空気質指数

大気質指数（AQI）は、政府機関^[1]が開発した指標で、現在空気がどの程度汚染されているか、または今後どの程度汚染される可能性があるかを一般市民に伝えるものです。 ^{[2] [3]}大気汚染レベルが上昇すると、AQI も上昇し、関連する公衆衛生リスクも高まります。子供、高齢者、呼吸器系または心臓血管系の問題を抱える人は、通常、空気の質の悪さの影響を受ける最初のグループです。AQI が高い場合、政府機関は通常、屋外での身体活動を減らすか、外出を完全に避けるように人々に勧めます。山火事によって AQI が高くなった場合は、屋外ではマスク（ N95 マスクなど）を使用し、屋内では空気清浄機（HEPAフィルターと活性炭フィルターの両方を組み込んだもの）を使用することも推奨されます。^{[4] [5]}

各国には、異なる国の空気質基準に対応する独自の空気質指数があります。これらの例としては、カナダの空気質健康指数、マレーシアの大気汚染指数、シンガポールの汚染物質基準指数などがあります。

AQIの計算には、空気モニターまたはモデルから取得した、指定された平均期間の大気汚染物質濃度が必要です。濃度と時間を合わせると、大気汚染物質の量を表します。特定の量に対応する健康への影響は、疫学的研究によって確立されています。^[6]大気汚染物質の強さはさまざまであり、大気汚染物質濃度からAQIへの変換に使用される関数は、汚染物質によって異なります。その大気質指数値は通常、範囲にグループ化されます。各範囲には、記述子、カラーコード、標準化された公衆衛生勧告が割り当てられます。

AQIは、大気排出量の増加によって上昇することがあります。例えば、ラッシュアワーの交通渋滞時や風上の森林火災時、あるいは大気汚染物質の希釈不足などです。高気圧、気温逆転、低風速などによって空気が停滞すると、大気汚染が局所的に留まり、汚染物質の高濃度化、大気汚染物質間の化学反応、霞んだ状態を引き起こします。^[7]

微粒子汚染により AQI が上昇すると予測される日には、政府機関または公衆衛生組織は次の対応を取る可能性があります。

• 高齢者、子供、呼吸器系や心臓血管系に問題のある人、病気を患っている人など、敏感なグループには屋外での運動を避けるよう勧告している。^[8]
• 公共交通機関の利用など、大気排出を削減するための自主的な対策を奨励する「行動の日」を宣言する。^[9]
• 微粒子が肺に入るのを防ぐために、屋外ではマスク、屋内では空気清浄機の使用を推奨している。^[10]

大気汚染事件など、大気の質が非常に悪い時期に、AQIが急性曝露が公衆衛生に重大な害を及ぼす可能性があることを示した場合、政府機関は、危険な状況が緩和されるまで、主要な排出者（石炭燃焼産業など）に排出削減を命じることを可能にする緊急計画を発動することができる。^[11]

ほとんどの大気汚染物質には関連するAQIがありません。多くの国では地上オゾン、粒子状物質、二酸化硫黄、一酸化炭素、二酸化窒素を監視し、これらの汚染物質の大気質指数を計算しています。^[12]

特定の国におけるAQIの定義は、その国の国家大気質基準の策定をめぐる議論を反映しています。^[13] 世界中の政府機関が、共通の大気質指数の定義を使用してリアルタイムの大気監視データを送信して表示できるウェブサイトが最近利用可能になりました。^[14]

オーストラリアの各州および準州は、国家環境保護（大気質）測定（NEPM）基準に従って大気質を監視し、データを公表する責任を負っている。^[15]

各州および準州は、個々の監視場所の空気質データを公開しており、ほとんどの州および準州は、各監視場所の空気質指数を公開しています。

オーストラリア全土で、大気質指数には一貫したアプローチが採用されており、NEPM によって設定された各汚染物質の最大濃度基準を 100 で表す単純な線形スケールが使用されています。これらの最大濃度基準は次のとおりです。

