公园绿地空气质量适宜性的模糊综合评价

裴伶俐　王洪俊　廖江东

摘要：将模糊数学原理引入到空气质量适宜性的评价中，建立城市公园绿地空气质量适宜性的评价体系。利用模糊综合评价方法，选用空气离子评价系数、粉尘质量浓度、空气中细菌含量作为评价因子，对吉林市公园绿地空气质量适宜性进行综合评价。结果表明，龙潭山公园、江南公园、北山公园最大隶属度分别为1.000、0.922和0.796，适宜性均为Ⅰ级，即高度适宜，龙潭山公园适宜性程度最高；江北公园最大隶属度为0.459，适宜性为Ⅱ级，即中度适宜；朝阳公园最大隶属度为0.459，适宜性为Ⅲ级，即勉强适宜。说明不同地理位置的公园绿地空气质量适宜性程度不同。

关键词：模糊数学；公园绿地；空气质量；适宜性评价

中图分类号：X823文献标识码：A文章编号：0439-8114（2012）20-4513-04

公园绿地是城市绿地的一个重要组成部分，给城市带来优美、清新、充满生趣的环境，为市民提供舒适、休闲的活动空间，目前已成为城市居民或游人造访最多、停留时间最长的城市绿色空间[1]。因此，公园绿地空气质量适宜性的高低直接影响市民、游人的身心健康，因而对公园绿地空气质量进行监测和评价显得尤为重要，其评价结果可为公园绿地环境改善提供科学依据。

空气质量是多因素影响的复杂集合，存在着大量的不确定性因素，具有模糊性。因此，在适宜性评价中，常用模糊综合评价方法对其进行量化处理，评价出空气质量适宜性等级。模糊综合评价以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清、不易定量的因素量化，从而进行综合评价。自1965年美国控制论专家Zadel提出模糊集合的概念，模糊数学得到迅速发展，同时被广泛运用于生产实践中[2，3]。目前模糊综合评价方法在空气质量评价中得到广泛应用。张戈等[4]对大连市区空气质量进行模糊综合评价，得出大连市区空气质量总体状况良好，基本达到二级标准；徐明德等[5]对晋城市2005年大气环境质量进行模糊综合评价，表明晋城市大气环境质量达到二级标准，甚至优于二级；史正元等[6]通过利用模糊综合评价方法对某地区的空气环境质量状况进行了分析与评价。模糊综合评价在大气环境中的应用不少，但对空气质量适宜性程度的研究相对较少。研究以吉林市公园绿地为例，通过对其空气质量的监测，应用较为广泛的模糊综合评价方法，对公园绿地空气质量适宜性进行全面、客观的综合评价。

1研究方法

1.1研究区概况

吉林市地处东北腹地长白山脉向松嫩平原过渡地带的松花江畔，三面临水、四周环山。城市绿化本着以人为本，以绿为主，以精取胜，以群山江堤绿化为防护圈，以街路绿化为骨架，以庭院绿化为基础，以公园为重点，以自然山水为优势，以地方树种为特色，以园林城市为目标的绿化原则，采取环、块、点、网状绿地相结合的结构模式，总体布局结构为“一环一带、二纵二横、四山四园”，已经形成了完整的城市绿地系统和鲜明的地方风格特色。截至2009年，城区绿地总面积5 005.79 hm2，绿地率39.10%，人均公共绿地面积11.8 m2，达到全国城市绿化先进水平。根据吉林市公园绿地实际情况，主要选择江南公园、朝阳公园、江北公园、龙潭山公园、北山公园5个公园为研究对象。

1.2模糊综合评价方法的步骤

模糊综合评价方法是一种运用模糊数学原理分析和评价具有模糊性事物的系统分析方法，是以模糊推理为主的定性和定量相结合、精确与非精确相统一的分析评价方法[7]。

1.2.1选定有限集合选定有限集合U和V，U={u1，u2，…，un}为因子集，V={v1，v2，…，vn}为评价集，建立隶属函数，确定U和V之间的模糊关系矩阵R，然后确定各因素的权重分配矩阵A，最后，将A和R应用模糊变换原理合成模糊子集B，得出综合评价。

1.3空气质量的监测

研究主要选择江南公园、朝阳公园、江北公园、龙潭山公园、北山公园5个公园为研究对象。归纳相关专家多年的研究成果，确定空气离子评价系数、粉尘质量浓度、空气中细菌含量为主要评价指标。在每个公园内根据人流量、植被群落等要素，结合均匀布点的原则选取若干个观测点。观测时间为2009年7-11月（植物生长期），每月在观测点观测3d（上、中、下旬各1 d，每天分上、下午进行），选择天气晴朗、无风的条件进行。采用AIC1000正负离子浓度检测仪测定空气中正负离子含量、采用P-5L2型数字粉尘仪测定空气中粉尘含量、采用JWL-ⅡB202新型撞击式多功能空气微生物监测仪采样，并分别计算空气离子评价系数、粉尘质量浓度以及空气中细菌含量。

