空气污染指数

    空气污染指数（Air Pollution Index, 简称API）就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式，并分级表征空气污染程度和空气质量状况，适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。
    空气污染指数是根据空气环境质量标准和各项污染物的生态环境效应及其对人体健康的影响来确定污染指数的分级数值及相应的污染物浓度限制值。空气质量周报所用的空气污染指数的分级标准是：（1）空气质量指数（ API）50点对应的污染物浓度为国家空气质量日均值一级标准；（2）API 100点对应的污染物浓度为国家空气质量日均值二级标准；（3）API更高值段的分级对应于各种污染物对人体健康产生不同影响时的浓度限制。
    根据我国空气污染的特点和污染防治重点，目前计入空气污染指数的项目暂定为二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物。随着环境保护工作的深入和监测技术水平的提高，将调整增加其它污染项目，以便更为客观地反映污染状况。

空气污染指数分级标准(试行)

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　2000年4月27日发布

二氧化硫(SO2)

    二氧化硫是无色气体，具有刺激性气味，是大气中几种主要的污染物质之一。
    大气中的二氧化硫主要是人类活动产生的，大部分来自煤和石油的燃烧以及石油炼制等。北京市的二氧化硫主要是燃煤排放的。在采暖期，编布全市的采暖用小煤炉及锅炉等排放出大量的二氧化硫，使得市区大气环境中的二氧化硫浓度相当高。在非采暖期，由于没有采暖用煤，而且市区居民炊事气化率高，因此二氧化硫浓度比较低。1996年全市（含工业、农业、居民生活）煤炭消耗量为2763万吨，二氧化硫排放量为35.31万吨。
    大气中的二氧化硫会刺激人们的呼吸道，减弱呼吸功能，并导致呼吸道抵抗力下降，诱发呼吸道的各种炎症，危害人体健康。二氧化硫还回对许多植物造成危害。二氧化硫及其生成的硫酸雾会腐蚀金属表面，对纸制品、纺织品、皮革制品等造成损伤。二氧化硫的污染还可能形成酸雨，从而给生态系统以及农业、森林、水产资源等带来严重危害。
    为了有效防治二氧化硫等的污染，改善大气环境质量，一要改变燃料构成，推广使用天然气及优质煤；二要继续发展集中供热；三要大力推广节能、脱硫及高效除尘措施。 　

一氧化碳(CO)

    一氧化碳即通常说的“煤气”，是无色、无味、无臭的有毒气体，化学性质较稳定，是大气中几种主要的污染物质之一。
    一氧化碳是由于含碳物质不完全燃烧产生的。城市大气环境中的一氧化碳主要来源于燃煤和机动车排气。一氧化碳是排放量最大的大气污染物，全世界每年人为排放的一氧化碳总量有几亿吨，其中一半以上来自汽车尾气。今年来，由于北京市燃煤量和机动车数量的增加，市区的一氧化碳浓度呈上升趋势。
    一氧化碳能与血液中的血红蛋白结合而形成碳氢血红蛋白，影响血红蛋白的输氧能力，阻碍氧从血液向心肌、脑组织的转移，严重时可使人窒息。当大气中一氧化碳达到一定浓度时，心肌梗塞患者发病率增高，当浓度达到某一更高浓度时，严重心脏病人就会死亡。另外，一氧化碳可参与光化学烟雾形成的反应造成危害。
    防治一氧化碳的污染，首先要改进城市交通运输工具，减少机动车尾气污染；其次，改进燃煤设备、推广适用天然气；其三，扩大绿地面积，增大森林覆盖率。 　

臭氧（O₃）

    环境空气中的臭氧，不是由污染源直接排放的污染物，它是氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物在紫外光照射下，发生化学反应生成的二次污染物，是光化学烟雾污染的主要污染物之一。
    目前，许多国家都把臭氧浓度作为光化学烟雾污染的重要指标来实施监测。
    光化学烟雾指氮氧化物、碳氢化合物等及反应生成的二次污染物臭氧、过乙酰硝酸酯（PAN）、醛类等混合形成的淡兰色烟雾，它具有很强的氧化性和刺激性，它降低能见度，对人体的眼、喉、鼻，对动物、植物、各种材料都由很大的危害。著名的洛杉矶光化学烟雾污染，我国兰州西固石油化工区也发生过光化学烟雾。
    光化学烟雾发生的条件是：石油燃料燃烧排放大量的氮氧化物和碳氢化合物，一定波长（紫外）的光照，天气晴朗、高温、逆温、风力不大。
    北京6--9月臭氧浓度会出现超标，但并未有公认的光化学烟雾污染。
    防止光化学烟雾主要是控制汽车尾气排放，安装尾气净化装置，此外控制工业过程中一次污染物也很重要。 　

