请问图上的空气质量指数是如何预测的有什么数学模型麽

一、关于这个问题，首先要知道什么是空气质量指数

空气质量指数（Air Quality Index，简称AQI），是一个用来定量描述空气质量水平的数值。世界各国制定的空气质量标准不同，AQI的取值范围也各有不同[1]。我国采用的是和美国相似的标准，AQI的取值范围位于0 – 500 之间。

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。悬浮颗粒物中，直径小于等于10μm的称为PM10，直径小于等于25μm的称为PM25。其中，现阶段对人们健康影响最大的要数PM25。正是由于意识到PM25的严重危害，我国于2012年发布，将于2016年1月1日实施的国家标准GB 3095-2012《环境空气质量标准》[2]中，新增了对PM25的监测要求并规定了浓度限值。

环境监测部门每天发布的空气质量报告中，会包含各种污染物的浓度值，比如SO2浓度为205μg/m3、PM10浓度为1508μg/m3、PM25浓度为1307μg/m3等等。但是，人们很难从这么多个抽象的浓度数据中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。

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。比如0 – 50之间，代表“良好”；51 – 100之间，代表“中等”；101 – 150之间，代表“对敏感人群不健康”……等等。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：

这样，只需要根据报告的AQI值，甚至只看颜色，即可直观判断空气质量水平。

二、空气质量指数是怎么算出来的

如前所述，空气质量指数是根据各种污染物的浓度值换算出来的。要计算AQI，就需要事先确定各污染物在不同空气质量水平下的浓度限值。例如，美国环保局(EPA)针对PM25的限值定义如下[3]：

AQI的计算公式如下：

其中：

I = 空气质量指数，即AQI，输出值；

C = 污染物浓度，输入值；

Clow= 小于或等于C的浓度限值，常量；

Chigh= 大于或等于C的浓度限值，常量；

Ilow= 对应于Clow的指数限值，常量；

Ihigh= 对应于Chigh的指数限值，常量。

利用这个公式，根据污染物浓度C，可以方便地计算出空气质量指数I。比如要计算PM25浓度等于685μg/m3对应的AQI，查浓度限值表可知，它在555和1504之间。所以Clow = 555，Chigh = 1504，对应的Ilow = 151， Ihigh = 200，套入公式计算：

取整即得AQI=158。各种污染物的AQI值分别算出来后，取数值最大的那个即为最终报告的AQI值。比如SO2浓度为205μg/m3，算出来对应的AQI为29；PM10浓度为1508μg/m3，对应的AQI为98；PM25浓度为1307μg/m3，对应的AQI为190。最终报告的AQI值就是190，而贡献了那个最大值的PM25则称为首要污染物。

严格来说，PM25对应的AQI是针对24小时平均的PM25浓度计算出来的。也就是说，并没有对应于实时PM25浓度的AQI。但是为了报告的方便，通常也将实时PM25浓度按24小时平均浓度计算出AQI值。这样算有一个假设的前提，就是如果这个浓度持续24小时的话，对应的AQI才成立。

三、我国的空气质量指数标准，和存在的问题

配合GB 3095-2012的推出，我国环保部制订了一份试行的环境空气质量指数（AQI）技术规定[4]，同样将于2016年1月1日实施。

在这份试行的技术规定中，AQI的级别和美国标准一样分为6个等级，采用相同的颜色标识。各级别对应的AQI值也完全一致。只是每个级别的描述有所不同，从好到差依次称为优、良、轻度污染、中度污染、重度污染和严重污染。但各级别对应的健康影响和建议措施，又基本等同。

此外，计算AQI使用的公式也和美国标准一样，但是每个级别对应的污染物浓度限值是不同的。同样以PM25的限值为例，两国标准中规定的浓度限值对比如下：

结合上面的AQI计算公式可以看出，在PM25浓度高于150μg/m3时，两国标准计算出来的AQI基本等同；而在PM25浓度低于150μg/m3时，两国标准计算出来的AQI有明显差异。

