使用Python計算空氣質量指數

計算空氣質量指數可以幫助我們了解當前空氣的質量狀況。使用Python編程語言，我們可以輕鬆地計算空氣質量指數。在本文中，我們將對Python空氣質量指數計算做詳細闡述。

一、計算空氣質量指數的工具

要進行空氣質量指數計算，我們需要藉助於數據收集工具和計算器。數據收集工具包括空氣中各項污染物的濃度數據、空氣溫度、濕度等數據；而計算器則是指根據空氣質量指數計算公式進行程序實現的工具。

二、空氣質量指數計算公式

中國環境保護部門所制定的空氣質量指數計算方法是：從五項污染物指標（顆粒物、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳）中，找到污染物濃度及對應環境質量標準中的相對應項目，在每組數值的相對應位置上分別尋找公式來計算各自空氣質量分指數。

污染物的空氣質量分指數的計算方法如下：

AQI = max(IAQI1, IAQI2, IAQI3, IAQI4, IAQI5)

其中：

• AQI：空氣質量指數
• IAQI_i：第i項污染物的空氣質量分指數

三、Python編程實現空氣質量指數計算

在Python中實現空氣質量指數計算，首先需要準備好污染物濃度數據和計算公式。以下是使用Python代碼計算空氣質量指數的示例：

def calc_aqi(pollutant_concentration, pollutant_aqi_table):
    """
    通過污染物分指數計算空氣質量指數
    
    :param pollutant_concentration: 污染物濃度，單位為ug/m³
    :type pollutant_concentration: float
    :param pollutant_aqi_table: 污染物濃度與空氣質量分指數之間的映射表
    :type pollutant_aqi_table: dict
    :return: 空氣質量指數
    :rtype: int
    """
    iaqi_list = []
    for value in pollutant_aqi_table:
        if value > pollutant_concentration:
            break
        iaqi_list.append(pollutant_aqi_table[value])
    if not iaqi_list:
        return 0
    aqi = max(iaqi_list)
    return aqi

def calc_aqi_level(aqi):
    """
    通過空氣質量指數計算空氣質量等級
    
    :param aqi: 空氣質量指數
    :type aqi: int
    :return: 空氣質量等級
    :rtype: str
    """
    level = ''
    if aqi <= 50:
        level = '優'
    elif 50 < aqi <= 100:
        level = '良'
    elif 100 < aqi <= 150:
        level = '輕度污染'
    elif 150 < aqi <= 200:
        level = '中度污染'
    elif 200 < aqi <= 300:
        level = '重度污染'
    elif aqi > 300:
        level = '嚴重污染'
    return level

if __name__ == '__main__':
    pollutant_concentration = {
        'PM2.5': 62,  # ug/m³
        'PM10': 104,  # ug/m³
        'SO2': 10,  # ug/m³
        'NO2': 76,  # ug/m³
        'CO': 0.5,  # mg/m³
        'O3': 90  # ug/m³
    }
    
    pollutant_aqi_table = {
        0: 0,
        35: 50,
        75: 100,
        115: 150,
        150: 200,
        250: 300,
        500: 500
    }
    
    pollutant_aqi = {}
    for pollutant in pollutant_concentration:
        pollutant_aqi[pollutant] = calc_aqi(pollutant_concentration[pollutant], pollutant_aqi_table)
    aqi = max(pollutant_aqi.values())
    
    print(f'空氣質量指數為：{aqi}')
    level = calc_aqi_level(aqi)
    print(f'空氣質量等級為：{level}')

以上代碼中，我們定義了兩個函數calc_aqi()和calc_aqi_level()。函數calc_aqi()用於根據污染物的濃度計算污染物的空氣質量分指數；函數calc_aqi_level()用於根據空氣質量指數計算空氣質量等級。

四、總結

本文介紹了Python空氣質量指數計算的方法和步驟，並提供了Python代碼示例。計算空氣質量指數可以幫助我們了解我們所處環境的空氣質量狀況，以便我們採取適當的措施保護自己的健康。希望讀者能夠從本文中受益。