基于模糊綜合法評(píng)價(jià)新鄉(xiāng)市大氣環(huán)境質(zhì)量

沙 濤，楊 暉

（新鄉(xiāng)市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，河南 新鄉(xiāng)453003）

基于模糊綜合法評(píng)價(jià)新鄉(xiāng)市大氣環(huán)境質(zhì)量

沙 濤，楊 暉

（新鄉(xiāng)市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，河南 新鄉(xiāng)453003）

以新鄉(xiāng)市“十一五”期間大氣環(huán)境中二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，總結(jié)了這3種污染物的特征及變化趨勢(shì)，并利用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。根據(jù)關(guān)聯(lián)度判斷出新鄉(xiāng)“十一五”期間大氣環(huán)境質(zhì)量均為Ⅱ級(jí)，環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)劣次序?yàn)?2010＞2008＞2009＞2006＞2007，與實(shí)際的污染程度相吻合，說(shuō)明該評(píng)價(jià)方法具有客觀性和準(zhǔn)確性，為評(píng)價(jià)大氣環(huán)境質(zhì)量提供了科學(xué)依據(jù)。

新鄉(xiāng)市；大氣環(huán)境質(zhì)量；模糊綜合評(píng)價(jià)法；關(guān)聯(lián)度

大氣是人類(lèi)賴(lài)以生存的基本環(huán)境要素。隨著工業(yè)的發(fā)展、城市人口的增加、煤炭和石油燃料消耗的迅猛增長(zhǎng)，大氣環(huán)境質(zhì)量日趨惡化，大氣污染已成為影響環(huán)境和危害人類(lèi)身體健康的主要因素之一[1]。新鄉(xiāng)市地處中原腹地，是中原城市群及“十字”核心區(qū)重要城市之一，是一座以電子電器、化纖紡織、生物工程、醫(yī)藥、機(jī)械加工為主的工業(yè)城市，現(xiàn)已成為中原地區(qū)重要的工業(yè)基地。基于特殊地理位置及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，新鄉(xiāng)市的大氣環(huán)境質(zhì)量備受關(guān)注。本研究以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)總結(jié)分析了“十一五”期間大氣污染物特征及變化趨勢(shì)，并將模糊綜合評(píng)價(jià)法引入到空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)計(jì)算中，評(píng)價(jià)結(jié)果與客觀實(shí)際一致，更為全面、客觀地評(píng)價(jià)了新鄉(xiāng)市大氣環(huán)境質(zhì)量。

1 新鄉(xiāng)市“十一五”期間大氣污染物特征及變化趨勢(shì)分析

1.1 污染物特征分析

“十一五”期間，全市環(huán)境空氣具有明顯的季節(jié)變化特征，冬季污染程度最高，春、秋次之，夏季最輕。新鄉(xiāng)市環(huán)境空氣首要污染物為可吸入顆粒物，二氧化硫污染水平逐步上升，但其負(fù)荷比低于可吸入顆粒物（見(jiàn)圖1）。“十一五”期間，隨著新鄉(xiāng)市新城區(qū)建設(shè)和老城區(qū)改造工程的深入，可吸入顆粒物污染防治面臨越來(lái)越大的壓力。在城市機(jī)動(dòng)車(chē)顯著增長(zhǎng)時(shí)期，新鄉(xiāng)市二氧化氮污染水平基本穩(wěn)定，但仍需進(jìn)一步開(kāi)展汽車(chē)尾氣治理工作。

1.2 主要污染物濃度變化趨勢(shì)

“十一五”期間，特別是2006-2009年全市二氧化硫、二氧化氮整體污染水平呈上升趨勢(shì)，2010年污染趨勢(shì)開(kāi)始得到遏制，說(shuō)明二氧化硫、二氧化氮污染程度逐步得到改善。全市二氧化硫、二氧化氮2010年均值濃度與2005年基本持平，說(shuō)明“十一五”末期二氧化硫、二氧化氮整體污染水平與“十五”末期相比基本不變（見(jiàn)圖2）。2006-2009年全市可吸入顆粒物整體污染水平呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明可吸入顆粒物污染程度明顯改善。2010年全市可吸入顆粒物整體污染程度呈上升趨勢(shì)，但與2005年相比基本持平，說(shuō)明“十一五”末期可吸入顆粒物整體污染水平與“十五”末期相比基本不變（詳見(jiàn)圖2）。

