空气污染是影响健康的重要环境卫生问题。据WHO 2012年的报告显示，有700多万人死于空气污染，占所有死亡人口数的1/8，且88%的死亡发生在中低收入国家^[1]。空气污染指数(air pollution index，API)是根据常规监测的PM₁₀、SO₂和NO₂的浓度，参照环境空气质量标准计算的概念性指数，用以分级表征空气污染程度，对人们的日常生活提供指示^[2]。指数越大表明空气污染越严重，反之则表示空气质量相对较好。中国对空气污染指数的研究始于二十世纪末^[3-4]，主要集中于对API预测方法和数值模拟方法的改进^[5-6]、时间序列变化特征^[7-8]、区域性的API时空变化特征^[9-10]等相关研究。本研究根据北京市2001—2012年的逐日API数据，分析了北京市空气质量状况的时间变化特征，并在此基础上，揭示了“奥运效应”和气象因素等对空气质量的影响。

1 数据来源和分析方法

空气污染指数数据来源于国家环保部数据中心网站^[11]，从2001年1月—2012年12月，北京市共12年的每日API的数值资料。将日API数据进行算数平均，转换为月平均数据，建立一个由144个月API数值组成的时间序列。气象数据来源于中国气象科学数据共享网，包括降雨量、平均气压、平均风速、平均温度和平均湿度。

运用SAS9.4软件，计算API的年平均值、月平均值和季节平均值，结果都采用算数平均值，进而探讨API的年际变化、月际变化和季节变化。利用R 3.1.1做出时序图，讨论API的变化趋势，并利用相关度检验，验证API与气象因素之间的关系。

2 结果分析 2.1 API指数的年变化趋势

对国家环保部数据中心网站2001—2012年的API指数数据和空气质量状况数据汇总后得到的结果(表 1)。北京市年平均API指数在2001—2012年整体呈下降趋势，且以2008年为转折点，在2008年之前年API数值基本都在100以上，2008年以后年API指数下降到90以下，2012年降到78；从空气质量级别的天数来看，空气质量“优”的天数在增加，“中度污染”和“重度污染”的天数在减少，“优”和“良”的天数所占的比例由2001年的50%上升到75%以上。

2.2 API指数的月、季度变化趋势

从北京市2001—2012年API指数月值的时间序列(图 1)可看出有明显时间差异，在一年中呈现“高—低—高”的趋势。1月份开始较高，随后在3、4月达到高峰，其后下降；7、8月时处于低谷，随后又逐渐上升到11、12月的高值。最低点出现在2011年1月(51) 和2008年8月(57)、9月(57)。此外，从时序图上也可以看出，API峰值在不断下降。

季节API指数，春季最高，冬季次之，夏天最低，这主要与风向、降水、沙尘等气象因素有关^[12-13]。在相关性分析中显示，API与降水、温度、湿度呈负相关，相关系数分别为-0.402、-0.212、-0.286，与风速呈正相关，相关系数为0.369，风速越大，可能会产生更多的扬尘等，API越大(表 2)。

2.3 API中污染物种类的变化趋势

2001—2012年北京市首要污染物是可吸入颗粒物(表 3)，SO₂作为首要污染物的天数明显减少。首要污染物中“无”的天数在增加，“无”对应的是空气质量为“优”的天数，表明“优”的天数呈现增加的趋势。

3 讨论

北京市2001—2012年API指数处于下降的趋势。这主要与国家的可持续发展战略以及对空气污染的重视有关，另外也与“奥运效应”有关^[14]。从申办成功到奥运会的举行，北京采取了一系列空气质量控制措施，如改善能源结构、治理机动车污染、重整市内污染工业和治理扬尘污染等。从API数据在2008年出现转折点以及2008年8月和9月出现API最低值可以看出，奥运会为城市健康带来了直接的改变^[15]。API指数有明显的季节分布，春季和冬季较高，主要是由于冬季是北方的取暖季节，煤等燃料的燃烧会产生大量的污染物，北京属于季风气候区，冬季盛行的是偏北风，会从内蒙等北部周边地区带来沙土等污染物，春季的3、4月份尤其严重，此段时间也是沙尘的高发季节，会对空气质量产生严重影响^[16]，也是春季API指数高于冬季API的主要原因。夏季北京盛行的是偏南风，风从海上吹来，湿度大而且洁净，污染物容易沉积，同时夏季6、7、8月也是北京主要的降雨时节，降雨吸收、沉降空气中的颗粒物。

大气首要污染物的种类在发生变化，主要是可吸入颗粒物，可吸入颗粒物主要来源于工业的排放、建筑施工和沙尘等，SO₂作为首要污染物的天数在下降，大气中的SO₂主要是由煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧产生，随着新的洁净能源的产生和煤脱硫工艺的应用，SO₂的排放量逐渐较少。

空气污染指数API整体呈下降趋势与人们的感受是相反的，雾霾越来越多，空气越来越差主要是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒的集合体^[17]，他的形成主要与气象因素的水平静风增多和逆温现象有关，主要是由气候变化引起的^[18]，另外也与工业发展和机动车辆增多带来的悬浮颗粒物增加有关系。雾霾可以理解为气候问题和环境问题的结合造成的综合结果，而不能简单地将雾霾的增多完全归因于环境的恶化。

从2013年开始，新的环境空气质量标准出台，空气质量指数(air quality index，AQI)取代API，用以反映空气污染种类的变化和更好的服务于人群，AQI指数增加了PM_2.5和O₃，但本质上还是以单一污染物的指数代替空气质量，这种方法无法全面的反映空气质量的真实情况，也无法对人们的健康给出完善的指导，说明现有的空气评价指标存在缺陷，需要去研究更全面有效的空气质量监测方法。2008年加拿大环境保护部和原卫生部提出了空气质量健康指数(air quality health index，AQHI)^[19]的概念，充分考虑空气中的各种污染物，直接将人群流行病学观察到的多个污染物健康效应指数化，利用时间序列分析，考虑每日死亡数与每天的污染物浓度的交互作用，更能全面反映空气质量状况。

空气质量的监测数据及时发布，是对公众健康负责的表现，但更应客观的看待数据反映的问题，应该同时考虑气候变化、污染物构成等因素，开发更合理的反应环境状况的指标，如AQHI。利用这些数据，为国家政策的制定、城市规划和管理等提供依据。