應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法評價河池市大氣環(huán)境質(zhì)量

李文玉（547000）

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應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法評價河池市大氣環(huán)境質(zhì)量

李文玉（547000）

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市大氣環(huán)境質(zhì)量問題愈來愈受到人們的重視.由于大氣質(zhì)量的綜合評價存在著一定的模糊性，因此大氣環(huán)境質(zhì)量評價可以引用模糊評價法。模糊綜合評價通過選用SO2，NO2和PM10作為評價因子，對照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-1996），經(jīng)過適當(dāng)?shù)臋?quán)重計算，建立評價矩陣進(jìn)行綜合評價。本文主要以河池市2012～2014大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，模糊評價結(jié)果表明：河池市大氣污染主要是可吸入顆粒物PM10，2012～2013總體大氣環(huán)境質(zhì)量為Ⅰ級（清潔），但是2014年大氣環(huán)境質(zhì)量處于Ⅰ級和Ⅱ級之間，大氣質(zhì)量有所下降。本文為河池市大氣防治工作提供一定參考。

大氣質(zhì)量；河池市；模糊綜合評價；隸屬度

1　引言

我國隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市化進(jìn)程突飛猛進(jìn)，大氣污染對環(huán)境和城市居民的健康影響日益突出，引起了普遍關(guān)注。大氣質(zhì)量影響因素主要包括工業(yè)生產(chǎn)、居民生活、交通運(yùn)輸和垃圾焚燒等。由于大氣環(huán)境系統(tǒng)自身就是一個多因素互相作用的復(fù)雜系統(tǒng)，而污染的空氣成分一般又較為復(fù)雜。目前國內(nèi)評價空氣質(zhì)量一般采用大氣質(zhì)量指數(shù)法，但是該方法忽略了不同濃度間的統(tǒng)計性差異，不能客觀反映實(shí)際空氣質(zhì)量狀況，而模糊理論正是將模糊不確定的因素量化，從而進(jìn)行綜合評價［1～2］。河池市隸屬于廣西壯族自治區(qū)，地處廣西西北邊陲、云貴高原南麓，是大西南通向沿海港口的重要通道，是廣西實(shí)施西部大開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域。為了使評價結(jié)果更加客觀的反映當(dāng)?shù)乜諝馕廴炯捌渥兓?guī)律，進(jìn)而制訂相應(yīng)有效的防治對策，本文應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)原理，通過計算各污染水平的隸屬度，對2012～2014河池市環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行綜合評價。

2　模糊綜合評價模型［3～6］

模糊數(shù)學(xué)是用數(shù)學(xué)的方法解決模糊的問題。

2.1建立因子集

根據(jù)相關(guān)國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，確定相關(guān)環(huán)境質(zhì)量的因素即為因子集。建立因素集U=｛u1，u2，…，un｝，即有n個評價指標(biāo)。

2.2建立評價集

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)取V為分級集合即為評價集。v=｛v1v2，…vm｝，即代表評價等級、分類的集合每一等級可對應(yīng)一個模糊子集。

2.3建立隸屬函數(shù)。

2.4單因子模糊評價

根據(jù)隸屬函數(shù)，可確定各指標(biāo)實(shí)際值的隸屬度，進(jìn)行單因素評價，并得到隸屬度模糊關(guān)系矩陣

2.5建立權(quán)重集［7］

單項(xiàng)指標(biāo)在總體權(quán)重的大小與某種用途的單項(xiàng)分級標(biāo)準(zhǔn)無關(guān)。所以對權(quán)重用公式Pi=Ci/Si，為了進(jìn)行模糊運(yùn)算，各單項(xiàng)權(quán)重還須歸一化，得Wi=PiΣPi，對于模糊集合U上的單項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，寫成矩陣，即得權(quán)重模糊矩陣。

2.6模糊綜合評價過程

3　模糊評價實(shí)例（如表1）

模糊綜合方法具體參考本文第二部分。

表1　2012～2014河池市大氣污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)（單位：mg/m3）

在進(jìn)行空氣污染評價時首先取U為各因子指標(biāo)集合，即?。篣=｛1，2，3｝，其中U1表示SO2二氧化硫，U2表示NO2二氧化氮；U3表示可吸入顆粒物PM10。根據(jù)國家空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［4］和國內(nèi)一些城市大氣實(shí)際污染水平把空氣質(zhì)量分為四個級別，取V為空氣質(zhì)量分級集合，評價集V=｛Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ｝。

表2　環(huán)境空氣質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)（單位：mg/m3）

根據(jù)取最大隸屬度原則，2012年和2013年河池市空氣質(zhì)量屬于Ⅰ級，清潔。但是2014年河池市空氣質(zhì)量對于Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度為49%，對Ⅱ級空氣標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度為48%，兩者十分接近，故可說明2014年河池市的空氣質(zhì)量有所下降。另從各評價因子權(quán)重系數(shù)結(jié)果可知，2012～2014年河池市主要空氣污染物為可吸入顆粒物PM10。

4　結(jié)論

由于大氣環(huán)境系統(tǒng)是多因素的耦合，評價大氣環(huán)境的好壞過程中存在著相當(dāng)?shù)牟淮_定性，等級的劃分界限也很模糊，因此模糊綜合評價方法是一種較為理想的評價工具。用模糊理論中的隸屬函度來界定空氣環(huán)境質(zhì)量的分級邊界，考慮了界限的模糊性，較客觀的反映了評價結(jié)果。

［1］陸玉書.環(huán)境影響評價［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［2］劉普寅，吳孟達(dá).模糊理論及其應(yīng)用［M］.長沙：國防科技大學(xué)，1998.

［3］楊緒勤.模糊數(shù)學(xué)在大氣環(huán)境質(zhì)量評價中的應(yīng)用［J］.上海環(huán)境科學(xué)，1989（1）：14～17.

［4］《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-1996）.環(huán)境科學(xué)出版社，1996：1～2.

［5］梁保松，曹殿立.模糊數(shù)學(xué)及其應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2007．

［6］YIN Y Y，HUANG GH，HIPEL KW.Fuzzy relation analysis formulticriteria water resources management［J］.Journal of Water Resources Planning and Management，1999，125（1）：41～47．

［7］Chu A T W，Kalaba R E，Spingam K.A comparision of two methods for determining the weights of beinging to fuzzy sets［J］.Journal of Optimization Theory and Application，1979，7（27）：531～538．

2016-3-11

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2095-2066（2016）09-0220-01