基于清洁空气指数（CII）的全球空气质量多污染物集成评估：趋势、驱动与健康启示

《Atmospheric Environment》：Quantitative analysis of global air cleanliness using the Clean aIr Index (CII)

本综述创新性地引入并应用了清洁空气指数（CII），这是一个整合多种WHO（世界卫生组织）标准污染物（O3、PM2.5、NO2、CO、SO2）的综合性指标，用于量化2005-2021年间的全球空气清洁度。研究表明，全球平均CII呈显著下降趋势，存在显著区域差异，强调了持续、有针对性的污染控制措施的必要性，为全球空气质量评估和政策制定提供了简洁、统一的评估框架。

　　

亮点

• •
  本研究构建了全球首个基于再分析数据、整合五种WHO（世界卫生组织）规定污染物（O₃、PM_2.5、NO₂、CO、SO₂）的17年（2005-2021年）清洁空气指数（CII）数据集。
• •
  卫星衍生的CII与地面观测数据（OpenAQ）具有合理的一致性（r = 0.64），验证了其可靠性。
• •
  2005年至2021年间，全球平均CII以每年-0.0033的速度显著下降，表明全球空气清洁度整体呈恶化趋势。
• •
  海洋区域的空气更清洁（平均CII 0.86）且恶化速度较慢，而陆地（平均CII 0.76）的恶化速度更快。
• •
  亚洲的平均CII最低（0.47），印度和孟加拉国的CII大幅下降（分别为每年-0.064和-0.051），而同期中国的CII则在主要排放控制计划的推动下有所上升（+0.064每年）。
• •
  全球约69%-70%的地表区域显示出统计学上显著的CII变化趋势，表明空气质量变化广泛存在。

清洁空气指数（CII）

清洁空气指数（CII）通过将多种空气污染物的浓度整合到一个单一指标中，用于量化空气质量，从而对空气清洁度进行全面评估。其数学定义为：CII = 1 - (1/N) Σ (x_i / s_i)，其中x_i是污染物i的浓度，s_i是用于标准化的相应WHO（世界卫生组织）指导值（见表1），N是包含的污染物数量。当所有污染物的x_i趋近于0时，CII趋近于1；当WHO标准化浓度的平均值等于1时，CII等于0。

数据验证

为评估TCR-2化学再分析数据用于全球空气质量应用的适用性，我们将污染物浓度及其清洁空气指数（CII）值与OpenAQ网络的地面原位观测数据进行了对比。

全球空气清洁度评估

利用TCR-2化学再分析数据，我们计算了2005年至2021年每个1.125°×1.125°网格单元的清洁空气指数（CII），涵盖了上述所有五种WHO（世界卫生组织）规定的污染物。CII的理论值范围为(-∞, 1]，其中CII < 0表示标准化浓度的平均值超过1。仅为可视化目的，色彩映射的下限设为0（即，CII < 0的值用最低颜色表示），以避免因稀疏的极端异常值造成色彩尺度压缩；

结论

本研究将多污染物清洁空气指数（CII）与TCR-2化学再分析相结合，评估了2005-2021年间从单个网格到半球尺度的全球空气清洁度趋势。

大约69%–70%的地球表面显示出统计学上显著的CII趋势，表明空气质量变化广泛。其余约30%的全球区域未显示出明确的单调变化。观察到了显著的全球性下降，这主要是由……（文档内容在此处中断）