城市大氣環境質量達標判定技術方法研究

寧 淼 孫亞梅 劉 偉(環境保護部環境規劃院，北京 100012)

城市大氣環境質量達標判定技術方法研究

寧 淼 孫亞梅 劉 偉
(環境保護部環境規劃院，北京 100012)

“十三五”時期是落實《大氣污染防治法》關于城市大氣環境質量限期達標要求的關鍵期，因此城市大氣環境質量達標判定技術方法是需要突破的關鍵問題，本文在對比我國現行兩種城市大氣環境質量評價技術方法的基礎上，借鑒歐美對城市空氣質量達標評價經驗，提出了城市大氣環境質量達標的定義及判定技術方法。

城市大氣環境質量；達標判定；技術方法

“十三五”時期是落實《大氣污染防治法》關于城市大氣環境質量限期達標要求的關鍵期。對城市實施達標管理的第一步是明確大氣環境質量未達標城市，因此如何判定城市大氣環境質量達標成為實施達標管理需要突破的關鍵技術。本文結合城市大氣環境質量限期達標規劃管理的要求，在對比我國現行兩種城市大氣環境質量評價技術方法的基礎上，借鑒歐美對城市空氣質量達標評價經驗，提出了城市大氣環境質量達標的定義及判定技術方法。

1 我國城市大氣環境質量評價技術方法比較

1.1 現行評價技術方法概述

2012年我國更新修訂了《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)(以下簡稱新空氣質量標準)，2013年發布的《環境空氣質量評價技術規范》(以下簡稱《評價技術規范》)是新空氣質量標準的補充和完善，其以監測點位、城市、區域作為評價單元，在評價時間周期上，兼顧短期和年度長期效應，評價指標除年均濃度外，還包括日均濃度達標率(即日均值百分位數濃度)統計要求，為地方政府的大氣環境質量管理提供了比較綜合的信息。

《城市環境空氣質量排名技術規定》(以下簡稱《排名技術規定》)是為落實《大氣污染防治行動計劃》關于開展城市空氣質量排名的相關要求、強化公眾監督出臺的規范性文件。由于除開展城市環境空氣質量年度排名外，還實施月度、季度、半年度排名，因此其對城市大氣環境質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，未使用日均值百分位數濃度評價指標。《評價技術規范》和《排名技術規定》雖然使用目的不同，但是在實際運用的過程中導致了城市大氣環境質量評價技術方法不一致。兩項技術文件都提出了評價城市空氣質量的技術方法，但是都未明確規定城市空氣質量全面達標的定義和判定技術方法。

1.2 不同評價技術方法差異性分析

城市達標應客觀反映城市長期、穩定的大氣環境質量狀況，至少采取一年的空氣質量監測數據予以判定，即為“年度環境空氣質量綜合評價達標”。如前所述，《評價技術規范》和《排名技術規定》對城市空氣質量年評價選取的指標有所不同，前者針對SO2、NO2、PM10、PM2.5的評價指標既包括年均濃度又包括日均值百分位濃度(對日均值達標率有要求)，而后者僅考慮了年均濃度指標。下文將采取兩套評價指標體系對全國338個地級及以上城市的達標狀態進行判定，比較評價結果的差異性。

依據2015年338個城市國控監測點位監測數據，分析城市SO2、NO2、PM10、PM2.5年均濃度超標情況與日均值百分位數濃度超標情況的相關關系。從圖1可以看出，僅用SO2年均濃度評價，有11個城市SO2超標；采用SO2年均濃度與百分位數濃度雙指標評價，有31個城市超標。其中，SO2年均濃度達標、百分位數濃度不達標的城市主要包括：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 日均值百分位超標與年均值超標關系

從圖2可以看出，僅用NO2年均濃度評價城市達標情況，有62個城市NO2超標；采用NO2年均濃度與百分位數濃度雙指標評價，有78個城市超標。其中，NO2年均濃度達標、百分位數濃度不達標的城市主要包括：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、百分位數濃度達標的城市主要包括：包頭市、平頂山市、湘潭市、重慶市、延安市、平涼市。

圖2 2015年338城市NO2 日均值百分位超標與年均值超標關系

從圖3可以看出，僅用PM10年均濃度評價城市達標情況，有221個城市PM10超標；采用PM10年均濃度與百分位數濃度雙指標評價，有229個城市超標。其中，PM10年均濃度達標、百分位數濃度不達標的城市主要包括：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、百分位數濃度達標的城市主要包括：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日均值百分位超標與年均值超標關系

從圖4可以看出，僅用PM2.5年均濃度評價城市達標情況，有262個城市PM2.5超標；采用PM2.5年均濃度與百分位數濃度雙指標評價，有275個城市超標。其中，PM2.5年均濃度達標、百分位數濃度不達標的城市主要包括：張家口市、佳木斯市、黃山市、池州市、江門市、茂名市、清遠市、中山市、云浮市、防城港市、畢節市、克拉瑪依市、博爾塔拉蒙古自治州；PM2.5年均濃度超標、百分位數濃度達標的城市主要包括：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日均值百分位超標與年均值超標關系