個々の場所の空気質指数 (AQI) は、その場所で監視されている各汚染物質の空気質指数値のうち最も高い値です。

AQI バンドは 6 つあり、それぞれに健康に関するアドバイスがあります。

カナダの空気の質は、長年にわたり各州の空気質指数 (AQI) で報告されてきました。重要なことに、AQI 値は、人間の健康のみへの配慮ではなく、達成可能な最低排出率に基づく空気質管理目標を反映しています。空気質健康指数(AQHI) は、空気の質が健康に与える影響を理解するのに役立つように設計された尺度です。これは、大気汚染レベルが上昇しているときに活動レベルを調整することにより、大気汚染への短期的な曝露を減らす決定を下すために使用される健康保護ツールです。空気質健康指数は、環境フットプリントを減らすために行動の変化を提案することにより、空気の質を改善する方法についてのアドバイスも提供します。この指数は、大気汚染に敏感な人々に特に注目しています。この指数は、低、中、高、および非常に高い健康リスク に関連する空気質レベルのときに健康を保護する方法についてのアドバイスを提供します。

AQHIは、地域の空気の質に関連する健康リスクのレベルを示すために1から10+までの数字を提供します。大気汚染の量が異常に高い場合、数字は10を超えることがあります。AQHIは、地域の空気の質の現在の値と、今日、今夜、明日の地域の空気の質の最大値の予測を提供し、関連する健康アドバイスを提供します。^[16]

2013年12月30日、香港は大気汚染指数を大気質健康指数と呼ばれる新しい指数に置き換えた。^[17]環境保護局が発表するこの指数は1から10+のスケールで測定され、オゾン、二酸化窒素、二酸化硫黄、粒子状物質（PM10とPM2.5を含む）の4つの大気汚染物質を考慮している。任意の時間について、AQHIは、これら4つの汚染物質の3時間移動平均濃度に起因する毎日の入院の過剰リスクのパーセンテージの合計から計算される。AQHIは5つのAQHI健康リスクカテゴリーに分類され、健康アドバイスが提供される。^[18]

中国環境保護部（MEP ）は、中国の大気汚染レベルの測定に責任を負っている。2013年1月1日現在、MEPは163の主要都市で毎日の汚染レベルを監視している。AQIレベルは、各都市の監視ステーションで測定された6つの大気汚染物質、すなわち二酸化硫黄（SO2 _）、二酸化窒素（_{NO2 ）、}空気力学的直径が10μm未満の浮遊粒子状物質（PM10 _） [ ^{19] 、}空気力学的直径が2.5μm未満の浮遊粒子状物質（PM2.5 _） [ ^{19] 、} 一酸化炭素（CO）、およびオゾン（O3 _）のレベルに基づいている。^[20]

AQIの仕組み

個別スコア（個別空気質指数、IAQI）は、以下のブレークポイント濃度を使用して計算され、米国のAQIスケールと同じ区分線形関数を使用して中間値を計算します。最終的なAQI値は、1時間ごとまたは24時間ごとに計算でき、これら6つのスコアの最大値になります。 ^[20]

各汚染物質のスコアは非線形であり、最終的な AQI スコアも同様です。したがって、AQI が 300 だからといって、AQI が 150 のときの 2 倍の汚染を意味するわけではなく、空気が 2 倍有害であるというわけでもありません。IAQI が 100 のときの汚染物質の濃度は、IAQI が 50 のときの濃度の 2 倍に等しくはなく、汚染物質が 2 倍有害であるというわけでもありません。1 日目から 182 日目まで AQI が 50 で、183 日目から 365 日目まで AQI が 100 の場合、年間平均は 75 になりますが、ベンチマークの 100 が安全だと見なされたとしても、汚染が許容できるというわけではありません。ベンチマークは 24 時間の目標であり、年間平均は年間目標と一致する必要があるため、年間毎日空気が安全であっても、年間汚染ベンチマークを満たさないことは十分にあり得ます。