2结果与分析

2.1监测数据和适宜性分级标准

分别将各个公园观测点的监测数据取平均值，计算其空气离子评价系数、粉尘质量浓度以及空气中细菌含量，其监测数据结果见表1。以GB3095-1996《环境质量标准》[10]为依据，确立空气质量适宜性划分为4个等级，其中Ⅰ为高度适宜、Ⅱ为中度适宜、Ⅲ为勉强适宜、Ⅳ为不适宜。则评价因子集U={u1，u2，u3}，其中u1为空气离子评价系数，u2为粉尘质量浓度，u3为空气中细菌含量，评价集V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ}，分级标准见表2。

2.4模糊综合评价及结果分析

将矩阵A 和R 进行模糊关系合成，得到模糊综合评判矩阵B。按照隶属度最大原则，分别得到江南公园、朝阳公园、江北公园、龙潭山公园、北山公园空气质量适宜性评价结果。由表4可见，江南公园、龙潭山公园、北山公园maxbj分别为0.922、1.000、0.796，适宜性等级均为Ⅰ级，即高度适宜，其适宜程度为龙潭山公园>江南公园>北山公园；朝阳公园maxbj=0.459，适宜性等级为Ⅲ级，即勉强适宜；江北公园maxbj=0.459，适宜性等级为Ⅱ级，即中度适宜。

各个公园绿地之所以会出现空气质量适宜程度的差异，主要与公园所处地理位置以及公园内植被条件密切相关。江南公园、龙潭山公园、北山公园均具有良好的植被条件，植被覆盖度高，其中江南公园绿地面积248 648 m2，具有复合层结构人工植物群落，叶面积指数大、绿量值高；龙潭山公园内林木覆盖率达97%，有近120多万株树木，达96科318属537种，园内植物发挥了较大的生态效益，对提高公园内的空气质量起到了重要作用；而朝阳公园位于市中心，紧临城市主干道和购物广场，是大量机动车来往和人群聚集的主要场所，车流量、人流量较大，公园四周均为高大建筑，西临百货大楼，北临儿童医院，南临北奇广场，植物种类、数量较少，草坪面积大，植物叶面积指数低，导致其空气质量适宜性程度较低。因此，在进行公园绿地设计或改造时，不仅要注重美观，还应考虑到单位面积上的绿量，应适当增加绿地面积，使其最大限度地发挥生态效益，改善空气质量，提高适宜性程度。

3结论与讨论

研究把模糊综合评价方法引入到空气质量适宜性评价中，较好地体现了空气质量适宜性高低的模糊性，综合考虑了多种因子对空气质量的影响，利用较为成熟的降半梯形分布函数确定各因子的隶属度，使各指标对空气质量影响情况更加具体明确。不同评价因子对不同级别适宜性有着不同的权重，采用指数赋权法确定权重，使评价结果更为精确。模糊综合评价结果归属同一级别时，可以根据其值的大小区分适宜程度的高低。

在适宜性评价中，除了上述3种主要影响因子外，还有CO、铅、氟化物、SO2等污染物，由于这些因子对公园绿地空气质量影响的次要性和部分因子评价标准的模糊性而未考虑，但对研究中空气质量适宜性评价结果不会产生影响。研究应用模糊综合评价方法对江南公园、朝阳公园、江北公园、龙潭山公园、北山公园空气质量适宜性评价，其中江南公园、龙潭山公园、北山公园适宜性等级均为高度适宜，朝阳公园适宜性等级为勉强适宜，江北公园适宜性等级为中度适宜，主要与公园所处地理位置以及公园内植被条件有关。

模糊适宜性程度不是明确地说明各个公园空气质量适宜性级别，而是表明适宜性侧重于何种等级。这不是一个绝对值，而是一个相对值，相对适宜性程度更能充分、客观表明公园绿地的空气质量状况，使之与实际情况更加相符。运用模糊综合评价方法，充分考虑了各个因子共同作用的适宜性状况，使结果不局限于单个指标所处的级别，而忽略了各因子本身特性在空气质量中所起的作用。

参考文献：

[1] 兰思仁.国家森林公园理论与实践[M].北京：中国林业出版社，2004.

[2] YIN Y Y ，HUANG G H，HIPEL K W. Fuzzy relation analysis formulticriteria water resources management [J]. Journal of Water Resources Planning and Management，1999，125（1）：41-47.

[3] SASIKUMAR K， MUJUMDAR P. Fuzzy optimization model for water quality management of a river system[J]. Journal of Water Resources Planning and Management，1998，124（2）：79-88.

[4] 张戈，于大涛，郭丽丽.大连市区空气质量模糊综合评判[J].环境保护与循环经济，2009，2（6）：24-25.

[5] 徐明德，王雪芹.晋城市大气环境质量模糊评价[J].科技情报开发与经济，2008，18（34）：93-94.

[6] 史正元，贾军.空气环境质量状况模糊综合评价分析[J].西安航空技术高等专科学校学报，2008，26（1）：40-42.

[7] 徐建华.现代地理学中的数学方法[M].北京：高等教育出版社，1994.186-187.

[8] 谢季坚.模糊数学方法及其应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2006.33-35.

[9] 王雨，牛红亚.室内空气环境适宜性评价的模糊综合评判方法[J].河北建筑科技学院学报，2006，23（3）：95-97.

[10] GB3095-1996，环境质量标准[S].