AQI（空氣質量指數）為什麼有中美兩種標準？差距大嗎？

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不請自來！

空氣質量指數（Air Quality Index，簡稱AQI），是一個用來定量描述空氣質量水平的數值。AQI的取值範圍位於0 – 500 之間。

環境空氣污染物的種類有很多，常見的有二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O３)和懸浮顆粒物。懸浮顆粒物中，直徑小於等

於10μm的稱為PM10，直徑小於等於2.5μm的稱為PM2.5。其中，現階段對人們健康影響最大的要數PM2.5。正是由於意識到PM2.5的嚴重
危害，我國於2012年發布，將於2016年1月1日實施的國家標準GB 3095-2012《環境空氣質量標準》中，新增了對PM2.5的監測要求並規定了濃度限值。

環境監測部門每天發布的空氣質量報告中，會包含各種污染物的濃度值，比如SO2濃度為20.5μg/m3、PM10濃度為150.8μg/m3、 PM2.5濃度為130.7μg/m3等等。但是，人們很難從這麼多個抽象的濃度數據中判斷出到底當前的空氣質量處在什麼水平。於是就有人想出了一個辦法，將各種不同污染物含量折算成一個統一的指數，這就是空氣質量指數。

空氣質量指數的值在不同的區間，就代表了不同的空氣質量水平。比如0 – 50之間，代表「良好」；51 – 100之間，代表「中等」；101 – 150之間，代表「對敏感人群不健康」……等等。為了更直觀起見，每個區間都有一個固定的顏色值與它對應：

這樣，只需要根據報告的AQI值，甚至只看顏色，即可直觀判斷空氣質量水平。

二、空氣質量指數是怎麼算出來的

如前所述，空氣質量指數是根據各種污染物的濃度值換算出來的。要計算AQI，就需要事先確定各污染物在不同空氣質量水平下的濃度限值。例如，美國環保局(EPA)針對PM2.5的限值定義如下：

AQI的計算公式如下：

其中：
I = 空氣質量指數，即AQI，輸出值；
C = 污染物濃度，輸入值；
Clow= 小於或等於C的濃度限值，常量；
Chigh= 大於或等於C的濃度限值，常量；
Ilow= 對應於Clow的指數限值，常量；
Ihigh= 對應於Chigh的指數限值，常量。

利用這個公式，根據污染物濃度C，可以方便地計算出空氣質量指數I。比如要計算PM2.5濃度等於68.5μg/m3對應的AQI，查濃度限值表可知，它
在65.5和150.4之間。所以Clow = 65.5，Chigh = 150.4，對應的Ilow = 151， Ihigh =
200，套入公式計算：

取整即得AQI=153。各種污染物的AQI值分別算出來後，取數值最大的那個即為最終報告的AQI值。比如SO2濃度為20.5μg/m3，算出來對應
的AQI為29；PM10濃度為150.8μg/m3，對應的AQI為98；PM2.5濃度為130.7μg/m3，對應的AQI為189。最終報告的
AQI值就是189，而貢獻了那個最大值的PM2.5則稱為首要污染物。

嚴格來說，PM2.5對應的AQI是針對24小時平均的PM2.5濃度計算出來的。也就是說，並沒有對應於實時PM2.5濃度的AQI。但是為了報告的方
便，通常也將實時PM2.5濃度按24小時平均濃度計算出AQI值。這樣算有一個假設的前提，就是如果這個濃度持續24小時的話，對應的AQI才成立。

值得一提的是，當污染物濃度超出最高上限時，AQI的值最高也只能是500，因為在這之上的指數是不存在的。這種情況下，稱為「爆表」或」Beyond

Index」，也就是用空氣質量指數已經無法描述這糟糕的空氣質量了。某些手機應用上顯示的AQI值超過了500，達到了700多，這其實是不正確的，至
少是不嚴謹的。

三、我國的空氣質量指數標準

我國目前尚無正式的空氣質量指數標準。配合GB 3095-2012的推出，我國環保部制訂了一份試行的環境空氣質量指數（AQI）技術規定，同樣將於2016年1月1日實施。

在這份試行的技術規定中，AQI的級別和美國標準一樣分為6個等級，採用相同的顏色標識。各級別對應的AQI值也完全一致。只是每個級別的描述有所不同，從好到差依次稱為優、良、輕度污染、中度污染、重度污染和嚴重污染。但各級別對應的健康影響和建議措施，又基本等同。

