环境空气质量知识手册

  发布时间:2012-12-21

目 录

一、环境空气质量标准1

二、银川市空气质量自动监测系统1

三、环境空气质量监测信息发布3

四、空气质量常识4

五、环境空气质量指数(AQI)与健康指引11


一、环境空气质量标准

我国在1982年制定了《大气环境质量标准》(GB3095-82),污染物项目只有6项,1996年进行了一次修订,改名为《环境空气质量标准》(GB3095-1996),污染物项目扩大到了10项。2000年进行了局部修改,取消了氮氧化物指标,并放宽了二氧化氮和臭氧的平均浓度限制。

为加快推进我国大气污染治理,切实保障人民群众身体健康,2012年2月29日环境保护部和国家质量监督检验检疫总局联合发布了《环境空气质量标准》(GB3095-2012)。2012年5月21日环保部下发了《空气质量新标准第一阶段监测实施方案》,要求省会城市在2012年底前对PM2.5等3项新增指标实施监测,2013年在113个环境保护重点城市和国家环境保护模范城市开展细颗粒物(PM2.5)与臭氧等项目的监测,2015年覆盖所有地级以上城市,自2016年1月1日起全国实施新标准。

这是我国首次制定PM2.5的国家环境质量标准。与原标准相比,新标准调整了环境质量功能区分类,将现行标准中三类区并入二类区,完善污染物项目和监测规范,增设PM2.5年均、日均浓度限值和臭氧8小时浓度限值,收紧了PM10和二氧化氮(NO2)浓度限值,提高数据统计有效性要求等。

新标准中污染物项目限值的设置,综合考虑了国际上关于大气污染物环境风险防控的研究成果和我国当前实际环境形势,从最有助于促进我国大气环境保护的角度,参考世界卫生组织(WHO)提出的环境空气污染物浓度目标值制订标准限值,这是我国环境空气质量标准与国际接轨的一次重要实践。

二、银川市空气质量自动监测系统

银川市2000年开展空气质量自动监测,2003年新增2个环境空气质量评价国控点,向中国环境监测总站上报日报及预报数据,并与宁夏气象局及媒体合作发布环境空气质量预报,公众通过银川环保网可浏览当日空气质量状况。

2012年,银川市成为全国首批新空气质量标准试点监测城市。根据环境空气质量监测点周围环境要求,结合银川市的城市布局,对网格布点进行认真比选,在原有4个国控空气自动监测站的基础上,新增了2个。形成的6个空气自动监测站分别为:兴庆区1个(银湖巷),金凤区2个(宁安大街、贺兰山东路)、西夏区2个(宁化生活区、学院路)、清洁对照点1个(贺兰山马莲口)。点位选址通过网格优化筛选确定,各点位平均值评价银川市建成区环境空气质量,监测项目为可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)和臭氧(O3)。

通过优化布设监测点位,使监测网络覆盖尽可能多的人口和空间范围,掌握污染物的高低浓度分布情况。目前我国城市空气质量监测点以空气质量评价为主。其目的是掌握城市整体空气质量,了解城市建成区内人口密集地区的空气质量状况,评价城市空气质量的长期变化趋势。

银川市环境空气质量自动监测系统所有监测仪器全天24小时自动运行,监测数据用有线方式采取一点多发形式自动上传银川市环境监测站中心计算机室、自治区环境监测站中心计算机室、中国环境监测站中心计算机室,值班人员在中心计算机室可对子站监测仪器进行远程监控。子站设备出现故障时,及时维修或更换,以保证监测数据的连续有效性。

三、环境空气质量监测信息发布

中国环境监测总站于2010年完成113个重点环境保护城市的环境空气质量联网实时发布工作,其中包括银川市4个国控点空气质量监测数据(可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮)。

我市每日的空气质量状况在银川环保网站、宁夏环境保护局网站、国家环境保护部网站等媒体上发布,市民均可查询。从2012年12月底起,银川环保网站将试发布实时空气质量监测信息,2013年1月1日起正式发布。

(一)发布依据

按照《环境空气质量标准》(GB3095-2012)和《环境空气质量指数(AQI)技术规定》(试行)(HJ633-2012)的相关规定,向公众发布银川市环境空气质量状况。

(二)发布点位

六个国家环境空气质量监测点,分别是贺兰山马莲口、银湖巷、宁安大街、贺兰山东路、宁化生活区、学院路。六个国家环境空气质量监测点的具体地点见下表:

