1.3 空气质量指数
1.3.1 大气污染物浓度
目前，大气污染程度的描述主要是用浓度和相关指数（如污染指数、质量指数）表示，并通过暴露时间与浓度的累积形式来评估污染对象的受害程度。本节讨论大气污染物浓度的表示形式。
大气污染物浓度常用单位体积气体中所含污染物的量来表示。表述污染物的量有质量和体积两种方式，因此，对应的大气污染物浓度单位有：质量浓度mg/m3或μg/m3，体积浓度10-6（μL/L）或10-9（nL/L）。
根据理想气体状态方程：
（1.2）
式中，P为绝对大气压，atm；V为气体体积，L；T为气体热力学（绝对）温度，K；R为气体常数，0.08206 atm·m3/（kmol·K）；n为物质摩尔数，mol；m为物质质量，g；M为物质摩尔分子量，g/mol。
①质量浓度。以mg/m3或μg/m3表示，根据式（1.2），气体中污染物i的质量浓度计算公式为：
（1.3）
式中，pi为气体中污染物i的分压，atm。
②体积浓度。以百万分之一（10-6）或10亿分之一（10-9）表示，10-6的计算式为：
（1.4）
质量浓度与体积浓度之间的换算关系式为：
（1.5）
由理想气体状态方程可知，气体受温度、压力的影响很大，因此，采用质量浓度必须折算成统一的标准状态，否则无法比较。我国所有标准涉及的浓度均采用0℃、一个大气压（101.325kPa）为标准状态下的数据，单位表示mg/m3或μg/m3。日本、美国等采用25℃、一个大气压（101.325kPa）为标准状态。采用体积浓度无须考虑气体的状态，可直接进行数据比较，故仍被一些国家使用。
1.3.2 空气质量指数定义
空气质量指数（air quality index，AQI），是根据环境空气质量标准和各项污染物对人体健康、生态、环境的影响，将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的无量纲概念性指数值形式，将空气污染程度和空气质量状况分级表示，如表1-4所示。AQI适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。
空气污染物种类很多，参与空气质量评价的主要污染物有PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3、CO六项。为此，提出空气质量分指数（individual air quality index，IAQI）描述单项污染物的空气质量状况。
污染物i的空气质量分指数IAQIi计算式为：
（1.6）
式中，ci为污染物i的质量浓度值，μg/m3；BPHi为表1-4中与ci相近的污染物浓度限值的高位值，μg/m3；BPLo为表1-4中与ci相近的污染物浓度限值的低位值，μg/m3；IAQIHi为表1-4中与BPHi对应的空气质量分指数；IAQILo为表1-4中与BPLo对应的空气质量分指数。
表1-4 空气质量分指数及对应的污染物浓度限值
注：1.SO2、NO2和CO的1小时平均浓度限值仅用于实时报，在日报中需使用相应污染物的24小时平均浓度限值。
2.SO2 1小时平均浓度值高于800μg/m3时，不再进行其空气质量分指数计算，SO2空气质量分指数按24小时平均浓度计算的分指数报告。
3.O3 8小时平均浓度值高于800μg/m3时，不再进行其空气质量分指数计算，O3空气质量分指数按1小时平均浓度计算的分指数报告。
描述空气质量状况时，空气质量指数AQI取所有空气质量分指数IAQI中最大值。AQI大于50时，IAQI值最大的污染物确定为首要污染物，若IAQI值最大的污染物有2个或2个以上，则并列为首要污染物。IAQI大于100的污染物为超标污染物。
1.3.3 空气质量分级
根据《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》（HJ 633—2012）规定，空气质量指数划分为0～50、51～100、101～150、151～200、201～300和>300六档，对应于空气质量的六个级别，指数越大，级别越高，说明污染越严重，对人体健康的影响也越明显，如表1-5所示。
表1-5 空气质量指数及相关信息
