huán)境規(guī)劃院，北京 100012)

“十三五”時期是落實《大氣污染防治法》關(guān)于城市大氣環(huán)境質(zhì)量限期達標(biāo)要求的關(guān)鍵期，因此城市大氣環(huán)境質(zhì)量達標(biāo)判定技術(shù)方法是需要突破的關(guān)鍵問題，本文在對比我國現(xiàn)行兩種城市大氣環(huán)境質(zhì)量評價技術(shù)方法的基礎(chǔ)上，借鑒歐美對城市空氣質(zhì)量達標(biāo)評價經(jīng)驗，提出了城市大氣環(huán)境質(zhì)量達標(biāo)的定義及判定技術(shù)方法。

城市大氣環(huán)境質(zhì)量；達標(biāo)判定；技術(shù)方法

“十三五”時期是落實《大氣污染防治法》關(guān)于城市大氣環(huán)境質(zhì)量限期達標(biāo)要求的關(guān)鍵期。對城市實施達標(biāo)管理的第一步是明確大氣環(huán)境質(zhì)量未達標(biāo)城市，因此如何判定城市大氣環(huán)境質(zhì)量達標(biāo)成為實施達標(biāo)管理需要突破的關(guān)鍵技術(shù)。本文結(jié)合城市大氣環(huán)境質(zhì)量限期達標(biāo)規(guī)劃管理的要求，在對比我國現(xiàn)行兩種城市大氣環(huán)境質(zhì)量評價技術(shù)方法的基礎(chǔ)上，借鑒歐美對城市空氣質(zhì)量達標(biāo)評價經(jīng)驗，提出了城市大氣環(huán)境質(zhì)量達標(biāo)的定義及判定技術(shù)方法。

1 我國城市大氣環(huán)境質(zhì)量評價技術(shù)方法比較

1.1 現(xiàn)行評價技術(shù)方法概述

2012年我國更新修訂了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)(以下簡稱新空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))，2013年發(fā)布的《環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱《評價技術(shù)規(guī)范》)是新空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的補充和完善，其以監(jiān)測點位、城市、區(qū)域作為評價單元，在評價時間周期上，兼顧短期和年度長期效應(yīng)，評價指標(biāo)除年均濃度外，還包括日均濃度達標(biāo)率(即日均值百分位數(shù)濃度)統(tǒng)計要求，為地方政府的大氣環(huán)境質(zhì)量管理提供了比較綜合的信息。

《城市環(huán)境空氣質(zhì)量排名技術(shù)規(guī)定》(以下簡稱《排名技術(shù)規(guī)定》)是為落實《大氣污染防治行動計劃》關(guān)于開展城市空氣質(zhì)量排名的相關(guān)要求、強化公眾監(jiān)督出臺的規(guī)范性文件。由于除開展城市環(huán)境空氣質(zhì)量年度排名外，還實施月度、季度、半年度排名，因此其對城市大氣環(huán)境質(zhì)量評價進行簡化處理，對于SO2、NO2、PM10、PM2.5評價，僅采用了年均濃度評價指標(biāo)，未使用日均值百分位數(shù)濃度評價指標(biāo)。《評價技術(shù)規(guī)范》和《排名技術(shù)規(guī)定》雖然使用目的不同，但是在實際運用的過程中導(dǎo)致了城市大氣環(huán)境質(zhì)量評價技術(shù)方法不一致。兩項技術(shù)文件都提出了評價城市空氣質(zhì)量的技術(shù)方法，但是都未明確規(guī)定城市空氣質(zhì)量全面達標(biāo)的定義和判定技術(shù)方法。

1.2 不同評價技術(shù)方法差異性分析

城市達標(biāo)應(yīng)客觀反映城市長期、穩(wěn)定的大氣環(huán)境質(zhì)量狀況，至少采取一年的空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)予以判定，即為“年度環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評價達標(biāo)”。如前所述，《評價技術(shù)規(guī)范》和《排名技術(shù)規(guī)定》對城市空氣質(zhì)量年評價選取的指標(biāo)有所不同，前者針對SO2、NO2、PM10、PM2.5的評價指標(biāo)既包括年均濃度又包括日均值百分位濃度(對日均值達標(biāo)率有要求)，而后者僅考慮了年均濃度指標(biāo)。下文將采取兩套評價指標(biāo)體系對全國338個地級及以上城市的達標(biāo)狀態(tài)進行判定，比較評價結(jié)果的差異性。