氮氧化物（NO_X）

    氮氧化物种类很多，造成大气污染的主要是一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2），因此环境学中的氮氧化物一般就指这二者的总称。
    就全球来看，空气中的氮氧化物主要来源于天然源，但城市大气中的氮氧化物大多来自于燃料燃烧，即人为源，如汽车等流动源，工业窑炉等固定源。
    据计算，各种燃料燃烧产生的氮氧化物量为：
        1吨天然气，6.35公斤
        1吨石油，  9.1-12.3公斤
        1吨煤，    8-9公斤
    而以汽油、柴油为燃料的汽车，尾气中氮氧化物的浓度相当高。在非采暖期，北京市一半以上的氮氧化物来自机动车排放。
    氮氧化物最终会转化成硝酸和硝酸盐，随着降水和降尘从空气中去除。
    它的危害有：深入人体肺部，诱发呼吸道疾病；硝酸是酸雨的原因之一；它与其它污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染。
    北京市目前从防止机动车尾气污染入手，防治措施有强制安装机外净化器；严格控制新车污染；推广使用清洁燃料等等。　

总悬浮颗粒物（TSP）

    总悬浮颗粒物是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100微米的颗粒物。
    总悬浮颗粒物可分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒物是由天然污染源和认为污染源释放到大气中直接造成污染的物质，如：风扬起的灰尘、燃烧和工业烟尘。二次颗粒物是通过某些大气化学过程所产生的微粒，如：二氧化硫转化生成硫酸盐。
    总悬浮颗粒物可按粒径大小和化学成分分类。颗粒物沉积在呼吸道中的位置，取决于粒径大小，在沉积位置上对组织的影响，取决于粒子的化学成分。
    北京市的能耗以煤为主，烟尘主要来自采暖和生产锅炉、大灶茶炉，小煤炉、水泥、白灰、汽车和冶炼。但是，颗粒物浓度变化除与污染源关系密切外，气象变化也有着极大影响。如：风速、大气稳定度、降水量等。从连年监测结果看，每年6-9月平均浓度最低，11月、12月、1月最高，3、4月多风，浓度也较高。
    由于总悬浮颗粒物在大气中悬浮时间长，沉降速度慢，难与彻底自净。减轻污染需增加消烟除尘设施，减少暴露施工和露天堆放垃圾，扩大绿地面积。

可吸入颗粒物（PM₁₀）

　　总悬浮颗粒物是指漂浮在空气中的固态和液态颗粒物的总称，其粒径范围约为0.1-100微米。有些颗粒物因粒径大或颜色黑可以为肉眼所见，比如烟尘。有些则小到使用电子显微镜才可观察到。通常把粒径在10微米以下的颗粒物称为PM₁₀，又称为可吸入颗粒物或飘尘。可吸入颗粒物（PM₁₀）在环境空气中持续的时间很长，对人体健康和大气能见度影响都很大。一些颗粒物来自污染源的直接排放，比如烟囱与车辆。另一些则是由环境空气中硫的氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其它化合物互相作用形成的细小颗粒物，它们的化学和物理组成依地点、气候、一年中的季节不同而变化很大。可吸入颗粒物通常来自在未铺沥青、水泥的路面上行使的机动车、材料的破碎碾磨处理过程以及被风扬起的尘土。
　　可吸入颗粒物被人吸入后，会累积在呼吸系统中，引发许多疾病。对粗颗粒物的暴露可侵害呼吸系统，诱发哮喘病。细颗粒物可能引发心脏病、肺病、呼吸道疾病，降低肺功能等。因此，对于老人、儿童和已患心肺病者等敏感人群，风险是较大的。另外，环境空气中的颗粒物还是降低能见度的主要原因，并会损坏建筑物表面。

