为一个区域设立空气质量目标
3.4 掌握一个地区的空气质量水平
3.4.1 综述
在大多数情况下，基于自己的感觉人们很容易怀疑某个地区有严重的空气质量问题。颗粒物、臭氧、挥发性有机物以及氮和硫的氧化物都会在一定程度上影响能见度，并且也会有不同的气味。因此，居民可能会发现该地区长久被雾笼罩着，或者有不寻常的气味，这就导致他们推断出他们所呼吸的空气质量有点下降。此外，某些与生成臭氧有关的有机物，它们会对眼睛和胸腔产生一种灼烧的感觉。在一些情况下，比如在二十世纪四十年代末期宾夕法尼亚州的多诺拉市和二十世纪五十年代初期英国的伦敦，人们经历了一次污染带来的灾难。在那里，成千上万的人死亡或者住院，导致医院病房以及太平间都难以容纳了。与之相随的，是降低的能见度以及人们呼吸变得困难。
然而，人们的感觉不能将空气污染的程度定量化。在某些污染程度下，空气污染同样可以影响人们的健康和财产，而且不会被人们所察觉出来。与之相反，当事实上几乎没有空气污染的时候，人们也会把雾认为是高度空气污染所产生的。因此，我们需要一个更严格更科学的系统来监测空气质量。这样做可以：
*理解该地方的总体空气质量；
*确定空气污染可能会怎样影响公众的健康和财产；
*评价空气污染的程度可能会怎么变化；
*提供关于空气污染来源的线索
空气质量监测的许多方面将在第4章中讨论。本节的目的是为了介绍在建立一套空气质量管理框架中所用到的概念。
在介绍现代空气污染监控技术之前，有必要考虑这么一些例子，其中人们的感觉已经被有效的用来判断空气污染的某些类型。先看利用嗅觉的例子。有太多产生气味的污染物，它们中间每一种都有一个可以被接受的浓度范围。人们做出了一个设备来寻找该范围。该设备用清洁空气来稀释污染过的空气，并且清洁空气的量可以调节。通过调整稀释物的量，人们可以将污染过的空气稀释到人类鼻子不再能闻到的程度，此时所需要的稀释物的量作为气味强度的表征值。一种常用而且有效的评价能见度的方法就是确定主要物体能被人眼区别开来时人距离物体的距离。在该例子中，人们建立一个观察站，使得在一定距离处的建筑物与山脉都可见。观察员记下能被辨认出来的最远的物体，通过测量该物体离自己的距离，观察员就可以估计出“视距”。该“视距”跟空气质量相关。许多机场用这种方法来估计视距。
空气质量监测技术涵盖了从简单的、用小试管将空气样品吸取出来的人工方法到复杂的、以秒为单位的空气监测电子系统的所有方法。用试管的手工方法比较便宜，而且在一些情况下有用。但是人们更加偏向于使用现代的电子系统来监测常见空气污染物水平。用来测量空气污染水平的技术非常广泛，但确定最好的监测特定污染物的方法并不总是很容易。然而，出于仪器稳定性、操作方便性以及成本方面的考虑，某些监测方法已经成为了监测当今最常见空气污染物的主要方法。不分光红外吸收光谱仪通常被用来监测一氧化碳和二氧化碳的含量，偶尔也会用来监测烃类化合物的浓度。紫外分光光度计通常会被用来监测臭氧和一氧化氮。虽然色谱法可以提供更好的形态，但通常用火焰离子检测器来监测烃类化合物。当代数字技术使公司和政府机构得以将不同监测设备对所有常规气体污染物的测试结果以秒为单位集合起来，将它们记录下来并将该信息传输到中央位置，并且不用人工干涉就可以每天检查仪器的零点和量程，即在线监测。