依據(jù)2015年338個城市國控監(jiān)測點位監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析城市SO2、NO2、PM10、PM2.5年均濃度超標(biāo)情況與日均值百分位數(shù)濃度超標(biāo)情況的相關(guān)關(guān)系。從圖1可以看出，僅用SO2年均濃度評價，有11個城市SO2超標(biāo)；采用SO2年均濃度與百分位數(shù)濃度雙指標(biāo)評價，有31個城市超標(biāo)。其中，SO2年均濃度達標(biāo)、百分位數(shù)濃度不達標(biāo)的城市主要包括：石家莊市、邢臺市、保定市、陽泉市、長治市、晉城市、運城市、忻州市、赤峰市、鞍山市、本溪市、錦州市、阜新市、通化市、哈爾濱市、萊蕪市、安陽市、白銀市、慶陽市、臨夏回族自治州。

圖1 2015年338城市SO2 日均值百分位超標(biāo)與年均值超標(biāo)關(guān)系

從圖2可以看出，僅用NO2年均濃度評價城市達標(biāo)情況，有62個城市NO2超標(biāo)；采用NO2年均濃度與百分位數(shù)濃度雙指標(biāo)評價，有78個城市超標(biāo)。其中，NO2年均濃度達標(biāo)、百分位數(shù)濃度不達標(biāo)的城市主要包括：運城市、鞍山市、錦州市、綏化市、南通市、金華市、蕪湖市、亳州市、菏澤市、長沙市、咸陽市、渭南市、銀川市、昌吉州、石河子市、五家渠市；NO2年均濃度超標(biāo)、百分位數(shù)濃度達標(biāo)的城市主要包括：包頭市、平頂山市、湘潭市、重慶市、延安市、平?jīng)鍪小?/p>

圖2 2015年338城市NO2 日均值百分位超標(biāo)與年均值超標(biāo)關(guān)系

從圖3可以看出，僅用PM10年均濃度評價城市達標(biāo)情況，有221個城市PM10超標(biāo)；采用PM10年均濃度與百分位數(shù)濃度雙指標(biāo)評價，有229個城市超標(biāo)。其中，PM10年均濃度達標(biāo)、百分位數(shù)濃度不達標(biāo)的城市主要包括：鄂爾多斯市、雞西市、雙鴨山市、大慶市、綏化市、柳州市、桂林市、克拉瑪依市；PM10年均濃度超標(biāo)、百分位數(shù)濃度達標(biāo)的城市主要包括：呂梁市、丹東市、溫州市、金華市、安慶市、阜陽市、宣城市、新余市、長沙市、永州市、湘西州、遵義市。

圖3 2015年338城市PM10日均值百分位超標(biāo)與年均值超標(biāo)關(guān)系

從圖4可以看出，僅用PM2.5年均濃度評價城市達標(biāo)情況，有262個城市PM2.5超標(biāo)；采用PM2.5年均濃度與百分位數(shù)濃度雙指標(biāo)評價，有275個城市超標(biāo)。其中，PM2.5年均濃度達標(biāo)、百分位數(shù)濃度不達標(biāo)的城市主要包括：張家口市、佳木斯市、黃山市、池州市、江門市、茂名市、清遠(yuǎn)市、中山市、云浮市、防城港市、畢節(jié)市、克拉瑪依市、博爾塔拉蒙古自治州；PM2.5年均濃度超標(biāo)、百分位數(shù)濃度達標(biāo)的城市主要包括：呼倫貝爾市、阿拉善盟、贛州市、宜春市、上饒市、廣州市、東莞市、潮州市、揭陽市、保山市、文山州、果洛藏族自治州、海西蒙古族藏族自治州。