例如当PM25浓度等于325μg/m3时，我国标准计算出的AQI值为47，属于“优”的级别；而按照美国标准计算出来的AQI为94，属于“中等”的级别。又如当PM25浓度等于685μg/m3时，我国标准计算出的AQI值为92，属于“良”的级别；而按照美国标准计算出来的AQI为158，属于“不健康”的级别。

从下图可以比较直观地看出同样的PM25浓度水平下，按照中美两国标准计算出来的AQI的差别：

由于我国试行的技术标准中，在浓度限值的设置上与美国标准存在差异，使得同样的污染物浓度换算出来的AQI值偏低。但是另一方面，它规定的AQI级别、表示颜色、和针对各AQI级别给出的健康影响及建议措施又基本上等同于美国标准，这就难免会给人们造成困扰了。比如上面例子中那个PM25浓度等于685μg/m3的情况，到底是该按照中国标准算出“良”，认为空气质量可以接受，放心外出呢？还是该按照美国标准算出“不健康”，认为对所有人都有健康危害，减少外出呢？

另外一个存在问题是，根据中美两国的AQI计算标准，当污染物浓度超出最高上限时，AQI的值最高也只能是500，因为在这之上的指数是不存在的。这种情况下，称为“爆表”或”Beyond Index”，也就是用空气质量指数已经无法描述这糟糕的空气质量了。

然而在现实中，中美两国的空气质量水平差距极大。美国大部分地区的AQI值常年保持在100以下，超过300以上的情况极为罕见，所以设置500为最大值绝对够用了。而在中国，“爆表”现象则在全国各地常有发生。而一旦发生“爆表”的情况，就只能通过污染物的浓度值来进一步描述污染的严重程度了，这就违背了设置AQI作为统一的空气质量衡量指标的初衷。这说明在我国当前的空气质量水平下，设置500为最大值是不合理的，需要对AQI超出500的计算方法做出进一步的规定。

我国环保部门将这份技术标准作为试行标准，而不是正式标准，显然也是考虑到了今后进一步改进的可能。希望在正式标准出台之前，能进一步修改完善，消除可能造成人们困扰的因素。也希望越来越多的人能够了解到空气质量指数真正的含义，推动空气质量指数技术标准的完善，使其更有利于空气质量的改善和人们的身体健康。

参考资料

环境空气质量标准（ GB 3095—2012 ）

Wikipedia:

Technical Assistance Document for the Reporting of Daily Air Quality (EPA-454/B-13-001)

环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）（HJ 633—2012 ）

一、空气质量检测仪方案制定原则

空气质量检测仪的工作原理是精确测量污染物浓度，计算空气质量指数AQI，浓度超标时报警。控制质量检测仪接收并检测前端的甲醛传感器、PM25传感器、TVOC传感器、温湿度传感器的信号，通过运算放大器放大传感器的微弱信号，通过滤波电路消除噪声干扰，通过AD采集和32位高精度CPU转换成污染物浓度值，显示在液晶屏上。

二、空气质量检测仪程序功能介绍

北新科苑设计的空气质量检测仪采用NY8A054E单片机作为主控芯片。单片机工程师通过程序烧录和电路设计建立功能模块，最终可以实现以下功能:

(1)液晶显示:外置液晶屏显示时间、剩余电量和浓度值。

(2)报警功能:当空气中有害气体含量超标时，蜂鸣器会发出报警；

(3)小夜灯功能:用手滑动或靠近感应器扫过小夜灯红外感应区域(上方15CM内)即可直接开灯或关灯；

(4)温湿度检测:除了甲醛和PM25检测，还内置了温湿度传感器。探测器可以即时感知并全面显示室内环境指标。

空气质量检测仪的pcb结构为单面板，可以完全兼容目前市面上的空气质量检测仪产品。pcb结构也可以根据客户要求定制。最终成品的风格和形状可以由商家自己设计和改变，也可以根据消费者的需求来设计和改变。

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25μm的称为PM25。

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(O 3) 以及PM10 、PM25 、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：

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？

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：

，其中：

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。

n——污染物项目

举一个例子：

比如北京奥体中心PM25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PM25则称为首要污染物。

根据表1，在6项污染物中，PM25折算成IAQI为500的浓度限值，也刚好是500μg/m3。也就是说，一旦PM25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，PM25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。