2 基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的大氣環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)是對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)劣的定性和定量的評(píng)述[2]，是認(rèn)識(shí)和研究大氣環(huán)境的一種方法，是有效治理和控制大氣污染的科學(xué)依據(jù)。目前國(guó)內(nèi)外已提出了數(shù)十種評(píng)價(jià)方法[3～14]，如綜合指數(shù)法、內(nèi)梅羅指數(shù)法、模糊數(shù)學(xué)評(píng)判法、灰色聚類(lèi)法等。本研究采用應(yīng)用較廣泛的模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)新鄉(xiāng)市大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)、分析。

2.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)來(lái)源

采用《中華人民共和國(guó)大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-1996） 將環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)劃分為三級(jí)（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），根據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局頒發(fā)的《環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)規(guī)范（大氣和廢氣部分）》必測(cè)項(xiàng)目規(guī)定，選取二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物為評(píng)價(jià)因子，各因子濃度限值見(jiàn)表1，2006-2010年新鄉(xiāng)市大氣污染年均監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表2。

表1 大氣質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) mg/m3

表2 新鄉(xiāng)市大氣污染物年均值監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) mg/m3

2.2 評(píng)價(jià)步驟

（1） 確定評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集

U={u1，u2，u3，…，um}

（2） 給定評(píng)判集

V={v1，v2，v3，…，vn}

（3）建立隸屬函數(shù)及模糊關(guān)系矩陣R第一級(jí)

（k=1）

上述式中，i=1，2，3，…，m表示各個(gè)污染因子；j表示各個(gè)評(píng)價(jià)年份；k=1，2，3，…，n表示各級(jí)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。分別把各年SO2、NO2、PM10平均濃度實(shí)測(cè)值（uj）和各級(jí)濃度標(biāo)準(zhǔn)值（vik）代入公式（1）、（2）、（3），得模糊關(guān)系矩陣Rj。

（4） 確定權(quán)重矩陣

為突出各年主要污染物在評(píng)價(jià)中的作用，利用超標(biāo)加權(quán)法分別計(jì)算各污染因子權(quán)重，計(jì)算公式如下:

式中，vi取均值，bij為2006-2010年第j年i污染物權(quán)重，對(duì)bij進(jìn)行歸一化處理后，組成如下權(quán)重矩陣:

Bj=（bj1，bj2，…，bjm）.

（5）模糊綜合評(píng)判計(jì)算

由模糊綜合評(píng)判模型A=B×R求其復(fù)合運(yùn)算，得A=（A1，A2，…，An），并將評(píng)價(jià)結(jié)果歸一化，仍記A=（A1，A2，…，An），按照最大隸屬原則確定各年大氣環(huán)境質(zhì)量所屬級(jí)別。

2.3 評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果分析

由表3建立的隸屬函數(shù)可知，5年來(lái)新鄉(xiāng)市三個(gè)污染因子均處于Ⅰ、Ⅱ級(jí)之間，空氣環(huán)境質(zhì)量整體水平良好，均符合國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

由各污染因子權(quán)重年變化比較得出:二氧化硫和二氧化氮兩種污染物在2006-2009年間濃度有上升趨勢(shì)，2010年有所下降，說(shuō)明通過(guò)整治得到緩解，可吸入顆粒物濃度基本穩(wěn)定，2010年略有升高。此結(jié)論與主要污染物濃度變化趨勢(shì)保持一致，體現(xiàn)了本研究評(píng)價(jià)方法的客觀性。