共通大気質指数（CAQI）^[21]は、2006年からヨーロッパで使用されている大気質指数です。^[22] 2017年11月、欧州環境機関は欧州大気質指数（EAQI）を発表し、ウェブサイトや大気質に関する情報を一般市民に提供する他の方法での使用を奨励し始めました。^[23]

2012年時点で^[update]、EUが支援するプロジェクトCiteairIIは、 CAQIは「大規模な」データに基づいて評価されたと主張し、CAQIの動機と定義を説明した。CiteairIIは、一般大衆に提示しやすい空気質指数を持つことが主な動機であり、例えば、さまざまな汚染物質の複合レベルの影響を必要とする健康に基づく指数というより複雑な問題は別であると述べた。CAQIの主な目的は、地域の指数に取って代わることなく、EU全体での幅広い比較を促す指数を持つことであった。CiteairIIは、「CAQIの主な目標は、空気の質の悪さが健康に悪影響を及ぼす可能性があることを人々に警告することではなく、都市の大気汚染とその主な発生源（交通）に注意を向けさせ、曝露を減らすのを助けることである」と述べた。^[22]

CAQI は 0 から 100 までの数値で、値が低いほど空気の質は良好、値が高いほど空気の質が非常に悪いことを意味します。この指数は、時間別と日別の両方で定義され、道路の近く (「路側」または「交通」指数) と道路から離れた場所 (「背景」指数) で別々に定義さ^[update]れます。2012 年現在、CAQI には、路側指数の必須要素として NO ₂と PM _{10 の}2 つ、背景指数の必須要素として NO ₂、 PM ₁₀、 O _{3 の}3 つがあります。また、任意の汚染物質として PM _2.5、 CO 、 SO ₂も含まれています。必須要素 (および使用可能な場合は任意の要素) ごとに「サブ指数」が計算されます。CAQI は、これらの要素の中で最も質が悪いサブ指数として定義されます。^[22]

毎時背景指数、対応するサブ指数、および5つのCAQI範囲と言葉による説明における主要な汚染物質濃度（μg/m3 ^）の一部を以下に示します。 ^[22]

頻繁に更新されるCAQIの値とマップは、www.airqualitynow.eu ^[24]や他のウェブサイトで公開されています。^[21]また、年間平均共通大気質指数（YACAQI）も別途定義されており、異なる汚染物質のサブインデックスが別々に、通常は1に近い値に正規化されます。たとえば、NO ₂、PM ₁₀、PM _{2.5の年間平均は、それぞれ40 μg/m} ³、40 μg/m ³、20 μg/m ³で割られます。都市全体の背景または交通YACAQIは、これらのサブインデックスの定義されたサブセットの算術平均です。 ^[22]

国家大気質指数（NAQI）は、2014年9月17日にスワッチ・バーラト・アビヤンの一環としてニューデリーで発表されました。^{[25] [26] [27] [28]}

インドで最高AQIは、2024年11月18日にニューデリーで記録された1,081で、PM2.5（直径2.5ミクロン以下の粒子状物質で、肺に運ばれ、致命的な病気や心臓の問題を引き起こす可能性がある）の濃度です。後日または来年にはさらに上昇すると予想されます。

中央汚染管理委員会は州汚染管理委員会とともに、342以上の監視ステーションを持つ国内240都市をカバーする国家大気監視プログラム（NAMP）を運営している。^[29]医療専門家、大気質専門家、学界、擁護団体、SPCBで構成される専門家グループが構成され、技術調査がIITカンプールに委託された。IITカンプールと専門家グループは2014年にAQIスキームを推奨した。^[30]以前の測定指数は3つの指標に限定されていたが、新しい指数は8つのパラメータを測定する。^[31]ほぼリアルタイムでデータを提供する継続的な監視システムは、ニューデリー、ムンバイ、プネ、コルカタ、アーメダバードに設置されている。^[32]

