城市遥感监测:原理、方法和应用

城市空气质量的好坏反映了空气污染程度，它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的。空气污染是一个复杂的现象，在特定时间和地点，空气污染物浓度受到许多因素影响。来自固定和流动污染源的人为污染物排放是影响空气质量的最主要因素之一，其中包括车辆、船舶、飞机的尾气、工业企业生产排放、居民生活和取暖、垃圾焚烧等。城市的发展密度、地形地貌和气候等也是影响空气质量的重要因素。

城市空气污染的污染物包括烟尘、总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、挥发性有机化合物等。其中，PM2.5指大气中空气动力学直径不大于2.5μm的颗粒物，是空气污染的一个主要来源，它既是一种污染物，又是重金属、多环芳烃等有毒物质的载体。与其他污染物相比，PM2.5能够直接进入肺泡，因此又称入肺颗粒物，有研究表明，PM2.5与心血管发病率和死亡率存在一定关系。日常雾霾天气大多数由PM2.5导致，由于质量小，携带有毒物质时间长，它在空气中的聚集和停留对于环境和人类健康影响很大。

空气污染源也可分为自然的和人为的两大类。自然污染源是由于自然原因(如火山爆发，森林火灾等)而形成，人为污染源是由于人们从事生产和生活活动而形成。例如，澳大利亚从2019年9月一直持续到2020年的森林火灾(图21-1)，曾一度让悉尼市区的能见度达到“危害”级别，PM2.5达到“恶劣”级别。2019年春节期间，受烟花爆竹集中燃放影响，2月4日17时—5日2时，全国338个城市的PM2.5小时浓度快速升高；2月5日2时，338个城市的PM2.5小时平均浓度达到139μg/m3，全国共有116个城市的PM2.5小时平均浓度大于150μg/m3(PM2.5日均标准值为75μg/m3)，达到重度及以上污染。

图21-1　2019年澳大利亚森林火灾对城市环境的污染示例图^[1]

城市空气质量监测标准主要是指空气质量指数(Air Quality Index，AQI)，其分级计算参考的标准是新的《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)，参与评价的污染物为SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO六项。具体说明如下。

(1)空气污染指数为0～50，空气质量级别为一级，空气质量状况属于优。此时，空气质量令人满意，基本无空气污染，各类人群可正常活动。(www.xing528.com)

(2)空气污染指数为51～100，空气质量级别为二级，空气质量状况属于良。此时空气质量可接受，但某些污染物可能对极少数异常敏感人群健康有较弱影响，建议极少数异常敏感人群应减少户外活动。

(3)空气污染指数为101～150，空气质量级别为三级，空气质量状况属于轻度污染。此时，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状。建议儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者应减少长时间、高强度的户外锻炼。

(4)空气污染指数为151～200，空气质量级别为四级，空气质量状况属于中度污染。此时，进一步加剧易感人群症状，可能对健康人群心脏、呼吸系统有影响，建议疾病患者避免长时间、高强度的户外锻练，一般人群适量减少户外运动。

(5)空气污染指数为201～300，空气质量级别为五级，空气质量状况属于重度污染。此时，心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群普遍出现症状，建议儿童、老年人和心脏病、肺病患者应停留在室内，停止户外运动，一般人群减少户外运动。

(6)空气污染指数大于300，空气质量级别为六级，空气质量状况属于严重污染。此时，健康人群运动耐受力降低，有明显强烈症状，提前出现某些疾病，建议儿童、老年人和病人应当留在室内，避免体力消耗，一般人群应避免户外活动。