对于颗粒物的监测不能光依赖监测仪器，而需要更多的人工工作，但这种情况也在发生变化。传统监测颗粒物的方法就是从一个过滤器中吸取已知量的空气，再测量过滤器所增加的重量，该重量就是由空气中的颗粒物所产生的。空气输送到监测器的方式会影响到所收集到的颗粒的尺寸范围，因此，颗粒物会根据尺寸被分成不同的部分。当今的仪器可以逐秒对颗粒进行测量。可采用的方法有多种，比如，通过测量微粒积累到一个振动的晶体上之后晶体振动速度的变化，或者测量当微粒积累到一个金属板上后射线的衰减。最后，采用近程激光和远程激光的光散射方法也已经被用来估计颗粒物含量水平。然而，使用光散射来估计颗粒物质量的方法仍然有很大的争议。
在美国，人们已经建立起来了具体的方法标准来监测汽车尾气，因此不同的工业、政府和研究组的测量方法具有一致性。这些参考方法包括校准以及维护仪器所需的条件，也有对于要使用的仪器的解说。EPA参考方法可以在http://www.epa.gov/ttn/amtic/criteria.html上的手册中。
美国在建立起来参考方法和程序之前，有很多不同的仪器被用来监测空气质量，而且仪器的维护和校准不一致。在1976年之前美国所搜集到的数据就是这样获得的，这些数据遭到人们的质疑，因为一些仪器的质量很差，而且在使用时对仪器的维护以及采用的校准程序也很差。建立空气污染监测参考方法以及对仪器进行维护和校准，对于提供可靠的空气监测数据而言至关重要。
为监测站寻找合适的地点也非常复杂，空气监测站需要用以实现以下四个目的中的至少一个。第一，空气监测站用来捕捉目标空气污染物的最高水平。第二，它们用来监测公众所接触到的典型或者平均污染物水平。第三，它们用来跟踪空气污染源的影响。第四，它们用来建立某个地区的空气污染物的自然水平或者基线水平。通常将空气监测站指定为寻找最高污染物水平、污染面积、污染趋势、污染物基线水平或者特殊目的的监测站。投入空气监测的资金事实上总是有限的，因此对于每一个监测站都必须确定其用途，这样它才能建在恰当的地方。USEPA已经对于应该在城市设立的监测站的数目设立了标准，该标准是建立在城市的大小、人口和空气污染问题的基础上。最近的USEPA空气监测讨论结果名为“National Ambient Air Monitoring Strategy”，可以在http://www.epa.gov/particles/pdfs/naam_strategy_ 20051222.pdf上找到。
然而，人们的感觉不能将空气污染的程度定量化。在某些污染程度下，空气污染同样可以影响人们的健康和财产，而且不会被人们所察觉出来。与之相反，当事实上几乎没有空气污染的时候，人们也会把雾认为是高度空气污染所产生的。因此，我们需要一个更严格更科学的系统来监测空气质量。这样做可以：
*理解该地方的总体空气质量；
*确定空气污染可能会怎样影响公众的健康和财产；
*评价空气污染的程度可能会怎么变化；
*提供关于空气污染来源的线索
空气质量监测的许多方面将在第4章中讨论。本节的目的是为了介绍在建立一套空气质量管理框架中所用到的概念。
在介绍现代空气污染监控技术之前，有必要考虑这么一些例子，其中人们的感觉已经被有效的用来判断空气污染的某些类型。先看利用嗅觉的例子。有太多产生气味的污染物，它们中间每一种都有一个可以被接受的浓度范围。人们做出了一个设备来寻找该范围。该设备用清洁空气来稀释污染过的空气，并且清洁空气的量可以调节。通过调整稀释物的量，人们可以将污染过的空气稀释到人类鼻子不再能闻到的程度，此时所需要的稀释物的量作为气味强度的表征值。一种常用而且有效的评价能见度的方法就是确定主要物体能被人眼区别开来时人距离物体的距离。在该例子中，人们建立一个观察站，使得在一定距离处的建筑物与山脉都可见。观察员记下能被辨认出来的最远的物体，通过测量该物体离自己的距离，观察员就可以估计出“视距”。该“视距”跟空气质量相关。许多机场用这种方法来估计视距。
