空氣質量評價研究現狀與展望

艾美榮??

摘要： 通過對當前空氣質量監測、評價標準和評價技術方法等相關研究現狀進行綜述和分析，試圖探索適宜的空氣質量評價方法和技術，以期為迅速而精準地對城市空氣質量進行綜合評價提供科學方法和依據。

關鍵詞： 空氣；質量；監測；標準；評價

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.09.094

空氣環境是人類生存環境的重要組成部分，空氣環境質量與生態系統健康和人居安全息息相關。良好的環境空氣質量也是城市經濟穩定增長和可持續發展的必要條件之一，環境保護和資源利用之間日益激化的矛盾已成為城市發展的阻力，有效保護與科學利用成為促進或制約區域全面協調可持續發展的重要杠桿。隨著社會經濟的高速發展、城鎮化水平不斷提高，資源和能源的大量消耗、機動車保有量的迅速增加，大量有毒有害氣體被排放到空氣環境中，導致空氣環境質量的明顯下降，已對人類賴以生存的生態環境系統造成了嚴重威脅，不僅直接影響著人體的身體健康，也對全球氣候帶來嚴重影響。當今世界普遍關注的溫室效應、酸雨等環境問題，均與大氣污染有直接關系。

隨著對空氣環境質量的關注程度提高，眾多學者開展了對空氣質量的評價研究，大多集中于空氣質量監測、空氣質量評價標準和空氣質量評價技術等方面。

1空氣質量監測指標和技術日漸完善

美國環保局對空氣質量監測的起步比其他國家相對較早，組建并運行了地方空氣監測網絡以和國家空氣監測網絡，主要用于監測環境空氣中的指標污染物，評估環境空氣質量是否已達到國家環境空氣質量標準。目前，地方空氣監測網絡已覆蓋全國，發展至4000多個監測點位。國家空氣監測網絡是從地方空氣監測網絡中選取了代表性點位構成子網絡，目前已包含一千多個環境空氣監測點位。至從20世紀80年代開始，美國環保局啟動對PM10開展監測。1997年，美國環保局頒布了 PM2. 5的環境空氣質量標準，并于1999年將 PM2. 5納入了環境空氣監測指標體系。日本于1968年頒布了《空氣污染控制法》，先行構建了地方空氣質量監測網絡，隨后構建了覆蓋全國區域范圍內的國家監測網絡，建設的覆蓋全國區域范圍的各級監測站形成了立體化監測網絡體系，可實現實時監控環境空氣中的主要污染物濃度及其遷移轉化過程。同時，歐洲大部分國家均已建成了覆蓋歐洲主要區域的跨國區域監測網絡以及國內監測網絡體系，包含城市、鄉村、工業園等不同功能區。東亞地區建立了跨邊界空氣質量監測網絡EANET用于監控區域酸沉降水平，但其監測站點相對偏少，主要用于酸雨的背景監測。

我國的空氣質量監測網絡構建初期主要為大規模建設城市監測站，經過二次調整和逐步優化后構建了由百個城市環境空氣監測站組成的全國空氣質量監測網絡，主要監測項目包含總懸浮顆粒物、氮氧化物和二氧化硫共三項指標。同時，我國開始陸續使用以網格布點實測為基礎的數理統計學方法，通過大氣擴散模型模擬大氣污染物環境濃度分布規律，采用模擬計算與網格布點實測相結合的方法、地基激光雷達掃描和天基衛星遙感反演等最先進的科學技術分析大氣污染物空間分布規律和大氣污染物的遠距離傳輸途徑等方法對區域大氣環境監測點位進行優化布設。 近年來，我國環境空氣質量監測工作迅速發展，全國地州級以上城市先后建成空氣自動監測系統千套以上，各省區和重點城市的監測站點逐步實現聯網。2012年，我國對環境空氣質量標準進行了修訂，國家空氣質量監測聯網的城市數量由113個逐步覆蓋了所有地州級及以上城市，同時監測項目也由原有的三項指標增加到六項指標，基本形成了監測因子完善的全覆蓋國家環境空氣質量監測網絡。目前，我國空氣監測項目的指標相對偏少，也缺少針對特殊地區的特定監測因子和監測要求。

2空氣質量標準和體系調整更新

美國于20世紀70年代最先構建了污染標準指數，該指數將多種污染因子的相關信息在同一個指標體系中進行整合，并通過這一指數的公開發布來引導和指示人們的日常生活行為。美國環境保護署先后公開發布污染標準指數和環境空氣質量指數，以期向公眾提供及時、準確的空氣質量狀況，也為進一步開展環境空氣質量現狀評價、環境空氣質量回顧性評價和環境空氣質量變化趨勢評價，在國際上得到廣泛應用。此后，其他國家也先后構建了適宜于各國自有特色的空氣質量指數并公開發布：英國發布了每日空氣質量指數，澳大利亞先后發布了區域污染指數和澳大利亞新南威爾士州的區域環境空氣質量指數，中國先后發布了環境空氣污染指數和環境空氣質量指數。