序号

点位名称

点位地

1

贺兰山马莲口

宁夏银川市贺兰山自然保护区

2

银湖巷

宁夏银川市兴庆区银湖巷

3

宁安大街

宁夏银川市金凤区宁安大街

4

贺兰山东路

宁夏银川市金凤区银川市贺兰山东路

5

宁化生活区

宁夏银川市西夏区北京西路

6

学院路

宁夏银川市西夏学院路

(三)发布内容

信息发布具体内容有四个方面:地图中城市监测站点所处位置及该站点的六项指标的每小时监测结果、每天24小时浓度变化趋势图、每小时监测结果以及AQI统计报表、每日24小时监测结果以及AQI统计报表。

实时发布时间周期为1小时,每一整点时刻后即可发布各监测点位的实时监测数据,滞后时间不超过1小时。实时发布指标包括二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)、颗粒物PM2.5(粒径小于等于2.5μm)和颗粒物PM10(粒径小于等于10μm)的1小时平均,以及臭氧(O3)8小时滑动平均,共计7个指标。

(四)指标解释

最近1小时均值,指当前发布时间前1小时的污染物浓度平均值,例如当前发布时间为8时,最近1小时均值指从7点01分至8点00分的平均浓度。

最近8小时均值,指当前发布时间前8小时的污染物浓度平均值,例如当前发布时间为8时,最近8小时均值指从0点01分至8点00分的平均浓度,即8个小时均值的平均值。

(五)特别说明

根据国家技术规范要求,空气自动监测数据必须经过质量审核后方可参与空气质量评价并成为法定数据,为及时满足公众的环境知情权,现在所发布的是实时监测数据,未经审核,仅具参考作用,与最终发布结果可能存在差异。

发布结果通常为每小时更新1次,由于数据传输需要一定的时间,发布的数据或会有所延滞,或不能及时更新。

当遇到监测仪器校零、校标等日常维护行为,或出现仪器故障、通信故障、停电等情况,可能会出现不能及时更新或某些站点缺数。

四、空气质量常识

(一)空气质量与污染

空气质量的好坏依据空气中污染物浓度的高低来判断。空气污染是一个复杂的现象,在特定时间和地点空气质量受到许多因素影响。由于某些原因大气中存在某种或者多种污染物质,其浓度超过了正常值,破坏了空气正常组成的物理化学和生态平衡,影响到了正常的农业生产活动,危害到了人群的身体健康,不利于动物、植物正常的生理生命活动,来自固定和流动污染源的人为排放是影响空气质量的最主要因素之一,城市的建筑密度、地形地貌和气象等也是影响空气质量的重要因素。

空气污染物主要有:一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、臭氧(O3)、二氧化硫(SO2)和颗粒物(PM10和PM2.5)等。

(二)空气污染的来源

空气污染源可分为自然的和人为的两大类。自然污染源是由自然原因(如火山爆发,森林火灾等)而形成的,人为污染源则由人们从事生产和生活活动而形成。在人为污染源中,又可分为固定的(如烟囱、工业排气筒等)和移动的(如汽车、火车、飞机、轮船等)两种。人为污染源由于普通和经常地存在,所以比起自然污染源来更为人们所密切关注。

城市空气污染的来源主要有:工业燃料燃烧排放有害物质,机动车排气,道路交通、建筑施工、垃圾清运等产生扬尘,餐饮业油烟以及燃放烟花爆竹等。另外,外来浮尘天气影响以及秸秆燃烧等也是空气污染的来源。

(三)颗粒物(PM10和PM2.5)

随着我国国民经济的迅速增长和城市化进程的加快,我国空气污染的状况和性质正在发生显著变化:传统污染物二氧化硫和总悬浮颗粒物得到一定控制,氮氧化物浓度有上升的趋势,空气中可吸入颗粒物成为我国大部分城市的首要空气污染物。一些城市地区的研究表明,以臭氧(O3)和细颗粒物(PM2.5)为特征的复合性空气污染正在成为影响人民生活质量和导致严重环境效应的重大污染问题。细颗粒物(PM2.5)是空气复合污染的关键污染物,其污染状况、化学特征、形成机制及其来源已成为当前国内外研究的重大科学问题。

通常粒径在10微米以上的颗粒物,会被挡在人的口腔和鼻腔中并可通过痰液、鼻涕等排出体外,或被鼻腔内的绒毛阻挡,对人体健康危害较小;粒径在10微米以下的颗粒物(简称PM10),能够随着人体呼吸进入上呼吸道,称为可吸入颗粒物;粒径在2.5微米以下的颗粒物(简称)则不易被呼吸道阻挡,被吸入人体后会直接进入支气管和肺泡,干扰肺部气体交换,并引发其他疾病。PM2.5也称为细颗粒物。

