周而复始，冷空气活动的间歇，雾霾又开始霸占了华北、黄淮等地。昨夜北京AQI首次突破400℃，今天凌晨AQI峰值又冲破了450℃，打破昨晚的纪录。
12月4日早晨北京市AQI指数平均值
我们经常说的看到的AQI到底是一个概念？爆表是什么？跟我们经常说的雾霾是什么关系？一天当中AQI有什么变化特点？
什么叫做AQI？
要了解AQI，首先我们先给大家普及一下我们身边的主要污染物是哪些？环境空气污染物的种类有很多，常见的有二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O３)和悬浮颗粒物等。悬浮颗粒物中，直径小于等于10μm的称为PM10，直径小于等于2.5μm的称为PM2.5。
大气中的污染物（来源于网络）
环境部门每天都会发布这些污染物的浓度值，但是问题是，这么多的污染物，普通的人群很难根据这些判断出到底当前的空气质量处在什么水平。于是就有人想出了一个办法，将各种不同污染物含量折算成一个统一的指数，这就是空气质量指数，AQI。
专业的定义来了：AQI是定量描述空气质量状况的无量纲指数，主要是将二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O３)以及PM10、PM2.5、等六项污染物浓度值换算成相应的指数。
空气质量指数的值在不同的区间，就代表了不同的空气质量水平。AQI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。
为了更直观起见，每个区间都有一个固定的颜色值与它对应：
空气质量指数的分级
究竟AQI是如何测量和计算的，又与人们常说的雾-霾有何关系呢？
AQI是如何确定的？
（这里有数学公式，不感兴趣的同学可以直接略去）
世界每个国家制定的空气质量标准有所不同，AQI的取值范围差别很大。在我国，目前采用的是和美国相似的标准，AQI的取值范围位于0 -500之间。AQI指数也只表征污染程度，并非具体污染物的浓度值。
每一项污染物的空气质量指数又称空气质量分指数（IAQI）。
第一步是对照各项污染物的分级浓度限值，以及各项污染物的实测浓度值分别计算得出空气质量分指数（Individual Air Quality Index，简称IAQI）：
空气质量分指数级别及对应的污染物项目浓度限值见表1：
空气质量分指数及对应的污染物项目浓度限值
AQI的计算公式如下：
IAQI的计算公式
，其中：
IAQIP——污染物项目P的空气质量分指数；
CP——污染物项目P的质量浓度值；
BPHi——表1中与CP相近的污染物浓度限值的高位值；常量
BPLo——表1中与CP相近的污染物浓度限值的低位值；常量
IAQIHi——表1中与BPHi对应的空气质量分指数；
IAQILo——表1中与BPLo对应的空气质量分指数。
第二步是，利用这个公式，计算出每个污染物的IAQIP值，也就是IAQI，取数值最大的那个即为最终报告的AQI值。当AQI大于50时将IAQI最大的污染物确定为首要污染物，超过100时，为超标污染物。
最终AQI值取值
n——污染物项目
举一个例子：
北京11月24日下午部分城市AQI数据截图
比如北京奥体中心PM2.5浓度为81μg/m3，对应的AQI为108。最终报告的AQI值就是108，而贡献了那个最大值的PM2.5则称为首要污染物。
我们经常说到的“爆表”是什么意思？
根据表1，在6项污染物中，PM2.5折算成IAQI为500的浓度限值，也刚好是500μg/m3。也就是说，一旦PM2.5的日均浓度超过500μg/m3，AQI随即达到500，无论浓度再怎么高，AQI也还是500。因此，严重雾霾期间，PM2.5日均浓度超过500μg/m3的地方，就“爆表”了（Beyond Index）。
但个人认为，设置500为最大值其实并不是不合理。近些年来，空气质量“爆表”现象频频发生，屡见不鲜。而一旦发生“爆表”的情况，只有通过污染物的浓度值来进一步判断污染的严重程度了，这就违背了设置AQI作为统一的空气质量衡量指标的初衷。未来环保部AQI的算法是否要进一步的修正，将不得而知，但是不排除会有这样的可能性。
墨迹app空气质量实况截图
所以写到这里，国内天气软件领先的墨迹天气APP上关于空气质量指数下面的污染物，其实是分指数，而非浓度，但污染物爆表的时候，就可能不能准确判断出污染的严重程度了。更合理的建议是：空气指数页面显示总体的AQI，但是具体的污染物可以显示浓度，这样公众可能会更容易接受一些（供参考）？
AQI跟雾霾是什么关系？
毋庸置疑，AQI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。近些年来，人们关注AQI指数，主要是因为一种叫做“雾霾”的名词闯进了公众的视野。