　二氧化氮（NO₂）

　　二氧化氮是一种棕红色、高度活性的气态物质。氮氧化物是一氧化氮、二氧化氮及其他氮氧化物的总称，而二氧化氮在臭氧的形成过程中起着重要作用。人为产生的二氧化氮主要来自高温燃烧过程的释放，比如机动车、电厂废气的排放等。家庭用火炉和气炉燃烧也会产生相当量的二氧化氮。
　　短期暴露（比如，少于3小时）可导致已患呼吸道疾病者产生过敏反应、损害肺功能，增加少年儿童（5-12岁）的呼吸道疾病发生率。另外，二氧化氮还是酸雨的成因之一。事实上，二氧化氮所带来的环境效应多种多样，包括：对湿地和陆生植物物种之间竞争与组成变化的影响，大气能见度的降低，地表水的酸化，富营养化（由于水中富含氮、磷等营养物藻类大量繁殖而导致缺氧）以及增加水体中有害于鱼类和其它水生生物的毒素含量。
　　

如何看 空气质量日报

　　现在本报每天向读者公布“北京市市区空气质量日报”，读者刘云生等打来电话，表示看不懂，询问各项污染指数是怎么回事。在此，记者请北京市环境保护监测中心系统室高级工程师赵越同志为大家做详细解答。

　　问：“日报”中各项指标的含义是什么？

　　答：“日报”中涉及了二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、可吸入颗粒物（PM10）、二氧化氮（NO2）和臭氧（O3）五种空气中的污染物。其中，二氧化硫和一氧化碳的主要来源是燃煤。您也许已经注意到了这两项的污染状况采暖期比非采暖期要严重得多；近年城市机动车数量激增，大量的尾气排放是二氧化氮和一氧化碳持续偏高的主要原因；二氧化氮在强光照下光解引起臭氧浓度升高，这又是形成光化学烟雾的基本原因。上面提到的四种污染物都是气态的。可吸入颗粒物是以颗粒形式分散在气流和大气中的污染物质，是总悬浮颗粒物中能用鼻和嘴吸入的那部分颗粒物。颗粒物的组成复杂，其中的粗颗粒主要是由风沙、灰土及机械粉碎的水泥、石灰等自然因素形成的；细颗粒是人为活动的产物，如燃料未完全燃烧形成的炭粒、污染物在空气中由于光化学反应形成的二次污染物气溶胶（如硫酸盐、硝酸盐、铵盐等）。

　　问：什么是空气污染指数？为什么用它能衡量空气质量的优劣？

　　答：空气污染指数（简称API）是世界上许多发达国家和地区用来评估空气质量状况的一种指标。用API表明空气质量可一目了然。

    各种污染物的不同浓度，对环境的影响程度也是不同的。世界各国根据环境和经济状况制定了本国的环境质量标准。中国环境监测总站关于空气质量公报技术规范的分级，正是反映了我国的环境质量标准以及空气质量好坏对人群的影响。

　　上表列出了二氧化硫不同的分级标准，其他污染物也有各自的分级标准。当二氧化硫浓度小于50微克／立方米时，它的污染指数也小于50。举例来说：假如我们用分析仪器测得某个站点某日的二氧化硫日均浓度值为80微克／立方米，那么代入公式计算，它所对应的污染指数是65。又如当日测得的可吸入颗粒物浓度值是200微克／立方米，则它对应的污染指数就是125。每天，我们分别计算出各种污染物的分指数，选出各站点污染分指数（API）中的最大值作为该站的污染指数，这个指数在上表中所对应级别就定义为这个站的空气质量级别，这个最大指数所对应的污染物就是这个站点的主要污染物。假设我们将上述站点的一氧化碳、二氧化氮、臭氧分别计算得出API为62、80、98，那么这个站点该日的空气污染指数取5个值里最大值125，首要污染物是可吸入颗粒物，空气质量是Ⅲ级，属于轻度污染。

　　由上面的计算可以看出，直接测得的浓度值和报出的空气污染指数是分段线性正相关的。API越小、空气质量越好。看级别简单清楚，但是API更详细，比如API等于101和API等于200，都属于Ⅲ级，但实际上101是接近良好的水平，而200是接近中度污染的水平。目前我们采用的办法是各测点报级别，全市报空气污染指数。

　　问：影响空气质量的主要因素是什么？

　　答：主要有两个：一个是污染物质的排放量，再一个就是气象条件。目前政府正在采取多种措施，动员全民，削减污染源的排放。如果是同样的排放，气象条件对空气质量影响最大。天气晴好、日照充足有利于空气对流；风的作用，有利于气态污染物的扩散，降水可使二氧化硫和颗粒物的浓度降低。相反，逆温、静风天气就很容易造成污染物的积累。这也是为什么有的相邻两天空气质量有时二级，有时四级的原因。