1、PM10

  PM10是指环境空气中空气动力学当量直径在10微米以下的颗粒物,又称为可吸入颗粒物或飘尘。

  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。PM10大部分来自污染源的直接排放,比如烟囱与车辆以及地面扬尘和建筑扬尘。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。

2、PM2.5

特点

指能悬浮在空气中,空气动力学当量直径≤2.5微米的颗粒物,也称为细颗粒物或可入肺颗粒物。其特点是在大气中的停留时间长,输送距离远,能随空气一起流动,相当于人头发丝的1/20大小,肉眼是无法察觉的,被吸入人体后会进入支气管与肺泡,对人体的健康有影响。PM2.5被吸入人体后会直接进入支气管,干扰肺部的气体交换,引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液,其中的有害气体、重金属等溶解在血液中,对人体健康的伤害更大。

主要来源

在PM10组分中,PM2.5平均占到PM10的30%-50%。PM2.5不是一种单个的空气污染物,而是由来自许多不同自然污染源的大量不同化学成分组成的一种复杂而可变的污染物。PM2.5既来源于自然,也来源于人为。

自然来源包括:风扬尘土、火山灰、森林火灾、花粉、真菌孢子、细菌等。

PM2.5的主要来源还是人为排放。就产生过程而言,PM2.5可以是由污染源直接排出(称为一次颗粒物或一次粒子),也可以是各污染源排出的气态污染物在大气中经过复杂的化学反应而生成的(称为二次颗粒物或二次粒子)。直接排放主要来自燃烧过程,比如燃料(煤、汽油、柴油)的燃烧、生物质(秸秆、木柴)的燃烧、垃圾焚烧。在空气中转化成PM2.5的气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物,受到日光照射后所产生的硫酸盐、硝酸盐及有机碳等二次颗粒物。其它的人为来源包括:道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气。

形成机理

PM2.5的来源广泛,成因复杂,一般形成机理可以分为三种:一是直接以固态形式排出的一次粒子;二是由高温下排放的过饱和气态物质冷凝而成的一次粒子;三是由气态前体污染物经过复杂的大气多相化学反应转化而成的二次粒子。二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机物是大气中二次颗粒物形成的重要前体污染物,这些物质在大气中发生化学或光化学反应,生产二次颗粒物。在空气中,含氢、氧、氮、碳和硫等元素的化合物通过复杂的化学变化,二氧化硫生成硫酸铵,氮氧化物生成硝酸铵,这些化合物又通过反应成粒径较小的颗粒物。由于这些颗粒物亲水性较强,在空气中很快发生团聚,生成影响空气质量的PM2.5。

防护措施

防范PM2.5对健康的伤害,要从日常生活着手,养成节约用电、少开车、不吸烟、远离二手烟的自觉行为。坚持“公交优先”,倡导绿色出行,降低小汽车空载率。

汽车尾气不仅危害长时间在道路周边行走的人,也危害司机,长时间堵车时、汽油得不到完全燃烧,最好熄火,尽量少开车窗。

大雾、大风天气少开窗,老人、小孩、晨练者以及心肺疾病患者等易感人群最好不要外出,正常人群也要减少体育运动和负重的户外活动。大雾、大风天气如果需要长时间待在户外,最好戴上口罩,口罩虽然不可能完全阻止吸入PM2.5,但还是能够起到一定的阻碍作用。回到室内一定要及时洗脸、洗手、漱口,清洗鼻腔。如有条件也可以在室内使用合格的空气净化设备。

(四) 二氧化硫(SO2)

二氧化硫是无色、有刺激性的气体,在阳光下或空气中某些金属氧化物的催化作用下,易被氧化成三氧化硫。

三氧化硫有很强的吸湿性,与水汽接触后形成硫酸雾,这也是酸雨形成的主要原因。人体吸入的二氧化硫,主要影响呼吸道,在上呼吸道很快与水分接触,形成有强刺激作用的三氧化硫,可使呼吸系统功能受损,加重已有的呼吸系统疾病,产生一系列的症状,如气喘、气促、咳嗽等。最易受二氧化硫影响的人群包括哮喘病、心血管、慢性支气管炎及肺气肿患者以及儿童和老年人。

空气中的二氧化硫主要来自火力发电及其它行业的工业生产,比如煤炭等燃料的燃烧、有色金属冶炼、钢铁、化工等的生产以及机动车尾气的排放。

(五)二氧化氮(NO2)

作为一种空气污染物,二氧化氮短期浓度超过200µg/m3时,它是一种引起呼吸道严重发炎的有毒气体。二氧化氮是硝酸盐气溶胶的主要来源,是构成PM2.5和在紫外线作用下产生臭氧的主要成分。人为释放二氧化氮的主要来源是燃烧过程,例如供热、发电以及机动车和船舶的发动机。