严格意义上来讲，“雾霾”应该区分对待，“雾是雾，霾是霾”，都算是一种使能见度下降的天气现象。雾是由水汽组成，单纯雾出现的时候，很干净。而霾成分相对复杂，是指原因不明的大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象。霾的核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒，气象学上称为“气溶胶颗粒”。
霾的组成成分非常复杂，包括数百种大气颗粒物，就是污染物的积聚。其中有害人类健康的主要是直径小于10微米的气溶胶粒子（PM10）。其中，现阶段对人们健康影响最大的要数PM2.5，即常说的细颗粒物，可吸入颗粒物（可吸入肺），它能直接进入并粘附在人体上下呼吸道和肺叶中。
大气中PM2.5、PM10等颗粒物也是造成能见度降低的主要原因。值得一提的是，在我国现阶段，当AQI爆表时，PM2.5常成为首要污染物，但有时则是光化学污染所带来的臭氧。因此，在绝大多数情况下，人们对AQI的直观感受还是很明显的。
所以真正导致AQI数值飙升的是霾，而不是雾。但两者也不完全是线性的关系，但也是正相关。
看起来的晴朗，是真的没有污染吗？
前段时间，有网友反应，明明是晴天，但是AQI指数级别却显示轻度污染。真的是数据出现了问题吗？未必！
人们往往以为天空灰蒙蒙、空气刺鼻就意味着污染严重，而晴天则安然无事，没有污染。实际上，有的时候，眼睛和鼻子可能欺骗了你。
在AQI监测的六种污染物中，PM2.5等颗粒物是造成能见度降低，让天空看起来灰蒙蒙的元凶；臭氧有一种刺激性气味（如复印室里的呛鼻气味）；而其他污染物，比如说二氧化硫、一氧化碳等在可见光波段对光的吸收和衰减效应很小，所以，对能见度几乎没有影响。二氧化氮也只有在极高浓度的时候才会影响到能见度，使得天空看起来有点泛红棕色。
所以，对于二氧化硫、一氧化碳以及低浓度的二氧化氮，是无色无味的，这也意味着为什么有的时候AQI仍显示“污染”，但是天空状态看起来很好的原因。
“夜间以雾为主，白天以霾为主”这句话要谨慎！
网络截图
每次出现雾霾过程时，上面的话大家是不是都曾经见到过？由于雾霾经常相伴出现，有时候确实难以区分。
区分雾霾，除了成分不同以外，湿度条件也是一个比较重要的参考因子。往往雾的湿度更大，而霾相对要小一些。一天当中，湿度会有明显的日变化，早晚湿度大，而白天湿度降低，因此一般认为白天多出现是霾，而夜间雾的成分加大。但是——
那夜间转化为雾了，是不是意味着污染就轻了呢？其实事实没有想象中那么简单！比如帝都的雾霾就不是那么回事~
2016年12月24-26日，华北一带出现了一次霾天气过程。看一下帝都在这次霾天气过程中，AQI的一个变化趋势：
11月24日-27日北京AQI变化趋势
北京从24日开始，AQI指数开始上升，污染逐渐加重，26日当天，是污染物最重的一天，北京出现严重污染。不过AQI分布曲线，并不是一个线性的状态，而是有明显的峰值出现。
从日分布以及逐小时分布来看，发现AQI指数的波峰主要是出现在夜间到清晨这段时间（24日夜间和25日清晨，25日夜间到26日清晨），而白天污染物能则呈现出下降的趋势，中午前后为低谷状态，换句话说，这段时间空气相对较好一些。而下午以后空气质量逐渐转差，或者说变得更差。
但是在26日白天到晚上这段时间，北京的AQI变化并没有呈现出显著的飙升趋势，而这段时间正是冷空气到来前的时段，这就跟气温的日变化一样，在天气平稳的时候，气温是白天高，早晚低，而冷空气来了，气温曲线往往不按常理出牌。空气质量的变化也是如此。
27日凌晨起，冷空气正式抵达，北京的AQI指数如断崖般下跌，空气质量也明显好转。
AQI的所有相关的指标也呈现出相似的波动。
11月24日-27日北京空气质量综合监测值变化趋势
12月1日-4日清晨北京AQI变化趋势
所以，总的来看，AQI一天的大致变化：白天AQI数值相对较低，中午前后是低谷，夜间雾霾较重（AQI峰值）。
在没有特殊天气的时候，当天AQI走势跟气象条件有一定的关系。这里面需要提到一个“逆温”的概念。
什么是逆温？一般情况下，大气温度随着高度增加而下降，可是在某些天气条件下，地面上空的大气结构会出现气温随高度增加而升高的反常现象，气象学上称之为“逆温”，发生逆温现象的大气层称为“逆温层”。
在冬半年，由于地面相当于大气为“冷源”，夜间辐射降温明显，这样就有可能近地面的空气会比上层大气温度低，这其实就是“辐射逆温”，这种“下冷上热”的逆温层结一旦形成，空气无法上下对流，像一个盖子一样，污染物就很难扩散。需要注意的是，这种逆温往往在黎明前最强，日出后自上而下消失。
而逆温层被打破后，污染物将会得到扩散。这也解释了，为什么白天污染往往较低，而入夜后，污染物浓度不断堆积，不容易扩散，AQI指数偏高的原因。
结论：如果一天当中外去时段可以选择话，那就是白天太阳升起之后，日落之前咯。但是有冷空气来的时候会有意外发生。
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