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）？

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PM25，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PM25 、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，PM25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。

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，PM25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。

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：

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。

而最新的一次雾霾过程中，北京依然呈现出三个非常明显的波动。

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。

根据六类空气污染物的数量而计算﹐并把污染物的浓度化为0至500的数值。 这六种空气污染物包括二氧化氮 (NO2)、二氧化硫 (SO2)、二氧化碳 (CO2)、臭气 (O3)、总悬浮粒子 ()和可吸入悬浮粒子 ()。

Q3：空气污染指数是怎么用污染物浓度算出来的

空气污染指数是根据污染物的浓度比较出来的，呵呵 API 50 100 200分别是标准的分界点 这个其实很简单 但是说起来比较复杂 我把计算方法和表格上传到附件你看看就明白了。 附件：空气污染指数doc

Q4：空气污染指数AQI是怎么计算出来的

空气质量指数（Air Quality Index，简称AQI），是一个用来定量描述空气质量水平的数值。AQI的取值范围位于0 – 500 之间。

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。悬浮颗粒物中，直径小于等于10m的称为PM10，直径小于等于25m的称为PM25。其中，现阶段对人们健康影响最大的要数PM25。正是由于意识到PM25的严重危害，我国于2012年发布，将于2016年1月1日实施的国家标准GB 3095-2012《环境空气质量标准》中，新增了对PM25的监测要求并规定了浓度限值。

环境监测部门每天发布的空气质量报告中，会包含各种污染物的浓度值，比如SO2浓度为205g/m3、PM10浓度为1508g/m3、PM25浓度为1307g/m3等等。但是，人们很难从这么多个抽象的浓度数据中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。

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。比如0 – 50之间，代表“良好”；51 – 100之间，代表“中等”；101 – 150之间，代表“对敏感人群不健康”……等等。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：

这样，只需要根据报告的AQI值，甚至只看颜色，即可直观判断空气质量水平。

Q5：空气污染指数是怎么确定的？

两个地方错误

1 elseif要合在一起写，而不是else if

2, end太多if elseif ……只要一个end就可以

帮你整理了一下

clc

clear

s=[1,2,3,4;4,5,6,7;7,8,9,10]

m=[1,2,3,4;4,5,6,7;7,8,9,10]

n=[1,2,3,4;4,5,6,7;7,8,9,10]

z=size(s);

for h=1:z(2)

for k=1:z(1)

if (s(k,h)>=0)&(s(k,h)<=50)

a(k,h)=s(k,h);

elseif (s(k,h)>50)&(s(k,h)<=150)

a(k,h)=1/2(s(k,h)-50)+50;

elseif (s(k,h)>150)&(s(k,h)<=475)

a(k,h)=2(s(k,h)-150)/13+150;

end

if (m(k,h)>=0)&(m(k,h)<=40)

b(k,h)=5m(k,h)/4;

elseif (m(k,h)>40)&(m(k,h)<=80)

b(k,h)=5(m(k,h)-40)/4+50;

elseif (m(k,h)>80)&(m(k,h)<=180)

b(k,h)=(m(k,h)-80)/2+100;

elseif (m(k,h)>180)&(m(k,h)<=280)

b(k,h)=(m(k,h)-180)/2+150;

elseif(m(k,h)>280)&(m(k,h)<=565)

b(k,h)=100(m(k,h)-280)/285+200;

end

if (n(k,h)>=0)&(n(k,h)<=50)

c(k,h)=n(k,h);

elseif (n(k,h)>50)&(n(k,h)<=150)

c(k,h)=1/2(n(k,h)-50)+50;

elseif (n(k,h)>150)&(n(k,h)<=250)

c(k,h)=1/2(n(k,h)-150)+100;

elseif (n(k,h)>250)&(n(k,h)<=350)

c(k,h)=1/2(n(k,h)-250)+150;

end

AQI(k,h)=max(max(a(k,h),b(k,h)),c(k,h));

end

end

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