流行病学研究表明,哮喘儿童发生支气管炎症状的增多与长期接触二氧化氮有关。目前在欧洲和北美一些城市中肺功能减弱现象的增加也与目前测量(或观察到)的二氧化氮的浓度有关。

(六)一氧化碳(CO)

一氧化碳是一种无色、无味、无臭的易燃有毒气体。一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合。由于CO与血红蛋白结合能力远强于氧气与血红蛋白的结合能力,造成与氧气结合的血红蛋白数量急剧减少,从而引起机体组织出现缺氧,导致人体窒息死亡。常见于家庭居室通风差的情况下,煤、气炉燃烧不充分产生的、煤气管道泄漏的一氧化碳吸入而致中毒。

城市大气中的CO主要来源是汽车排出的尾气和生活污染源排放的废气;一些自然灾害,如火山爆发、森林火灾、矿坑爆炸等灾害事件,也会造成局部地区一氧化碳浓度的增高。吸烟也会造成一氧化碳污染危害。

(七)臭氧(O3)

臭氧是氧的同素异形体,在常温下,它是一种有特殊臭味的蓝色气体,是地球大气中的一种重要痕量气体,对人类生活环境有着重要的影响。如按其高度分布,可划分为平流层臭氧和对流层臭氧。平流层臭氧主要集中于10公里至30公里高度,大气中90%以上的臭氧存在于平流层,可起到保护地球、抵御紫外辐射的作用,是需要人类保护的大气臭氧层。但在近地面的对流层,却因为危害人体健康被列为大气污染物。

与二氧化硫、一氧化碳等气态污染物不同,空气中的臭氧不是污染源直接排放的一次污染物,而是通过污染源排放的氮氧化物、挥发性有机物在大气中通过光化学反应生成的,因此臭氧又被归纳为空气中的二次污染物。

空气中的臭氧生成过程较为复杂,在空气中产生较高臭氧浓度的前提是需要有较高浓度的氮氧化物和挥发性有机物,后两者又被称为臭氧的前体物。但当空气中挥发性有机物浓度非常高的时候,臭氧又会和挥发性有机物反应而被消耗。

作为臭氧前体物,氮氧化物主要来自燃烧过程,其排放源主要包括电厂、机动车尾气和工业及民用锅炉。臭氧的另一前体物——挥发性有机物的来源就复杂的多,除了机动车尾气排放外,加油站油气挥发、燃煤、建筑工地油漆、工业喷涂、餐饮烹饪等均是城市空气中挥发性有机物的主要来源。此外,树木、花卉等在光合作用和高温下,也会释放出化学活性很高的挥发性有机物,对空气中臭氧的生成发挥重要的作用。

适合的气象条件也是城市产生臭氧污染的重要因素,足够的阳光促进臭氧生成的光化学反应。在光照和较高温度条件下,臭氧由前体污染物氮氧化物和挥发性有机物快速反应生成,因此臭氧浓度随着季节和时间变化,高值往往存在于夏季和每日中午时分。而静稳的大气可以使生成的臭氧不断积累起来。因此,在少云、无风的天气条件下容易出现臭氧污染。

为了控制臭氧污染,需要控制其前体物氮氧化物和挥发性有机物排放。但由于臭氧前体物既通过光化学反应生成臭氧,又通过和臭氧的反应消耗臭氧,因此前体物的浓度与臭氧的浓度存在复杂的非线性关系。这一关系,由每个城市所处的地理环境和污染源排放状况决定。

(八)雾与霾

气象学上把大气中大量细微的干性尘粒、烟粒、盐粒等均匀地悬浮在空中,使水平能见度小于10千米的空气混浊现象称为霾,也称雾霾。发生雾霾时相对湿度不大,其厚度较厚,可达1~3千米左右。

随着人类活动程度的增强和工业化、城镇化的发展,大气中的污染物增多,雾和霾其实并不是很容易区分。对于大雾,也许人们的感觉能够准确一些,可以判断出雾的存在。但是轻雾和霾就比较难区分。如在早晨和晚上相对湿度比较大的时候,人们感觉天气是雾的形式。但是到了中午,由于光照增强,水分蒸发,这时候感觉到的灰蒙蒙的天气更多的就是霾了。大多数时间这两种现象混合在一起,尽管在概念定义上有明确的界定,但在实际观测和研究中却并不是太容易区分,所以目前做研究的时候经常统一称为雾霾天气。

