保山中心城市環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀與預測

李 羚，李德光，李 麗

(保山學院資源環(huán)境學院，云南 保山 678000)

保山中心城市地處保山市隆陽區(qū)保山壩，是保山市政治、經(jīng)濟、文化中心。保山壩位于東經(jīng) 99°09'～ 99°16'和北緯 25°01' ～ 25°14'。海拔1600～1700m，年平均氣溫16℃，年平均降水量1000mm左右，年平均相對濕度75%。

隨著城鎮(zhèn)化建設的加快，城市人口、土建工程、汽車擁有量隨之增多，這勢必對環(huán)境大氣質(zhì)量造成一定的影響。本文在對保山中心城市環(huán)境大氣質(zhì)量現(xiàn)狀進行分析的基礎(chǔ)上，用數(shù)學模型對其進行一定期限的動態(tài)預測，以掌握其變化規(guī)律，為保山中心城市的建設和環(huán)境管理提供技術(shù)支持。

1 保山中心城市環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀

2006～2010年保山中心城區(qū)大氣監(jiān)測的主要項目為二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物、降塵等。5a中二氧化硫日平均濃度范圍值為0.000～0.112mg/m3，年日均濃度范圍值為0.007～0.027 mg/m3，均未超過二級標準限值［1］;二氧化氮日平均濃度范圍值為0.000～0.129 mg/m3，年日均濃度范圍值為0.012～0.024 mg/m3，5a中日平均濃度出現(xiàn)超過二級標準值的情況;可吸入顆粒物日平均濃度范圍值為0.002～0.228 mg/m3，年日平均濃度范圍值為0.045～0.074 mg/m3，5a中日平均濃度出現(xiàn)超過二級標準值的情況;5a間降塵年月平均值分別為3.44 t/km2·月、3.91 t/km2·月、4.31 t/km2·月、3.95 t/km2·月、5.47 t/km2·月，呈明顯上升趨勢。

2 保山中心城市環(huán)境空氣質(zhì)量預測

2.1 預測方法與預測精度檢驗［2］

城市環(huán)境空氣質(zhì)量受森林火災、地震、城市建設、人口密集、汽車流量、環(huán)境管理等人類活動及氣象條件等諸多因素的影響，而這些因素對環(huán)境空氣質(zhì)量的影響具有不確定性，是灰色的，因此，可使用灰色理論GM(1，1)預測方法對城市環(huán)境空氣質(zhì)量進行預測。

2.1.1 預測方法

灰色理論GM(1，1)預測方法是將監(jiān)測到的原始數(shù)據(jù)按時間順序排成原始數(shù)據(jù)列，然后進行累加生成處理，得到累加生成數(shù)據(jù)列，再進行微分擬合建模。

原始數(shù)據(jù)列:X(0)(t) =［X(0)(1)，X(0)(2)，…，X(0)(n)］，t=1，2，…，n。

累加生成數(shù)據(jù)列:X(1)(t)2，…，n。

累加值滿足微分方程:

式中a，u為參數(shù)，T=t－1。這是一個一階線性非齊次微分方程，其通解為

參數(shù)a，u可由最小二乘法求得:

式中矩陣B，A分別為

將求得的a，u值代回(4)式，由(4)式求得預測累加值X(1)y(t)，經(jīng)累減還原后得時間響應預測數(shù)學模式

2.1.2 預測精度檢驗

當C＜0.35，P＞0.95時，預測精度為一級;當C＜0.50，P＞0.80時，預測精度為合格;當C＜0.65，P＞0.70時，預測精度為基本合格;當C≥0.65，P≤0.70時，預測精度為不合格。

2.2 保山中心城市環(huán)境空氣質(zhì)量預測

本文采用2006～2010年保山中心城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)的年平均值進行建模預測，監(jiān)測數(shù)據(jù)及預測數(shù)學模式參數(shù)見表1。

由預測模式計算2006～2010年各項目的預測值，并進行預測精度檢驗，結(jié)果見表2。

表1 空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)年平均值及預測數(shù)學模式參數(shù) (mg/m3)

表2 2006～2007年預測值各項目預測值及預測精度 (mg/m3)

由表2可知，SO2、PM10的預測精度為一級，NO2、降塵的預測精度為合格，4個項目的預測模式均可用于預測。保山中心城市2011～2015年空氣質(zhì)量預測結(jié)果見表3。

表3 保山中心城市2011～2015年空氣質(zhì)量預測結(jié)果(mg/m3)

3 保山中心城市環(huán)境空氣質(zhì)量變化趨勢及防治措施

從表3預測結(jié)果可知，2011～2015年間除SO2濃度基本保持不變且略有下降外，NO2、PM10、降塵都呈上升趨勢，特別是NO2、降塵逐年增加較快。這是由于現(xiàn)今居民生活所用煤等燃料越來越多的被燃氣和電能等清潔燃料所代替，所以大氣中SO2濃度基本保持不變且略有下降;而由于老城區(qū)的改造、新城區(qū)的建設以及市區(qū)汽車擁有量的不斷增多，必然導致大氣中NO2、PM10濃度和降塵量逐年明顯增加。由2006～2010年的監(jiān)測數(shù)據(jù)和2011～2015年的預測數(shù)據(jù)來看，保山中心城市空氣塵污染明顯，是決定城市空氣質(zhì)量級別的主要污染物。因此，在城市化建設的進程中，要采取適當?shù)拇胧┍Ｗo環(huán)境。

(1)應對城市建設進行科學規(guī)劃，合理布局居民、市政、公共配套設施、道路交通和城市綠化，要具有前瞻性。并能夠嚴格按城市規(guī)劃實施建設。

(2)加強環(huán)境管理，在城市各項建設中嚴格執(zhí)行環(huán)境保護有關(guān)規(guī)定，認真落實防治揚塵污染的有關(guān)措施。

(3)加強道路交通管理，大力發(fā)展清潔公共交通，減少汽車尾氣排放對環(huán)境空氣的污染。

(4)加大城市綠化建設，特別是老城區(qū)的綠化建設。逐步提高城市植被覆蓋率，提高環(huán)境空氣質(zhì)量。

［1］國家環(huán)境保護總局環(huán)境工程評估中心．環(huán)境影響評價技術(shù)導則與標準匯編［M］．北京:中國環(huán)境科學出版社，2005．

［2］李羚，楊鴻亮．工業(yè)廢氣年排放量的灰色GM(1，1)預測［J］．云南環(huán)境科學，1998，17(4)．