NAQIには、良好、十分、中程度、不良、非常に不良、重度の6つのカテゴリーがあります。提案されているNAQIでは、短期（最大24時間平均）の国家大気環境基準が規定されている8つの汚染物質（PM ₁₀、PM _2.5、NO ₂、SO ₂、CO、O ₃、NH ₃、Pb）が考慮されます。^[33]測定された大気濃度、対応する基準、および考えられる健康への影響に基づいて、これらの汚染物質ごとにサブインデックスが計算されます。最悪のサブインデックスは、全体的なNAQIを反映しています。さまざまなNAQIカテゴリーと汚染物質の考えられる健康への影響も、グループの医療専門家からの主な情報提供を受けて提案されています。特定された8つの汚染物質のNAQI値と対応する大気濃度（健康ブレークポイント）および関連する考えられる健康への影響は次のとおりです。

日本気象協会によると、日本では大気質指数を測定するために異なる尺度を使用している。

メキシコシティの空気の質はIMECA で報告されています。IMECA は、オゾン (O ₃ )、二酸化硫黄 (SO ₂ )、二酸化窒素 (NO ₂ )、一酸化炭素 (CO)、2.5 マイクロメートル未満の粒子 (PM _2.5 )、および 10 マイクロメートル未満の粒子 (PM ₁₀ ) の平均時間の測定値を使用して計算されます。^{[引用が必要]}

シンガポールは大気質を報告するために汚染物質基準指数を使用しており^[34]、計算の詳細はマレーシアや香港で使用されているものと似ていますが、同一ではありません。^[35]国立環境庁 によると、以下のPSIチャートは指数値と記述子によってグループ化されています。^[36]

韓国環境省は、大気汚染の健康リスクに基づいて周囲の空気の質を表す総合空気質指数（CAI）を使用しています。この指数は、一般の人々が空気の質を簡単に理解し、人々の健康を守ることを目的としています。CAIは0から500までのスケールで、6つのカテゴリに分かれています。CAI値が高いほど、大気汚染のレベルが高いことを意味します。5つの大気汚染物質の値のうち、最も高いのはCAI値です。指数には関連する健康影響と、以下に示すようにカテゴリの色分けも含まれています。^[37]

韓国ソウル中心部の南山にあるNソウルタワーは、ソウルの空気の質が45以下の日に、日没から23:00まで、冬季は22:00まで青色にライトアップされる。2012年の春には、タワーは52日間ライトアップされ、2011年より4日多かった。^[38]

英国で最も一般的に使用されている空気質指数は、大気汚染物質の医学的影響に関する委員会（COMEAP）が推奨する日次空気質指数です。^[39]この指数には10のポイントがあり、さらに低、中、高、非常に高いの4つのバンドに分類されています。各バンドには、リスクのあるグループと一般の人々に対するアドバイスが付いています。^[40]

この指数は5つの汚染物質の濃度に基づいています。この指数は、オゾン、二酸化窒素、一酸化硫黄、PM2.5、PM10の濃度から計算されます。指数値間のブレークポイントは各汚染物質ごとに定義され、全体の指数は指数の最大値として定義されます。異なる汚染物質には異なる平均期間が使用されます。^[40]

米国環境保護庁（EPA）は、空気の質を報告するために使用される空気質指数を開発しました。このAQIは、健康への懸念のレベルの増加を示す6つのカテゴリに分かれています。^[12]

AQI は、大気浄化法で規制されている 5 つの「基準」汚染物質、すなわち地上オゾン、粒子状物質、一酸化炭素、二酸化硫黄、二酸化窒素に基づいています。EPA は、公衆衛生を保護するために、これらの汚染物質ごとに国家大気環境基準(NAAQS) を設定しました。AQI 値 100 は、通常、汚染物質の NAAQS レベルに相当します。 ^[12]米国大気浄化法 (1990 年) では、 EPAが5 年ごとに国家大気環境基準を見直し、健康への影響に関する情報を反映するよう義務付けています。大気質指数は、これらの変化を反映するために定期的に調整されます。

