1.3 空氣質量指數
1.3.1 大氣污染物濃度
目前，大氣污染程度的描述主要是用濃度和相關指數（如污染指數、質量指數）表示，并通過暴露時間與濃度的累積形式來評估污染對象的受害程度。本節討論大氣污染物濃度的表示形式。
大氣污染物濃度常用單位體積氣體中所含污染物的量來表示。表述污染物的量有質量和體積兩種方式，因此，對應的大氣污染物濃度單位有：質量濃度mg/m3或μg/m3，體積濃度10-6（μL/L）或10-9（nL/L）。
根據理想氣體狀態方程：
（1.2）
式中，P為絕對大氣壓，atm；V為氣體體積，L；T為氣體熱力學（絕對）溫度，K；R為氣體常數，0.08206 atm·m3/（kmol·K）；n為物質摩爾數，mol；m為物質質量，g；M為物質摩爾分子量，g/mol。
①質量濃度。以mg/m3或μg/m3表示，根據式（1.2），氣體中污染物i的質量濃度計算公式為：
（1.3）
式中，pi為氣體中污染物i的分壓，atm。
②體積濃度。以百萬分之一（10-6）或10億分之一（10-9）表示，10-6的計算式為：
（1.4）
質量濃度與體積濃度之間的換算關系式為：
（1.5）
由理想氣體狀態方程可知，氣體受溫度、壓力的影響很大，因此，采用質量濃度必須折算成統一的標準狀態，否則無法比較。我國所有標準涉及的濃度均采用0℃、一個大氣壓（101.325kPa）為標準狀態下的數據，單位表示mg/m3或μg/m3。日本、美國等采用25℃、一個大氣壓（101.325kPa）為標準狀態。采用體積濃度無須考慮氣體的狀態，可直接進行數據比較，故仍被一些國家使用。
1.3.2 空氣質量指數定義
空氣質量指數（air quality index，AQI），是根據環境空氣質量標準和各項污染物對人體健康、生態、環境的影響，將常規監測的幾種空氣污染物濃度簡化成為單一的無量綱概念性指數值形式，將空氣污染程度和空氣質量狀況分級表示，如表1-4所示。AQI適合于表示城市的短期空氣質量狀況和變化趨勢。
空氣污染物種類很多，參與空氣質量評價的主要污染物有PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3、CO六項。為此，提出空氣質量分指數（individual air quality index，IAQI）描述單項污染物的空氣質量狀況。
污染物i的空氣質量分指數IAQIi計算式為：
（1.6）
式中，ci為污染物i的質量濃度值，μg/m3；BPHi為表1-4中與ci相近的污染物濃度限值的高位值，μg/m3；BPLo為表1-4中與ci相近的污染物濃度限值的低位值，μg/m3；IAQIHi為表1-4中與BPHi對應的空氣質量分指數；IAQILo為表1-4中與BPLo對應的空氣質量分指數。
表1-4 空氣質量分指數及對應的污染物濃度限值
注：1.SO2、NO2和CO的1小時平均濃度限值僅用于實時報，在日報中需使用相應污染物的24小時平均濃度限值。
2.SO2 1小時平均濃度值高于800μg/m3時，不再進行其空氣質量分指數計算，SO2空氣質量分指數按24小時平均濃度計算的分指數報告。
3.O3 8小時平均濃度值高于800μg/m3時，不再進行其空氣質量分指數計算，O3空氣質量分指數按1小時平均濃度計算的分指數報告。
描述空氣質量狀況時，空氣質量指數AQI取所有空氣質量分指數IAQI中最大值。AQI大于50時，IAQI值最大的污染物確定為首要污染物，若IAQI值最大的污染物有2個或2個以上，則并列為首要污染物。IAQI大于100的污染物為超標污染物。
1.3.3 空氣質量分級
根據《環境空氣質量指數（AQI）技術規定（試行）》（HJ 633—2012）規定，空氣質量指數劃分為0～50、51～100、101～150、151～200、201～300和>300六檔，對應于空氣質量的六個級別，指數越大，級別越高，說明污染越嚴重，對人體健康的影響也越明顯，如表1-5所示。
表1-5 空氣質量指數及相關信息