圖4 2015年338城市PM2.5日均值百分位超標(biāo)與年均值超標(biāo)關(guān)系

《評價技術(shù)規(guī)范》和《排名技術(shù)規(guī)定》針對全國338個地級及以上城市大氣環(huán)境質(zhì)量的年評價結(jié)果存在一定差異。運用前者方法評價，2015年全國僅有60個城市全面達標(biāo)；運用后者方法評價，全國有73個城市全面達標(biāo)。污染來源的差異導(dǎo)致不同污染物的差異各不相同。其中，對于SO2，兩種達標(biāo)評價方法的結(jié)果差異性最大，這是由于城市大氣SO2濃度主要受到低矮燃煤面源的影響，而SO2年均濃度達標(biāo)、百分位數(shù)濃度不達標(biāo)的城市均為北方采暖和能源結(jié)構(gòu)以煤為主的城市，其SO2日均濃度的季節(jié)性變化較為劇烈，年均濃度通常比日均值百分位數(shù)濃度更容易達標(biāo)；對于PM10，兩種達標(biāo)評價方法的結(jié)果差異性最小，這是由于大氣中PM10的來源廣泛，既有燃煤、工業(yè)過程，又有機動車、揚塵等，其日均濃度變化受季節(jié)性因素影響相對較小，僅出現(xiàn)8個PM10年均濃度達標(biāo)、百分位數(shù)濃度不達標(biāo)的城市，而且多為北方采暖城市或西北受沙塵影響較大的城市。對于NO2和PM2.5而言，由于復(fù)雜的大氣化學(xué)反應(yīng)，污染源一次排放與其大氣濃度變化并非一一對應(yīng)關(guān)系，加之二者污染來源十分廣泛，導(dǎo)致日均濃度波動的因素十分復(fù)雜，各地城市均有可能發(fā)生年均濃度達標(biāo)、百分位數(shù)濃度不達標(biāo)的現(xiàn)象。

2 歐美空氣質(zhì)量評價技術(shù)

我國在制定《評價技術(shù)規(guī)范》時，考慮了我國的國情，為推動城市大氣環(huán)境質(zhì)量的逐步改善，并與傳統(tǒng)評價方法保持一致和可比性，在城市大氣環(huán)境質(zhì)量評價的技術(shù)方法與國際通行做法有所差異。

2.1 美國環(huán)境空氣質(zhì)量評價方法

美國城市大氣環(huán)境質(zhì)量評價方法概括來說有以下鮮明特征：

第一，空氣質(zhì)量達標(biāo)評價主要針對各單項污染物進行，當(dāng)多種污染因子評價時均超標(biāo)時，分別制定州實施計劃在規(guī)定的期限內(nèi)達標(biāo)。

第二，空氣質(zhì)量達標(biāo)評價主要針對各監(jiān)測點位開展，區(qū)域內(nèi)某項污染物的達標(biāo)是指該區(qū)域內(nèi)所有監(jiān)測點位的污染物濃度均達標(biāo)(即污染最高的點須達標(biāo))。在進行達標(biāo)評價時，而在進行變化趨勢分析時則會使用監(jiān)測點位濃度的平均值等統(tǒng)計量。

第三，對SO2、NO2、PM10、PM2.5等具有長期暴露影響的污染因子，其達標(biāo)的統(tǒng)計要求用近三年的滑動平均值，以表征空氣質(zhì)量長期、穩(wěn)定的達標(biāo)狀態(tài)，如表1所示。

表1 美國環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中達標(biāo)統(tǒng)計要求

2.2 歐盟環(huán)境空氣質(zhì)量評價方法

歐盟空氣質(zhì)量評價方法具有以下特點：

第一，依據(jù)空氣質(zhì)量中的各項限值標(biāo)準(zhǔn)，采用單因子評價法，進行單項污染物評價，以污染最嚴(yán)重的點位代表該區(qū)域或城市群的空氣質(zhì)量狀況。在評價污染物是否超標(biāo)時，考慮了污染物是否在允許超標(biāo)的小時數(shù)或天數(shù)內(nèi)。

第二，歐盟非常注重大氣污染對暴露人口的影響，在數(shù)據(jù)處理上進行暴露人口加權(quán)計算。2011年，有1，046 個PM2.5和2，781個PM10監(jiān)測站向中央歐洲空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)庫報告數(shù)據(jù)。已經(jīng)利用監(jiān)測數(shù)據(jù)計算歐洲地區(qū)人口加權(quán)PM接觸量。在2011年，PM10人口加權(quán)接觸劑量為22.1μg/m3(2007年為26.2μg/m3)，PM2.5人口加權(quán)接觸劑量為15.9μg/m3(與2007年為16.3μg/m3)。