　　问：“日报”中的指标对人体有何影响？

答：长期接触污染的空气，会降低人体呼吸系统免疫力，使喉头炎、支气管炎、心肺病的发病率增加。特别是空气中可吸入颗粒物中细粒子的毒性比较大，对健康危害更大。流行病学调查结果表明，细粒子污染严重的地区，居民呼吸道疾病的患病率明显高于其它地区。

摘自1999年6月27日北京日报  

国家环境保护总局同意北京市作为
空气污染指数分级细化试点城市

    国家环境保护总局同意北京市进行空气污染指数分级细化试点, 市政府决定, 近日开始用细化的空气污染指数分级标准评价市区空气质量。
    环境保护的根本目的在于不断提高人民的生活质量, 提供舒适、优美的生活环境。北京市空气质量日报的发布, 使广大群众及时了解环境空气质量状况，加强了对政府实施各个阶段大气污染治理措施的理解和支持, 积极参与改善首都生态环境的各项活动。
    空气质量日报实施以来, 不断有群众和市人大代表提出, 目前空气污染指数级差跨度大, 分级粗, 要求考虑将现有标准再细分一下, 以便能更科学地反映出空气质量实际状况。这种意见是正确的。以二氧化硫为例, 同属于3级, (API)200点的浓度值是(API)101点的4.5倍, 这样大差距的浓度值, 对人体健康的影响肯定是不同的, 都用“3级”来评价, 显然不够准确。即将试行的空气污染指数分级细化标准就较好地解决了这个问题, 更加突出了对特殊人群(如老人、儿童、心脏病病人等)身体健康的关注。国外(如美国、墨西哥等)也有细分的先例。
    细化的空气污染指数分级标准, 保留了原来空气污染指数分为5级的总格局, 只是将其中的3级(污染指数101～200)和4级(污染指数201～300)又细化为3级1(污染指数101～150)、3级2(污染指数151～200)、4级1(污染指数201～250)和4级2(污染指数251～300)四档, 空气质量的描述分别为“轻微污染”、“轻度污染”、“中度污染”和“中度重污染”。
    按照细化的空气污染指数分级标准评价我市空气质量, 更便于广大群众准确了解环境空气质量状况, 增强自我保护意识, 进一步关心环境, 保护环境, 为还京城蓝天作出贡献。

2000年4月27日发布
（相关资料：分级标准及对健康的影响）　

环境空气质量标准

    为能准确地认识和评价空气质量状况和对环境空气污染进行必要的监督管理, 我国陆续制定和颁发了有关环境空气质量标准和空气污染物排放标准。
    我国的环境空气质量标准是根据《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》的规定, 为改善环境空气质量, 防止生态破坏, 创造清洁适宜的环境, 保护人体健康而制定的。

空气质量功能区的分类及执行标准

    我国环境空气质量功能区分为三类。
    一类区为自然保护区、风景名胜区和基它需要特殊保护的地区。执行一级标准。经批准, 北京市已有占全市总面积13.5%的5个自然保护区和20个风景名胜区划入一类区。
    二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。执行二级标准。北京市除一类区的地域外, 其他地区均为二类区。
    三类区为特定工业区。执行三级标准。北京市没有三类区。
    附: 5个自然保护区:
        松山、云蒙山、雾灵山、灵山、百花山
        20个风景名胜区:
        龙庆峡、康西草原、八达岭、十三陵、慕田峪、黑龙潭、京都第一瀑、司马台、古北口、长城、金海湖、龙门涧、小西山、潭拓寺、戒台寺、十渡、上方山、周口店、半壁店、团河行宫。

环境空气质量标准中规定的污染物项目

    我国环境空气质量标准中规定了十个污染物项目, 即二氧化硫、总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物、氮氧化物、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、铅、苯并[a]芘、氟化物。由于北京市环境空气中氟化物污染较轻, 未列入必测项目。除总悬浮颗粒物、铅、苯并[a]芘三项外, 其余污染物的监测已经能够做到连续自动监测了。

国家标准
环境空气质量标准(GB3095-1996)

表：各项污染物的浓度限制

注：（1）适用于城市地区；（2）适用于牧业区和以牧业为主的半农半牧区，蚕桑区；（3）适用于家业和林业区