表3 新鄉(xiāng)市大氣環(huán)境質(zhì)量模糊關(guān)系矩陣 mg/m3

表4 各污染因子權(quán)重及模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

由表4中各污染因子權(quán)重來(lái)看三種污染物權(quán)重比例相差不大，并且有逐年減少的趨勢(shì)。尤其是2009年首要污染因子第一次為二氧化硫，說(shuō)明新鄉(xiāng)市污染物類(lèi)型由早期煤炭型污染向混合型污染發(fā)展。該種污染類(lèi)型是由煤炭型向石油型過(guò)渡的階段，它取決于一個(gè)國(guó)家的能源發(fā)展結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度。說(shuō)明隨著“十一五”期間經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，新鄉(xiāng)市大氣環(huán)境結(jié)構(gòu)受到了一定程度影響，需采取一系列措施防治、改善大氣環(huán)境質(zhì)量。

模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)“十一五”期間大氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的等級(jí)均為Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，這與現(xiàn)行的空氣質(zhì)量指數(shù)法（姚氏綜合指數(shù)法）評(píng)價(jià)結(jié)果一致。比較5年間不同污染物等級(jí)隸屬度，同等級(jí)下5年的大氣綜合評(píng)價(jià)質(zhì)量由優(yōu)到劣排列如下:2010＞2008＞2009＞2006＞2007，體現(xiàn)了“十一五”期間新鄉(xiāng)市加大空氣環(huán)境治理力度的成效。說(shuō)明本研究選用的評(píng)價(jià)方法更為全面、科學(xué)地評(píng)價(jià)了空氣環(huán)境質(zhì)量狀況。

3 結(jié)論和探討

3.1 方法評(píng)價(jià)

空氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，且影響空氣質(zhì)量的因素較多[15]，傳統(tǒng)的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)法采取等權(quán)處理的方法，忽略了濃度值間的統(tǒng)計(jì)差異性，評(píng)價(jià)結(jié)果具有一定局限性?；诳諝猸h(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中存在著不確定性即模糊性，用模糊綜合評(píng)價(jià)方法更為合理。這種方法不僅考慮多因素的影響，而且評(píng)價(jià)結(jié)果包含較多的信息，利用級(jí)別特征值可以判定評(píng)價(jià)結(jié)果的等級(jí)。污染因子權(quán)重及隸屬度可以作縱向的動(dòng)態(tài)比較，為政府及時(shí)調(diào)整決策提供依據(jù)。

3.2 展望

隨著“十二五”的到來(lái)和“中原經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)”的良好契機(jī)，新鄉(xiāng)市大氣環(huán)境質(zhì)量將面臨更嚴(yán)峻的考驗(yàn)。新鄉(xiāng)市將進(jìn)一步加大對(duì)大氣污染防治、整治力度；落實(shí)對(duì)小火電、造紙、電石、化工等行業(yè)落后產(chǎn)能淘汰要求；運(yùn)用建設(shè)項(xiàng)目總量核定、排污許可證發(fā)放等措施，淘汰落后產(chǎn)能，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；全面推進(jìn)化工、建材等行業(yè)二氧化硫綜合治理；加大城市煙塵、粉塵、細(xì)顆粒物和汽車(chē)尾氣治理力度，為改善新鄉(xiāng)市大氣環(huán)境質(zhì)量作出更大的努力。

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Assessing Atmospheric Environment Quality in Xinxiang City by Fuzzy Comprehensive Assessment Method

Sha Tao，Yang Hui
（Xinxiang Environmental Monitoring Station， Xinxiang Henan 453007，China）

According to the monitoring data of SO2， NO2and PM10in the atmosphere of Xinxiang City during the 11th Five-Year Plan，the article summarized the characteristics and trends of three kinds of pollutants，and assessed the atmospheric environment by fuzzy comprehensive assessment method.According to the correlation degree，the atmospheric environment quality of Xinxiang city during the 11th Five-Year Plan was up to the level of II，the order of the environmental quality was:2010＞2008＞2009＞2006＞2007.The judgment coincided with the actual pollution levels.Results showed that this method was objective and accurate and provided a scientific basis for the assessment of the quality of atmospheric environment.

Xinxiang city； the quality of atmospheric environment；fuzzy comprehensive assessment method；correlation degree

X823

A

1008-813X（2012）05-0008-04

10.3969/j.issn.1008-813X.2012.05.003

2012-05-22

沙濤（1984-），女，回族，河南鄭州人，畢業(yè)于河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物遺傳專(zhuān)業(yè)，碩士研究生，助理工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的研究。