我國環境空氣質量標準首次發布于1982年，后于1996年、2000年根據發展的需求先后進行了修訂。2008年，我國再次對現行空氣污染指數提出了修改建議，發布《城市空氣質量日報和預報技術規定》（征求意見稿）以進一步提升指標的代表性和規范性。隨著社會經濟的迅速發展、機動車保有量的不斷增加，環境污染特征也出現了新的變化，臭氧和PM2. 5對環境空氣的影響日益加劇，霧霾和灰霾現象在各地頻頻發生，環境空氣質量受到較大影響，基于此背景，我國繼而頒布實施《環境空氣質量標準》（ GB3095-2012）和《環境空氣質量指數技術規范（試行）》。空氣質量指數取代空氣污染指數，標志著我國大氣環境保護工作由污染物控制階段向環境質量管理和風險控制階段的重點轉變，也成為當前和今后我國環境空氣質量管理和信息發布的重要表現形式。目前，國內外眾多學者我國的環境空氣質量指數的提出進行了大量對比研究，也提出了較好改進建議，為將來的進一步完善提供了科學依據。

3空氣質量評價技術和方法不斷提升

國外環境空氣質量評價特點較為明顯。一是分層次區域評價法。如美國和歐盟大多根據居住區人口數量來設置監測點位數量，開展環境空氣質量評價時則針對單個點開展評價。二是短期達標評價和長期標準限值相結合。如美國、歐盟等國家開展評價時，不但要求年均值滿足相關濃度限值，同時也要求日均值或者小時均值的超標次數滿足相關標準。三是單個監測點位大多以單項污染因子評價為主。如需要進行環境空氣質量綜合評價，則選擇污染最重的因子為代表。四是扣除特殊事件的達標評價。如在進行達標評價時，先行確定消除火山爆發、煙花爆竹、沙塵暴等因素對環境空氣質量達標的影響。目前，較多發達國家對空氣質量的研究己從基于重大環境污染事故研究轉向為滿足人體最舒適感受的環境質量標準，環境質量綜合評價也更關注于在不同條件下對環境質量的變化規律分析。

我國環境空氣質量評價的起步階段、初步規范階段、快速發展階段和綜合達標評價階段，可分別對應環境空氣質量評價的描述表達階段、定性表達階段、定量表達階段和管理服務型發展階段。馮梅等根據淮安市區的實測空氣質量日報數據，采用空氣污染指數法對淮安市區的空氣質量狀況進行評價，并用秩相關系數檢驗法作污染趨勢分析。徐洋以SO2、NO2、PM10為污染因子，采用空氣污染指數和單因子指數分別對泰安市環境空氣量開展現狀評價，并分析了污染特征和變化趨勢以及空氣污染產生的主要原因。王露云對2008-2012年間我國31個主要城市的環境空氣質量分別采用模糊綜合評價法和綜合污染指數評價法開展評價，得出我國31個主要城市不同年份的空氣質量排序和每個城市五年間的空氣質量排序。徐鵬，唐邈等，對重慶市北碚城區和天津市環境空氣監測數據進行了分析，結果表明大氣污染物濃度具有明顯的季節變化。姜波對比分析了2013年哈爾濱市采用新、老兩種標準評價的結果，結果表明，新標準評價系統的評價因子更全面，達標濃度限值更嚴格，評價結果更切合公眾的自身感受。

關于國內外空氣質量模型的研究始于20世紀70年代，至今已有數百個不同的模式。聶邦勝指出國外常用的空氣質量模型包括美國環保局開發的 ISC3模式和 Models-3模式、美國環保局聯合美國氣象學會組建的法規模式改善委員會開發的 AERMOD模式、英國劍橋環境研究中心開發的 ADMS模式，而在國內使用最普遍的模式是由中國氣象科學研究院研究建立的CAPPS。薛文博等對不同時期、不同類別的環境空氣質量模型進行了對比研究，主要包括基本特征及其適用條件，并將國內外典型的環境空氣質量模式概括為法規化中小尺度模型、綜合型區域尺度模型、全球尺度空氣質量模型三種類型。王占山等著重論述了空氣質量模型CMAQ的發展歷程，指出了CMAQ模型大量被應用在國內外各個領域的同時，存在質量不守恒的問題、模型對某些物質的參數設置不合理以及模擬結果存在系統性誤差等不足。

4結論與展望

從目前的研究進展來看，國內外對環境空氣質量評價研究已日趨完善。但隨著社會經濟的高速發展、科技水平的不斷更新、生活水平的逐年提升，人們對環境空氣質量的需求也日益提高，環境空氣質量評價技術和方法也將逐步更新和完善，有待在監測精準度提升、監測指標體系豐富、評價標準完善和評價方法優化方面有新的突破，以滿足相關需要。

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