大気質指数は汚染物質濃度の線形関数である。AQIカテゴリー間の境界では、1AQI単位の不連続なジャンプがある。濃度からAQIへの変換には次の式が使用される：^[41]

${\displaystyle I={\frac {I_{high}-I_{low}}{C_{high}-C_{low}}}(C-C_{low})+I_{low}}$

（複数の汚染物質が測定された場合、算出されるAQIは、各汚染物質に適用された上記の式から計算された最高値となります。）

どこ：

${\displaystyle I}$= (空気の質)指数、

${\displaystyle C}$= 汚染物質の濃度、

${\displaystyle C_{low}}$= ≤ である濃度ブレークポイント、${\displaystyle C}$

${\displaystyle C_{high}}$= ≥ の濃度ブレークポイント、${\displaystyle C}$

${\displaystyle I_{low}}$= に対応するインデックスブレークポイント、${\displaystyle C_{low}}$

${\displaystyle I_{high}}$= に対応するインデックスブレークポイント。${\displaystyle C_{high}}$

EPAのブレークポイント表は以下の通りである: ^{[42] [43] [44] [45] [46]}

モニターが 24 時間平均の微粒子 (PM _2.5 ) 濃度を 1 立方メートルあたり 26.4 マイクログラムと記録したとします。上記の式から、AQI は次のようになります。

${\displaystyle {\frac {100-51}{35.4-9.1}}(26.4-9.1)+51=83.2}$

これは指数値83に丸められ、空気の質が「中程度」の範囲に相当します。^[47]大気汚染物質の濃度をAQIに変換するために、EPAは計算機を開発しました。^[48]

監視サイトで複数の汚染物質が測定された場合、その場所の最大または「主要な」AQI 値が報告されます。100 ～ 300 のオゾン AQI は、1 時間のオゾン値で計算された AQI と 8 時間のオゾン値で計算された AQI のうち大きい方を選択して計算されます。

8 時間のオゾン平均値では、300 を超える AQI 値は定義されません。301 以上の AQI 値は、1 時間のオゾン濃度で計算されます。1 時間の SO2_値では、200 を超える AQI 値は定義されません。201 以上の AQI 値は、24 時間の SO2 濃度で計算され_ます。

連続モニターからのリアルタイム監視データは、通常、1時間平均として入手できます。ただし、一部の汚染物質の AQI を計算するには、複数時間のデータの平均化が必要です。(たとえば、オゾン AQI を計算するには 8 時間平均を計算する必要があり、PM _2.5または PM ₁₀ AQI を計算するには 24 時間平均が必要です。) 現在の空気の質を正確に反映するには、AQI 計算に使用する複数時間平均を現在の時間を中心にする必要がありますが、将来の時間の濃度は不明であり、正確に推定することが難しいため、EPA はこれらの複数時間平均を推定するために代替濃度を使用します。PM _2.5、PM _{10 、オゾンの空気質指数を報告するために、この代替濃度は}NowCastと呼ばれます。Nowcast は、空気汚染レベルが変化するときに最新の空気質データに重みを付ける特別なタイプの加重平均です。^{[49] [50]}

EPAのAirNowウェブサイトでは、リアルタイムのモニタリングデータと、空気質指数に基づいて色分けされた空気質の予測が閲覧できる。^[51]他の組織では、喘息患者、子供、65歳以上の成人など、敏感なグループのメンバーのモニタリングを行っている。 ^[52] AQIチャートとマップを含む過去の空気モニタリングデータは、EPAのAirDataウェブサイトで閲覧できる。^[53]ニューヨークの住民向けに、無料の電子メール購読サービスであるAirNYCがある。^[54]購読者は、空気質状況に基づいて、選択した場所（自宅住所など）のAQI値の変化に関する通知を受け取る。現在のAQIレベルと2日間のAQI予報を含む詳細な地図は、Aerostateウェブサイトで閲覧できる。^[55]

