经验分享 | 对标WHO新指导值，分析国内外空气质量达标评价体系 ——PM2.5与O3篇
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近日，《全球空气质量标准指南（2021）》（WHO Global Air Quality Guidelines, AQG）发布，依据最新科学研究进展，修订了空气质量指导值，为世界各地区空气质量改善设定了新的可参考目标。
本文基于美国加州南海岸《2016空气质量管理计划》（简称AQMP-2016）第二章、美国《联邦空气质量标准》（National Ambient Air Qality, NAAQS）、欧盟《关于欧洲空气质量及清洁空气法令》（2008/50/EC）和中国《环境空气质量标准》（GB3095-2012），并结合WHO全新修订的AQG，分析对比了中国、美国和欧盟环境空气污染物达标评价体系（浓度限值标准、达标评价项目和相应数据统计方法）中PM2.5与O3两种污染物。这可为优化我国环境空气质量达标评价体系提供思路，助力空气质量持续改善，进一步保护人体健康。
一、中国、美国和欧盟PM2.5达标评价体系的对比分析
基于PM2.5长期暴露和短期暴露健康影响研究，WHO最新AQG将PM2.5年均和日均浓度指导值分别设定为5μg/m³和15μg/m³，同时还分别设定四个PM2.5浓度过渡时期值，作为逐步减少PM2.5污染的渐进性目标[1]。
PM2.5作为空气质量达标评价主体之一，中国和美国分别设定各自的PM2.5年均和日均浓度限值、达标评价项目和数据统计方法。但欧盟仅设定了PM2.5年均浓度限值、达标评价项目和数据统计方法[2]（表1）。
表1. 环境空气PM2.5浓度限值及达标评价统计方法
注：三年滑动平均：连续三年平均浓度的算数平均值。以2021年为例，2021年的三年滑动平均值为2019-2021三年年均浓度的算数平均值。
基于对PM2.5长期和短期暴露健康影响的关注，污染物达标评价包含年均浓度评价项目和日均浓度百分位数评价项目，两项目需同时达标。
各国/地区对PM2.5年均浓度评价项目有不同数据统计要求。中国年均浓度评价项目仅使用当年污染物浓度平均值进行评估，即要求当年PM2.5算术平均浓度不得高于规定的年均浓度限值；美国和欧盟采用污染物浓度的三年滑动平均值进行计算，即要求PM2.5年均浓度的三年滑动平均值不得超过规定的年均浓度限值[2] [3]。
各国/地区对PM2.5日均浓度百分位数评价项目有不同数据统计要求。美国规定一年内日均浓度第98百分位数的三年滑动平均值不得超过日均浓度限值，相当于平均每年不超过7天[3]。中国则选取了日均浓度第95百分位数作为日均浓度限值评价项目的指标（每年超标天数不超过18天）。而欧盟未将日均浓度百分位数纳入达标评价范围。
二、中国、美国和欧盟O3达标评价体系的对比分析
针对O3短期暴露的健康影响，WHO最新AQG将日浓度限值设定为100μg/m³，同时设定两个过渡时期目标值。此外，根据O3长期暴露对健康影响的最新研究，WHO在新修订的AQG中，增加了O3高峰季评价值(O3_8h_6m，60µg/m³)，并额外增设了两个过渡值，作为逐步减少O3污染的渐进性目标[1]。
O3作为空气质量达标评价主体之一，中国、美国和欧盟均设定O3_8h限值、达标评价项目和对应统计方法（表2）。
不同国家/地区设定的达标评价数据统计方法不同。美国使用一年内O3_8h第四大值的三年滑动平均值进行评价，相当于要求平均每年超标天数不超过3天[5]；欧盟则规定三年内平均每年O3_8h超标天数不得超过25天[2]；而中国使用当年O3_8h第90百分位数进行评价，相当于每年O3_8h超标天数不得超过36天。
关于臭氧评价值
● 臭氧日评价值（O3_8h）：臭氧日最大8小时平均。
● 臭氧高峰季评价值(O3_8h_6m)：
- O3_8h_6m：高峰季（连续6个月）内O3_8h的算术平均值。
- 高峰季：根据监测或模拟数据，一个日历年内O3_8h_6m最高的连续6个月。
- 北半球的高峰季在暖季，而南半球的高峰季通常跨越两个日历年。
● 臭氧年评价值：
- O3_8h_99per：一个日历年内O3_8h第99百分位数，即第4大值。
- O3_8h_90per：一个日历年内O3_8h第90百分位数，即第36大值。
- O3_8h_4th：一个日历年内O3_8h第4大值。
表2. 环境空气O3浓度限值及达标评价统计方法
注: 0.07ppm=140µg/m³
三、我国环境空气质量达标评价体系完善的展望
分析世界其他国家和地区的空气污染物达标评价体系和WHO新修订的AQG可为我国完善环境空气质量达标评价体系提供参考。
近年来，我国实施一系列大气污染防治政策措施，空气质量显著改善。2020年，全国PM2.5年均浓度为33µg/m³，首次实现全国PM2.5年均浓度达标。但我国PM2.5污染负荷仍处于高位，全国有135个地级及以上城市不达标，且重点区域秋冬季重污染问题依然严峻[6]。全国O3_8h_90per为136µg/m³，虽未超过浓度限值，但O3污染问题日渐凸显，超标天数逐年增加。为促进空气质量持续改善，进一步保护人体健康，下阶段我国可从以下三方面优化环境空气质量达标评价体系：
