台湾地区PM2.5对AQI的影响外文翻译资料

 2022-12-07 16:25:02

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台湾地区PM2.5对AQI的影响

Chung-Ming Liu

Department of Atmospheric Sciences, National Taiwan University, Taipei, Taiwan

摘要：US-EPA 将8小时O3平均浓度和24小时的平均PM2.5的浓度的指标纳入到一个新修正的空气质量指数(AQI)中。台湾空气监测站的统计显示，用AQI指数测量数值大于100的天数出现频率是PSI指数同等情况下的2-3倍。在些不健康的日子中，超过一半的因素是由分项指标PM2.5所造成的，紧随其后的是8小时的平均O3分项指数。通过对四个不同监测站所测量的PM2.5的数据分析，我们发现PM2.5趋近于占有PM10水平超过50%的权重。这些结果表示城市雾霾中微小颗粒物的重要性在AQI系统被强化了。在新的数值为101-150分类中，对于敏感人群的非健康环境的警告，AQI比PSI有着更好的描述效果。

关键词：空气质量指数;PM2.5

1 介绍

空气质量指数在报告日常空气质量是一种有效的指标。它给公众提示现阶段空气质量对于其健康的影响。在台湾，当地的环境污染管理局（EPA）跟随美国环境污染管理局建立了污染标准指数（PSI），其中包括O3，PM10(微粒直径小于10微米)，CO，SO2和NO2.这些分项指数将周围环境污染物浓度与数值范围为0-500的指标值联系起来。污染物指标通过将指数数值为100的定义为24小时污染物的标准数字等级并将指数数值为500的定义为严重危害等级来对整个污染物进行了标准化。表格1列出了污染物分项指数的分级数值。这些指数根据每种空气质量对人体健康造成的不同影响被划分为5类。在每天，有分项指数值最高的污染物会被视为当日首要污染物，与此同时该污染物的分项指数即会呈现当日典型的PSI指数..通过这个PSI体系，当地环境污染管理局已经制定了提高空气质量的任务，在2001年其日常PSI超过100的频率将会下降到3%。直到1999结束，这个比例为5.13%，1993年为，8.18%，1994年为6.59%。

表1 PSI污染物分项指标的分级

PSI 数值

O3 1h(ppb)

PM10 24h (mu;g/m3)

SO224h (ppb)

CO 8h (ppm)

NO2 1h (ppb)

种类

50

60

50

30

4.5

/

好

100

120

150

140

9

/

中等

200

200

350

300

15

600

不健康

300

400

420

600

30

1200

非常不健康

400

500

500

800

40

1600

危险

500

600

600

1000

50

2000

表2 AQI污染物分项指标的分级

AQI

O3

PM10 24h

PM2.5 24h

SO224h

CO8h

种类

1h(ppb)

8h(ppb)

(mu;g/m3)

(mu;g/m3)

(ppb)

(ppm)

50

60

60

50

15

30

4.5

好

100

120

80

150

65

140

9

中等

200

200

120

350

150

300

15

(101–150)对敏感人群不健康

(151–200)不健康

300

400

400

420

250

600

30

非常不健康

400

500

500

500

350

800

40

危险

500

600

600

600

500

1000

50

在美国，国家环境空气质量标准(NAAQS)于1997年因为O3和颗粒物进行了修正，因为科学研究发现地表臭氧与颗粒物，特别是细颗粒物（单独或与其它空气污染物混合）与一系列的健康问题密切相关 ，这些健康问题包括早逝(Schwartz et al., 1996)；呼吸系统相关的住院和急诊(Thurston et al., 1992); 加重哮喘(Anderson etal., 1992);急性呼吸道综合症，包括加重咳嗽和呼吸困难，慢性支气管炎；由于呼吸不足造成的肺部损伤等。国家环境空气质量标准中每小时的O3浓度指数被8小时O3浓度代替，同时国家环境空气质量标准还添加了24小时的颗粒物标准和每年细颗粒物影标准（PM2.5,颗粒直径少于2.5微米）此外，1999年美国环境污染管理局向公民公布了调整每日空气质量指数。NO2.AQI指数将由之前的PSI指数改进而来，包含了8小时O3和24小时PM2.5的分项指数，同时去除了NO2这一分项指标 。与此同时，它添加了指数评价在101-150的“针对敏感人群不适宜”的新分类（详见表2）。

在台湾，PSI数值伴随着臭氧浓度的总体提高和PM10水平的稳定下降而稳定下降。因此，分析替代PSI的AQI的用途，并弄清臭氧和细颗粒物对空气质量的影响将会成为一个有意义的工作。近来，5个空气质量监测站正在监测PM2.5的等级，不过其中一个监测站监测的空气质量靠近交通枢纽。本文，基于四个环境监测站的数据，建立一个24小时PM2.5和PM10之间的经验公式，并将其应用到1994-1999年全岛范围内57个环境监测站的每日AQI计算当中。分析基于如下数据。

  1. PM2.5和PM10的经验公式

分别位于KuTin,ChungMing, FonSam andLinYuan的四个空气质量监测站自1997年7月起开始同时监测的PM2.5和PM10的数据(展示在图1中)。在这些数据中，两组指标存在正相关关系，其相关系数范围为0.79-0.89。在台湾盛行东北风的9月到次年4月之间，出现了更高水平的污染浓度。这种现象在台湾南部地区的监测站中表现的最为明显，因为该地区似乎由于东北的中央山脉阻挡导致空气湿度低并且空气流动停滞，这两个要素都是增加颗粒物浓度的有利条件。在南部地区的24小时的PM10浓度大约为74-95mu;g/m3,这远高于于北部地区的平均浓度，例如KuTin的数值大约为 42–47 mu;g/m3。

图1 台湾环境空气质量监测站

这四个监测站的24小时PM2.5指数和PM10指数的比率普遍大于0.5，其均值大约在0.6左右（详见图2）。这个结果与MAO和YANG等于1997在当地得到的结果相似，这表示细颗粒物由机动车燃油燃烧，电力生产，工业生产释放，并通过在大气中与排放的诸如SO2, NOx, 和VOCs等气体的交换在大气中结合起来。,这对于城市中直径小于10微米的颗粒物的积累有着至关重要的作用。因为台湾拥有世界第二高的人口密度，并且在全岛范围内得到广泛的发展，这也有理由去假设全岛所有空气质量监测站在PM2.5和PM10方面拥有相近的特征值（1997年）。

图2 1997年7月到1999年12月PM2.5和PM10之间的比例的发生频率(a) KuTin, (b) ChungMing, (c) Fonsam (d) LinYuan.

为了获得24小时PM2.5和PM10的经验公式，我们尝试了三种方式。首先，计算二者之间长期的每日比率值。其次，对两个数据进行线性回归运算。最后，进行回归性分析时，将其截距设为0。

在台湾北部，KuTin的三个经验公式为：

  1. PM2.5=0.60 PM10，rms（均方根误差）=8.4；
  2. PM2.5=0.49 PM10，rms=8.1;

4.48,

  1. PM2.5=0.57 PM10，rms=8.3 (运用在本研究中)。

在台湾中部，ChungMing的三个经验公式为：

  1. PM2.5=0.59 PM10，rms=12.3；
  2. PM2.5=0.37 PM10，rms=8.2;

11.23,

  1. PM2.5=0.49 PM10，rms=8.3 (运用在本研究中)。

在台湾南部，FonSam 和LinYuan的三个经验公式为：

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