これまでEPAは、規制当局や公衆衛生の専門家が運用する規制モニターのデータのみをリアルタイムの全国地図に含めることを許可してきた。^{[56] [57]} 過去10年間で、低コストセンサー（LCS）は市民科学者の間でますます人気が高まり、大規模なLCSネットワークが米国および世界中で出現した。最近、EPAは特定のブランドのPM _{2.5 LCS（パープルエアモニター）のデータ補正アルゴリズム}^{[58] [ 59]}を開発し、AQIを計算する目的でLCSデータを規制データと比較できるようにした。この補正されたLCSデータは現在、EPAの全国火災地図で規制データと並んで表示されている。^[60]

AQI は、1968 年に国家大気汚染管理局が大気質指数の開発と、その手法を大都市統計地域に適用する取り組みを開始したときに初めて導入されました。そのきっかけは、大気汚染の問題に一般の注目を集め、間接的に担当の地方公務員に、管轄区域内で汚染源を制御し、大気質を向上させる措置を講じるよう促すことでした。

国家大気汚染排出目録および管理部門の責任者であるジャック・フェンスターストックは、方法論の開発を主導し、結果として得られる指標をテストおよび較正するために必要な大気質と排出データの収集を任されました。^[61]

大気質指数の初期反復では、標準化された周囲の汚染物質濃度を使用して、個々の汚染物質指数を生成しました。これらの指数は重み付けされ、合計されて、単一の総合大気質指数を形成しました。全体的な方法論では、周囲のモニタリングデータから取得された濃度、または拡散モデルによって予測された濃度を使用できます。次に、濃度は、事前に設定された平均と標準偏差を持つ標準的な統計分布に変換されました。結果として得られる個々の汚染物質指数は均等に重み付けされていると想定されていますが、1以外の値を使用することもできます。同様に、指数には任意の数の汚染物質を組み込むことができますが、他の汚染物質の利用可能なデータが不足しているため、 SO _x、CO、およびTSP ^[62]を組み合わせるためにのみ使用されました。

この方法論は堅牢性を重視して設計されましたが、大気質モニタリングデータの不足、重み付け係数の合意の欠如、地理的および政治的境界を越えた大気質基準の不統一により、すべての大都市圏への実際の適用は一貫性がないことが判明しました。これらの問題にもかかわらず、大都市圏をランク付けしたリストの発行により、公共政策の目的が達成され、将来的に改善された指標の開発と日常的な適用につながりました。

• 大気汚染
• 大気汚染予測
• 大気汚染測定
• クリーンエアゾーン
• 室内空気質
• 低排出ゾーン
• 超低排出ゾーン

以下の Web サイトの一部には、頻繁に更新される大気質指数マップが表示されています。その他の Web サイトは、非アクティブな Web サイトのアーカイブ バージョンです。

• グローバル：
  • 世界の大気汚染: リアルタイムの大気質指数ビジュアルマップ
• ヨーロッパ：
  • CAQI-AirqualityNow
  • EAQI -欧州環境機関
  • 英国大気質アーカイブ
• 北米：
  • airnow.gov の AQI - 米国政府機関横断サイト
  • ニューメキシコ州の大気質と API データ - ニューメキシコ州環境局が大気質と API データをどのように公開しているかの例。
  • EPA 大気質指数 - 大気質と健康に関するガイド
  • カナダ気象局のAQI
  • サンフランシスコ ベイエリア Spare-the-Air - AQI の説明
• アジア：
  • CAI at Airkorea.or.kr - 韓国環境管理公社のウェブサイト。
  • マレーシア大気汚染指数
  • 香港の API - 香港特別行政区政府環境保護部(2018 年 2 月 19 日現在休止中^[update])
  • タイのAQIは2017年6月6日にWayback Machineにアーカイブされました
  • ベトナムのAQI
    • ハノイのAQI
    • ベトナム、ハノイの非公式 PM25 AQI 2017-06-17 にWayback Machineでアーカイブ