西安市大氣環(huán)境質量綜合評價

阮幸

摘 要： 以西安市2015～2019年環(huán)境空氣質量監(jiān)測結果為依據(jù)，運用模糊數(shù)學方法選取具有代表性的SO2、NO2、PM10作為評價因子，參照大氣環(huán)境質量標準通過計算污染因子權重分配系數(shù)和隸屬度對西安市總體大氣環(huán)境質量給出客觀的評價，綜合評價結果顯示：西安市大氣環(huán)境質量在逐年好轉，并達到國家二級標準，但NO2、PM10年均濃度仍超標，是大氣環(huán)境質量的制約因子。

關鍵詞： 西安市;大氣環(huán)境質量;模糊綜合評價

【中圖分類號】X823 【文獻標識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.40.253

西安地處關中平原中部，北瀕渭河，南依秦嶺，八水潤長安，是世界著名的五大歷史古都之一，也是國家實施西部大開發(fā)建設和“一帶一路”建設的重點地區(qū)，發(fā)展?jié)摿Ψ浅４蟆５俏靼彩写髿猸h(huán)境污染比較嚴重，一定程度上影響了經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。本文選取西安市主要的大氣污染物 SO2、NO2、PM10 作為評價因子，以 2015～2019 年 SO2、NO2、PM10 的監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，對其平均濃度變化趨勢進行分析，并運用模糊數(shù)學模型對西安市大氣環(huán)境質量進行綜合評價。

1 大氣環(huán)境質量綜合評價方法的選擇

大氣環(huán)境質量評價方法有多種，如主成份分析法、綜合指數(shù)法、模糊綜合評價法等。我國很多城市和地區(qū)普遍采用的是各種指數(shù)評價方法[1]。該類評價方法屬于一種相對的評價方法，忽略了濃度值間的統(tǒng)計差異性，對比性不強，未能十分完善地反映環(huán)境質量的優(yōu)劣[2];同時由于介入主觀因素過多，失去了對環(huán)境質量結構客觀性的準確反應;而且評價結論是抽象的描述性結論，社會公眾難于理解，削弱了評價結論的社會可接受性。

模糊綜合評價法，考慮了空氣環(huán)境質量標準，通過隸屬度來描述大氣污染狀況，通過權重來表現(xiàn)各項參數(shù)在總體污染中的作用差異，充分體現(xiàn)了大氣環(huán)境系統(tǒng)中各因素間的不確定性、隨機性、模糊性，能有效地解決評價邊界模糊和監(jiān)測誤差對評價結果的影響[3]。該方法評價結果綜合客觀，不僅考慮到污染因子的綜合作用，而且還考慮到高濃度污染因子的作用，結果不僅能反映大氣污染級別，還能反映各種污染物的隸屬情況。因此為了使評價結果更合理、可信，符合實際，本文采用模糊數(shù)學綜合評價法。

2 西安市模糊綜合評價

2.1 評價因子的選擇

根據(jù)西安市結構特點和工業(yè)布局，選擇SO2、NO2、PM10作為該區(qū)域大氣環(huán)境評價因子集U[4]。根據(jù)具體監(jiān)測值[5]作出主要污染物濃度變化趨勢圖見圖 1、圖 2。

2.2 評價標準及等級的確定

根據(jù)中華人民共和國國家標準《大氣環(huán)境質量標準》（GB3095—2012）的規(guī)定，見表 1，建立 2 級評價標準級 V={一級，二級}。

2.3 建立隸屬函數(shù)

參照有關文獻，結合《大氣環(huán)境質量標準》（GB3095—2012）給出的三種指標形式，建立如下隸屬函數(shù)[6]：

一級

U1=

1uivi1

vi2-uivi2-vi1 vi1<10ui

0uivi2

二級

U2=

1uivi2

ui-vi1vi2-vi1 vi1

0uivi1

上式中ui表示第i種污染因子的實測值（i=1，2，3，4，5）;vij表示第i種污染因子的第j級大氣環(huán)境質量標準（j=1，2）。

分別把各年SO2、NO2、PM10實測值ui和各級大氣環(huán)境質量標準vij代入上式中，得到單因子模糊關系矩陣R=[rij]。

2.4 確定權重集

由于SO2、NO2、PM10對大氣環(huán)境質量的影響程度不同，為了突出各年主要污染物在評價中的作用，采用大氣環(huán)境質量評價中普遍使用的超標加權法來計算各污染因子的權重，計算公式如下：

bij =uij/vi∑uij/vi

其中，uij為各污染因子的監(jiān)測濃度值，vi取評價因子i的二級標準的算術平均值，bij為2015～2019年第j年第i種污染物的權重系數(shù)。由各因子的權重系數(shù)構成權重系數(shù)集B={bij}。