(九)灰霾天气成因与应对

形成灰霾天气的原因是:在大气环流相对稳定时期,大气层结稳定,近地层空气流动(风速)很小,大气会形成上暖下冷的逆温层。加上近地层空气湿度大,以及各种污染物的堆积,而形成了灰霾天气。

灰霾天气出现时,一般都伴随着静小风、强日照和低相对湿度。严重的灰霾天气无一例外地都出现在边界层强逆温的情况下,逆温层如同一个锅盖,限制其内物质的扩散和稀释;另一方面,城市化、工业化的发展造成下垫面属性改变,也使得城市大气边界层的物理结构在发生变化。总的来说,灰霾产生的原因是因为城市扩散条件不好,冷空气不强,风速不大,这个时候城市中的各种污染物无法得到及时扩散,并在近地面积聚,若又加上天旱少雨,日照强烈,湿度较小,污染物之间就容易发生各种光化学反应,形成灰霾。

由于灰霾天气条件下,空气中的烟尘和污染物较多,不利于慢性支气管炎和哮喘病人的健康,在这样的空气中停留一定时间后,心脏病和肺病患者症状会显著加剧,健康人群中也会出现不适症状。另外,灰霾天气出现时,由于光线不足,很容易使人的心情忧郁和情绪低落,甚至会诱发抑郁症。

首先,要注意天气的变化,一旦出现灰霾天气,应尽量减少外出,更不要在这种天气下做锻炼;要多喝水,并适当在水泥地面洒一些水,压灰尘;心脏病和呼吸道疾病患者应减少体力消耗,少做户外活动;注意情绪调节,光线太暗时,尽量打开电灯,听听音乐,尽可能地控制忧郁烦闷情绪,防止疾病的发生。

汽车尾气是灰霾形成的重要因素,因此在车辆繁忙的交通要道,灰霾情况会显得尤其严重,能见度比其他地方更低。我国机动车使用的油品质量低,排放水平不高,机动车已经成为大中城市的重要污染源,直接导致城市灰霾天气增加,汽车尾气污染型城市增多。

五、环境空气质量指数(AQI)与健康指引

(一)环境空气质量指数(AQI)与环境空气污染指数(API)

与新《环境空气质量标准》(GB3095-2012)配合实施的《环境空气质量指数(AQI)日报技术规定》(试行)(HJ633-2012)对空气质量进行了分级,同时为公众出行提供了健康指引。

AQI与API都是根据空气质量标准和各污染物对人体健康和生态环境的影响来确定指数分级及相应的污染物浓度限值。AQI比API有四个方面改进:将环境空气污染指数(API)改为环境空气质量指数(AQI),与国际通行的名称一致。评价因子增加了臭氧(O3)、一氧化碳(CO)和细颗粒物(PM2.5),更好的表征环境空气质量状况,调整了指数分级分类表述方式,与对应级别空气状况对人体健康影响的描述更匹配,完善空气质量指数发布时段,将日报周期从来前一日12时到当日12时改为0时至23时,并规定实时发布PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3小时浓度和O38小时浓度。

(二)环境空气质量指数(AQI)与健康出行

AQI的计算:先将以上发布6项污染物浓度分别与相对应的上、下级标准浓度值按公式计算,得出单项污染物的空气质量分指数(IAQI),分指数(IAQI)中最大值即为环境空气质量指数(AQI)。AQI大于50时,IAQI最大的污染物为首要污染物。若IAQI最大的污染物为两项或两项以上时,并列为首要污染物。IAQI大于100的污染物为超标污染物。

空气质量指数

空气质量指数级别

空气质量指数类别及表示颜色

对健康影响情况

建议采取的措施

050

一级

绿色

空气质量令人满意,基本无空气污染

各类人群可正常活动

51100

二级

黄色

空气质量可接受,但某些污染物可能对极少数异常敏感人群健康有较弱影响

极少数异常敏感人群应减少户外活动

101150

三级

轻度污染

橙色

易感人群症状有轻度加剧,健康人群出现刺激症状

儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者应减少长时间、高强度的户外锻炼

151200

四级

中度污染

红色

进一步加剧易感人群症状,可能对健康人群心脏、呼吸系统有影响

儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者避免长时间、高强度的户外锻练,一般人群适量减少户外运动

201300

五级

重度污染

紫色

心脏病和肺病患者症状显著加剧,运动耐受力降低,健康人群普遍出现症状

儿童、老年人和心脏病、肺病患者应停留在室内,停止户外运动,一般人群减少户外运动

300

六级

严重污染

褐红色

健康人群运动耐受力降低,有明显强烈症状,提前出现某些疾病

儿童、老年人和病人应当留在室内,避免体力消耗,一般人群应避免户外活动

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