1.科学修订污染物浓度限值
可考虑加强本土化空气污染物暴露对健康影响的研究，科学修订符合本国社会经济发展水平的污染物浓度限值，以引领相关政策措施的制定和实施，降低疾病负担，进一步保护人体健康。此外，鼓励海南、广东、上海等环境空气质量已达标区域制定地方先行试点标准，为我国空气质量持续改善起到示范引领作用。
2. 完善《城市环境空气质量排名技术规定》评价项目
《城市环境空气质量排名技术规定》是开展城市环境空气质量排名、强化公众监督的重要文件。但目前对于PM2.5污染情况仅采用其年均浓度进行排名，未将日均浓度百分位数评价纳入排名指标。为进一步减小PM2.5短期暴露对我国公众健康的影响，可考虑将日均浓度百分位数也纳入城市环境空气质量排名相关规定中，引起各利益相关方的重视，科学地降低暴露风险。
3. 优化污染物评价项目的数据统计方法
采用三年滑动平均值，在一定程度上可减少气象条件等不确定因素对污染防治措施实施效果及空气质量年评价的干扰。此外，不同日均浓度百分位数可更好评价污染情况、展现污染防治工作成效和不同阶段工作重点。因此，可考虑优化相关评价项目的数据统计方法，将三年滑动平均纳入达标评价中，并尝试采用不同日均浓度百分位数分析污染物高、中、低浓度分布变化规律，以全面、客观、准确地评价不同时空空气质量状况，助力采取更精准、更有针对性的污染防治工作。
参考资料
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[1] World Health Organization. (2021). WHO global air quality guidelines: particulate matter (PM2.5 and PM10), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide. World Health Organization. https://apps.who.int/iris/handle/10665/345329
[2] European Union. (2008). Directive 2008/50/EC of the European Parliament and of the council on ambient air quality and cleaner air for Europe. European Union. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32008L0050&qid=1635124742654
[3] United States Environmental Protection Agency. (2013). National Ambient Air Quality Standards for Particulate Matter. United States Government Information. https://www.govinfo.gov/content/pkg/FR-2013-01-15/pdf/2012-30946.pdf
[4] 韦正峥, 黄炳昭, 蒋玉丹等. 算术平均法、百分位数法和滑动平均法空气质量评价对比分析及其揭示的信息[J]. 环境与可持续发展, 2020, 第45卷(2):123-133.
[5] United States Environmental Protection Agency. (2015). National Ambient Air Quality Standards for Ozone. United States Government Information. https://www.govinfo.gov/content/pkg/FR-2015-10-26/pdf/2015-26594.pdf.
[6] 生态环境部, 《生态环境部发布2020年全国生态环境质量简况》https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk15/202103/t20210302_823100.html
[7] 宁淼, 孙亚梅, 刘伟. 城市大气环境质量达标判定技术方法研究[J]. 环境与可持续发展, 2017, 第42卷(1):154-157.
Appendix
本文作者
文稿：周胜、李文凤、张洪、盖怡君
参与：CCAPP区域协同规划小组成员
排版：CCAPP秘书处
本文为CCAPP“清洁空气”经验分享项目的产出
CCAPP“清洁空气”经验分享项目旨在解读和推广全球应对气候变化和改善空气质量相关学术、政策报告，增强行业从业者和政策制定者对先进治理经验的关注和了解，并鼓励全社会从个人层面践行绿色生活理念。
往期回顾
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