2.5 模糊綜合計算

由三種大氣污染物的權重與對應的單因子評價矩陣進行模糊矩陣計算，A=B·R，即利用“∧，∨”算子（先取小后取大的方法）進行模糊矩陣復合運算。按照最大隸屬度原則確定各年的大氣環(huán)境質量所屬級別，當出現(xiàn)最大值有兩個的情況時，要考慮次大值貼近哪個，最終結論應取偏向次大值的那個評語。將所得結果列于表2。

3 評價結果分析

由圖1可以看出，SO2年平均濃度在2015年達到最大，為24μg/m3，濃度一直在逐年減小，其中2018年、2019年減幅較大，分別比上年度下降了21.1%、40.0%。NO2年平均濃度呈先上升后下降的變化趨勢平穩(wěn)變化。PM10年平均濃度2016年達到最高后呈下降趨勢。SO2年平均濃度符合國家環(huán)境空氣質量二級標準，PM10、NO2年平均濃度均超標。

由圖2可見，SO2、NO2、PM10總的變化趨勢基本一致，即夏季濃度較低，冬季濃度較高，呈寬“U”型。SO2、NO2濃度各月平均濃度差異不大，呈較平滑曲線變化。PM10全年各月濃度均高于SO2和NO2，污染比較嚴重。

由表3各因子的權重系數(shù)可以看出，西安市2015～2019年大氣環(huán)境主要污染因子的主次順序基本為：SO2< NO2

4 西安市空氣污染原因分析

4.1 氣象地形因素的影響

氣象、地形因素在空氣污染的形成中起著重要的作用。西安地處西北黃土高原的特殊地理位置—關中盆地，受大陸性季風氣候影響產(chǎn)生大量自然塵和外來塵。尤其是冬天，空氣干燥、地表植被稀少，氣象條件不利于污染物擴散，更易導致 可吸入顆粒物超標。此外，西安正處于加速建設期，大量建筑工地和建設用地產(chǎn) 生的揚塵也不容忽視，給大氣環(huán)境造成很大的壓力。

4.2 交通因素的影響

隨著西安市經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人才引進政策開放，居民生活水平的提高，道路交通也變的日益繁忙。機動車輛數(shù)量急劇增加，使得機動車輛尾氣排放越來越多，NO2 污染越來越嚴重，同時產(chǎn)生的交通揚塵也是可吸入顆粒物的主要來源，并且隨著車流量的不斷增加，交通揚塵變得更為細小，更易擴散，很大程度上增加了可吸入顆粒物的濃度。

4.3 能源結構因素的影響

大氣中的SO2 有 90%是煤炭造成的，而西安正是一個以燃煤為主的煤煙污染性城市。雖然政府加快煤改氣政策的推進，也取得了不錯的成績，大氣環(huán)境有明顯的好轉，但冬季采暖期，供熱、供氣壓力不斷增大，鍋爐燃燒排放大量含SO2、NO2、PM10的廢氣，排放量遠超夏季，也加重大氣污染，使得 NO2、PM10濃度出現(xiàn)些許反彈。

5 結論

由上文可知，西安市近幾年大氣環(huán)境質量在逐年變好，基本達到國家二級標

準，SO2、PM10、NO2均有所控制。盡管對 PM10的治理成效顯著，但其濃度依然超標，權重依然最大，是對大氣污染貢獻最大的污染物。鑒于此，西安市在今后工作中應將控制PM10作為重點工作，同時加強、加大機動車尾氣的監(jiān)管和治理力度。采用科學的舉措，如調整能源結構，實施清潔生產(chǎn)等，繼續(xù)致力于實施“藍天工程”，進一步完善西安市的大氣環(huán)境質量。

參考文獻

[1] 呼東峰，王蜀一，張沛，馬文鵬.西安市大氣環(huán)境質量的模糊數(shù)學綜合評價[J].西安工業(yè)大學學報，2015，35： 1004-1009.

[2] 楊緒勤.模糊數(shù)學在大氣環(huán)境質量評價中的應用[J].上海環(huán)境科學，1989，8（1）：14-17.

[3] 丁鵬，陳優(yōu)良，馮俊華.南昌市區(qū)大氣環(huán)境質量模糊數(shù)學綜合評價[J].環(huán)境科學導刊，2018，88-93.

[4] 王穎，彭省臨，劉峰.模糊數(shù)學理論及其在大氣環(huán)境測評中的應用[J].中南林業(yè)科技大學學報，2008，28（3）： 139-143.

[5] 西安市環(huán)境質量監(jiān)測分析—2016，2017，2018，2019，2020.西安市環(huán)境監(jiān)測站信息統(tǒng)計室.

[6] 曹燦燦，劉漢湖，劉云龍.徐州市環(huán)境空氣質量綜合評價[J].環(huán)境保護科學，2018，3：102-109.