《評價技術規范》和《排名技術規定》針對全國338個地級及以上城市大氣環境質量的年評價結果存在一定差異。運用前者方法評價，2015年全國僅有60個城市全面達標；運用后者方法評價，全國有73個城市全面達標。污染來源的差異導致不同污染物的差異各不相同。其中，對于SO2，兩種達標評價方法的結果差異性最大，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、百分位數濃度不達標的城市均為北方采暖和能源結構以煤為主的城市，其SO2日均濃度的季節性變化較為劇烈，年均濃度通常比日均值百分位數濃度更容易達標；對于PM10，兩種達標評價方法的結果差異性最小，這是由于大氣中PM10的來源廣泛，既有燃煤、工業過程，又有機動車、揚塵等，其日均濃度變化受季節性因素影響相對較小，僅出現8個PM10年均濃度達標、百分位數濃度不達標的城市，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，由于復雜的大氣化學反應，污染源一次排放與其大氣濃度變化并非一一對應關系，加之二者污染來源十分廣泛，導致日均濃度波動的因素十分復雜，各地城市均有可能發生年均濃度達標、百分位數濃度不達標的現象。

2 歐美空氣質量評價技術

我國在制定《評價技術規范》時，考慮了我國的國情，為推動城市大氣環境質量的逐步改善，并與傳統評價方法保持一致和可比性，在城市大氣環境質量評價的技術方法與國際通行做法有所差異。

2.1 美國環境空氣質量評價方法

美國城市大氣環境質量評價方法概括來說有以下鮮明特征：

第一，空氣質量達標評價主要針對各單項污染物進行，當多種污染因子評價時均超標時，分別制定州實施計劃在規定的期限內達標。

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

第三，對SO2、NO2、PM10、PM2.5等具有長期暴露影響的污染因子，其達標的統計要求用近三年的滑動平均值，以表征空氣質量長期、穩定的達標狀態，如表1所示。

表1 美國環境空氣質量標準中達標統計要求

2.2 歐盟環境空氣質量評價方法

歐盟空氣質量評價方法具有以下特點：

第一，依據空氣質量中的各項限值標準，采用單因子評價法，進行單項污染物評價，以污染最嚴重的點位代表該區域或城市群的空氣質量狀況。在評價污染物是否超標時，考慮了污染物是否在允許超標的小時數或天數內。

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

第三，O3在達標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 歐盟空氣質量標準中達標統計要求

3 結 論

城市達標從評價項目上，須全面涵蓋SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5等6項反映不同人體和生態系統健康風險影響、且城市間可比的基本評價項目；從評價時段來看，城市達標應客觀反映城市長期、穩定的大氣環境質量狀況，至少采取一年的空氣質量監測數據予以判定；從評價指標來看，應兼顧長期暴露和短期暴露兩類健康風險，涵蓋SO2年均值、SO2日均值第98百分位數，NO2年均值、NO2日均值第98百分位數，PM10年均值、PM10日均值第97百分位數，PM2.5年均值、PM2.5日均值第97百分位數，CO日均值第95 百分位數和O3日最大8小時滑動平均值的90百分位數等10項評價指標；從評價方法來看，城市達標的判定，應采取多個污染項目的綜合評價，即所城市所有評價指標均達標，才能稱之達標。簡而言之，城市達標是全要素、全指標、長期穩定的達標。

我國在制定《評價技術規范》時，考慮了我國的國情，為推動城市大氣環境質量的逐步改善，并與傳統評價方法保持一致和可比性，在城市大氣環境質量評價的技術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，其達標的統計要求用近三年的滑動平均值，以表征空氣質量長期、穩定的達標狀態。歐盟對于O3在達標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，歐盟等發達國家空氣質量達標評價是針對各監測點位開展，區域內某項污染物的達標是指該區域內所有監測點位的污染物濃度均達標，區域內的監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測點位濃度的平均值等統計量。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境管理和評價的必然趨勢，建議在監測數據基礎具備的條件下，選擇部分城市進行試點，或適時修訂《評價技術規范》、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.關于環境空氣質量評價的一些思考[J].環境監控與預警，2012，4(5)：38-53.

[10]環境保護部大氣污染防治歐洲考察團.歐盟大氣環境標準體系和環境監測主要做法及空氣質量管理經驗.環境保護部大氣污染防治歐洲考察報告之三.環境與可持續發展，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：國家自然科學基金重點項目“區域空氣質量管理機制創新研究”(批準號：71433007)

寧淼，副研究員，博士，主要研究方向為城市復合型大氣污染控制技術與政策

孫亞梅，助理研究員，博士，主要研究方向為城市復合型大氣污染控制技術與政策

X21

A

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

引用文獻格式：寧 淼 等.城市大氣環境質量達標判定技術方法研究[J].環境與可持續發展，2017，42(1)：154-157.