[世界银行]：在数据稀缺的环境中设计空气质量测量系统（英）

设计数据稀缺环境下的空气质量监测系统

引言

空气污染对健康、经济和社会多方面产生显著影响，包括死亡率、身体健康、劳动力供给与生产效率、迁移、认知能力、人力资本积累和决策制定等（Hoffmann 和 Rud, 2024；Aguilar-Gomez 等, 2022；Chen 等, 2022；Guidetti 等, 2021；Anderson, 2020；Deryugina 等, 2019；Zhang 等, 2017；Arceo 等, 2016；Graff Zivin 和 Neidell, 2013）。现有大部分关于空气污染影响的研究集中在高收入国家，这些国家拥有高质量的数据来研究污染及其影响。然而，在低收入和中等收入国家，人们面临的空气污染暴露水平和负面影响更为严重。约80%生活在不安全空气污染水平的人口位于低收入和中等收入国家，而全球93%的与空气污染相关的死亡和疾病负担发生在发展中国家（世界银行和卫生指标评估研究所, 2016）。

研究背景与目标

由于高收入和低收入国家在空气污染影响上的差异（Arceo 等, 2016），在低收入国家开展更多研究以评估问题的程度和政策的有效性变得尤为重要。开发能够准确测量空气污染的方法是必要的第一步，特别是在考虑到政府在低收入国家面临的特定约束时。近期研究表明，低成本监测设备和卫星数据的应用前景令人兴奋（Snyder 等, 2013；Di 等, 2016），但了解它们如何有效测量空气污染及其在政策评估中的应用价值至关重要。此外，如何将不同数据源整合成高效的成本效益监测系统，对于帮助低收入国家改善空气质量测量具有重要意义。

数据来源比较

本研究聚焦于颗粒物（PM2.5），这是一种直径小于2.5微米的细小可吸入颗粒物，由各种化学成分组成，如灰尘、烟尘、烟雾等。PM2.5是一种广泛受监管的空气污染物，其健康影响范围较广（Bellet 等, 2004；Pope 和 Dockery, 2006）。研究比较并评估了三种主要的空气污染数据来源：

监管级监测器：这是黄金标准，主要用于高收入国家，能够生成详细、精确和准确的空气质量测量数据。然而，由于监管级监测器的高设置和维护成本，低收入和中等收入国家难以建立密集的监测网络，并且难以定期更换。
卫星图像：可以用来估算地表的空气污染水平。卫星数据可以生成网格化的气溶胶光学深度（AOD）数据，以及可用于估计颗粒物浓度的单个气溶胶数据。然而，卫星数据不能直接测量地表颗粒物浓度，且提供较低频率的空间和时间数据。
低成本监测器：由政府部署，用于创建低成本的空气质量监测网络。然而，低成本监测器无法记录与监管级监测器相同水平的准确性。

方法与结果

数据准确性比较：卫星数据在较低时间频率下与监管级监测器数据高度一致。低成本监测器低估了颗粒物浓度，尤其是在某些地区。通过特定校准方法，尤其是上下文特定校准，可以提高低成本监测器数据的准确性。
政策评估：使用每种数据源评估减少空气污染的移动限制政策，发现相似的结果，尤其是在百分比减少方面。
政策建议：在低收入国家设计空气质量监测系统的必要步骤是考虑政策制定者的约束条件。研究建议在一个低成本监测网络中嵌入一个监管级监测器，可以在城市范围内捕捉到空间变异性，并实现比单独使用这两种数据源更高的准确性。