空气质量监测技术涵盖了从简单的、用小试管将空气样品吸取出来的人工方法到复杂的、以秒为单位的空气监测电子系统的所有方法。用试管的手工方法比较便宜，而且在一些情况下有用。但是人们更加偏向于使用现代的电子系统来监测常见空气污染物水平。用来测量空气污染水平的技术非常广泛，但确定最好的监测特定污染物的方法并不总是很容易。然而，出于仪器稳定性、操作方便性以及成本方面的考虑，某些监测方法已经成为了监测当今最常见空气污染物的主要方法。不分光红外吸收光谱仪通常被用来监测一氧化碳和二氧化碳的含量，偶尔也会用来监测烃类化合物的浓度。紫外分光光度计通常会被用来监测臭氧和一氧化氮。虽然色谱法可以提供更好的形态，但通常用火焰离子检测器来监测烃类化合物。当代数字技术使公司和政府机构得以将不同监测设备对所有常规气体污染物的测试结果以秒为单位集合起来，将它们记录下来并将该信息传输到中央位置，并且不用人工干涉就可以每天检查仪器的零点和量程，即在线监测。
对于颗粒物的监测不能光依赖监测仪器，而需要更多的人工工作，但这种情况也在发生变化。传统监测颗粒物的方法就是从一个过滤器中吸取已知量的空气，再测量过滤器所增加的重量，该重量就是由空气中的颗粒物所产生的。空气输送到监测器的方式会影响到所收集到的颗粒的尺寸范围，因此，颗粒物会根据尺寸被分成不同的部分。当今的仪器可以逐秒对颗粒进行测量。可采用的方法有多种，比如，通过测量微粒积累到一个振动的晶体上之后晶体振动速度的变化，或者测量当微粒积累到一个金属板上后射线的衰减。最后，采用近程激光和远程激光的光散射方法也已经被用来估计颗粒物含量水平。然而，使用光散射来估计颗粒物质量的方法仍然有很大的争议。
在美国，人们已经建立起来了具体的方法标准来监测汽车尾气，因此不同的工业、政府和研究组的测量方法具有一致性。这些参考方法包括校准以及维护仪器所需的条件，也有对于要使用的仪器的解说。EPA参考方法可以在http://www.epa.gov/ttn/amtic/criteria.html上的手册中。
美国在建立起来参考方法和程序之前，有很多不同的仪器被用来监测空气质量，而且仪器的维护和校准不一致。在1976年之前美国所搜集到的数据就是这样获得的，这些数据遭到人们的质疑，因为一些仪器的质量很差，而且在使用时对仪器的维护以及采用的校准程序也很差。建立空气污染监测参考方法以及对仪器进行维护和校准，对于提供可靠的空气监测数据而言至关重要。
为监测站寻找合适的地点也非常复杂，空气监测站需要用以实现以下四个目的中的至少一个。第一，空气监测站用来捕捉目标空气污染物的最高水平。第二，它们用来监测公众所接触到的典型或者平均污染物水平。第三，它们用来跟踪空气污染源的影响。第四，它们用来建立某个地区的空气污染物的自然水平或者基线水平。通常将空气监测站指定为寻找最高污染物水平、污染面积、污染趋势、污染物基线水平或者特殊目的的监测站。投入空气监测的资金事实上总是有限的，因此对于每一个监测站都必须确定其用途，这样它才能建在恰当的地方。USEPA已经对于应该在城市设立的监测站的数目设立了标准，该标准是建立在城市的大小、人口和空气污染问题的基础上。最近的USEPA空气监测讨论结果名为“National Ambient Air Monitoring Strategy”，可以在http://www.epa.gov/particles/pdfs/naam_strategy_ 20051222.pdf上找到。