此外，計算AQI使用的公式也和美國標準一樣，但是每個級別對應的污染物濃度限值是不同的。同樣以PM2.5的限值為例，兩國標準中規定的濃度限值對比如下：

結合AQI的計算公式可以看出，在PM2.5濃度高於150μg/m3時，兩國標準計算出來的AQI基本等同；而在PM2.5濃度低於150μg/m3時，兩國標準計算出來的AQI有明顯差異。

例如當PM2.5濃度等於32.5μg/m3時，我國標準計算出的AQI值為47，屬於「優」的級別；而按照美國標準計算出來的AQI為93，屬於「中
等」的級別。又如當PM2.5濃度等於68.5μg/m3時，我國標準計算出的AQI值為92，屬於「良」的級別；而按照美國標準計算出來的AQI為
153，屬於「不健康」的級別。

根據世界衛生組織公布的《空氣質量準則》，各國在制訂標準的過程中，需要考慮當地條件的限制、能力和公共衛生的優先重點問題，並且以實現最低的顆粒物濃度
為目標。從這個角度看，在GB
3095—2012標準中定義較高的濃度限值（即世衛組織的過渡時期目標-1）是允許的、合理的。但這僅指空氣質量改善需要達到的目標而言。同樣的污染物
濃度對人們的健康影響應該認為是一致的，不會因國家而異。

由於我國試行的技術標準中，在濃度限值的設置上與美國標準存在差異，使得同樣的污染物濃度換算出來的AQI值偏低。但是另一方面，它規定的AQI級別，和
針對各AQI級別給出的健康影響及建議措施又基本上等同於美國標準，這就難免會給人們造成困擾了。比如上面例子中那個PM2.5濃度等於
68.5μg/m3的情況，到底是該按照中國標準算出「良」，認為空氣質量可以接受，放心外出呢？還是該按照美國標準算出「不健康」，認為對所有人都有健
康危害，減少外出呢？

所以啊，該幹嘛幹嘛去！！

中美兩個國家的AQI設定是有區別的，中國的要比美國的更寬鬆些。相同的污染物濃度，在兩套體系中換算所得到的AQI數值是不同的。

以PM2.5為例，上圖清晰地顯示在AQI 200-500的範圍里，中美設定了幾乎完全相同的濃度限值。而在AQI 0-200的範圍里，美國標準要比中國標準更嚴格，2013年的美國標準要比1999年的美國標準更嚴格。（而中國的標準真的不是從AQI的0到200直接划了條直線，又在直線附近找了幾個整數點濃度嗎？）

儘管中美兩國的AQI評價不同，而相應的建議採取措施卻幾乎相同，差別只是中英文而已，有興趣的朋友不妨自己翻譯對比下。

還是用PM2.5來舉個例子。中美兩國都在PM2.5空氣質量分指數（IAQI）達到100時觸發敏感人群警報（如上圖所示）。此時美國評價體系中對應的PM2.5濃度約為35微克/立方米，但在中國評價體系中相應的濃度卻高達75微克/立方米。其實這時很多敏感人群已經暴露在健康風險中了。類似的問題還存在於二氧化硫的空氣質量分指數中。從下圖中可以看到，對於PM10、臭氧、一氧化碳和二氧化硫這四類污染物，中國與美國在AQI100上設置的濃度限值基本一致，甚至略嚴格一些些。然而，我國對於PM2.5和二氧化硫的規定要寬鬆許多（見下圖）。

二氧化硫空氣質量分指數中美對照表

（24小時平均）

PM2.5空氣質量分指數中美對照表

（24小時平均）

**微信公眾號：xk-ar

兩者都是在各項污染物的IAQI（分指數）中取最大值，且分指數計算公式相同。
但是污染物項目濃度限值表區間規定不同。

對於污染物 $P$ ：
實測濃度： $C(P)$ ，實測濃度在限值表IAQI基準值 $[ extrm{IAQI}_{1}, extrm{IAQI}_{2}]$ 所對應的實測濃度值 $[C_1,C_2]$ 間，則最終IAQI取值為
$extrm{IAQI}(P)=frac{ extrm{IAQI}_2- extrm{IAQI}_1}{C_2-C_1}cdot{(C(P)-C_2)}+ extrm{IAQI}_1$