第三，O3在達標(biāo)評價方法上采取三年滑動平均，以避免氣候變化等非人為因素影響，如表2所示。

表2 歐盟空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中達標(biāo)統(tǒng)計要求

3 結(jié) 論

城市達標(biāo)從評價項目上，須全面涵蓋SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5等6項反映不同人體和生態(tài)系統(tǒng)健康風(fēng)險影響、且城市間可比的基本評價項目；從評價時段來看，城市達標(biāo)應(yīng)客觀反映城市長期、穩(wěn)定的大氣環(huán)境質(zhì)量狀況，至少采取一年的空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)予以判定；從評價指標(biāo)來看，應(yīng)兼顧長期暴露和短期暴露兩類健康風(fēng)險，涵蓋SO2年均值、SO2日均值第98百分位數(shù)，NO2年均值、NO2日均值第98百分位數(shù)，PM10年均值、PM10日均值第97百分位數(shù)，PM2.5年均值、PM2.5日均值第97百分位數(shù)，CO日均值第95 百分位數(shù)和O3日最大8小時滑動平均值的90百分位數(shù)等10項評價指標(biāo)；從評價方法來看，城市達標(biāo)的判定，應(yīng)采取多個污染項目的綜合評價，即所城市所有評價指標(biāo)均達標(biāo)，才能稱之達標(biāo)。簡而言之，城市達標(biāo)是全要素、全指標(biāo)、長期穩(wěn)定的達標(biāo)。

我國在制定《評價技術(shù)規(guī)范》時，考慮了我國的國情，為推動城市大氣環(huán)境質(zhì)量的逐步改善，并與傳統(tǒng)評價方法保持一致和可比性，在城市大氣環(huán)境質(zhì)量評價的技術(shù)方法與國際通行做法有所差異。美國對SO2、NO2、PM10、PM2.5等具有長期暴露影響的污染因子，其達標(biāo)的統(tǒng)計要求用近三年的滑動平均值，以表征空氣質(zhì)量長期、穩(wěn)定的達標(biāo)狀態(tài)。歐盟對于O3在達標(biāo)評價方法上采取三年滑動平均，以避免氣候變化等非人為因素影響。此外，歐盟等發(fā)達國家空氣質(zhì)量達標(biāo)評價是針對各監(jiān)測點位開展，區(qū)域內(nèi)某項污染物的達標(biāo)是指該區(qū)域內(nèi)所有監(jiān)測點位的污染物濃度均達標(biāo)，區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測點位濃度通常不進行空間平均，而在進行變化趨勢分析時則會使用監(jiān)測點位濃度的平均值等統(tǒng)計量。滑動平均、點位評價等國際通行做法推動了城市大氣環(huán)境管理更加注重長期效果和空間的全覆蓋，是未來我國城市大氣環(huán)境管理和評價的必然趨勢，建議在監(jiān)測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)具備的條件下，選擇部分城市進行試點，或適時修訂《評價技術(shù)規(guī)范》、全面實施。

[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.關(guān)于環(huán)境空氣質(zhì)量評價的一些思考[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2012，4(5)：38-53.

[10]環(huán)境保護部大氣污染防治歐洲考察團.歐盟大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系和環(huán)境監(jiān)測主要做法及空氣質(zhì)量管理經(jīng)驗.環(huán)境保護部大氣污染防治歐洲考察報告之三.環(huán)境與可持續(xù)發(fā)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

項目資助：國家自然科學(xué)基金重點項目“區(qū)域空氣質(zhì)量管理機制創(chuàng)新研究”(批準(zhǔn)號：71433007)

寧淼，副研究員，博士，主要研究方向為城市復(fù)合型大氣污染控制技術(shù)與政策

孫亞梅，助理研究員，博士，主要研究方向為城市復(fù)合型大氣污染控制技術(shù)與政策

X21

A

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

引用文獻格式：寧 淼 等.城市大氣環(huán)境質(zhì)量達標(biāo)判定技術(shù)方法研究[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(1)：154-157.