基于模糊综合法评价新乡市大气环境质量

沙 涛，杨 晖

（新乡市环境保护监测站，河南 新乡453003）

基于模糊综合法评价新乡市大气环境质量

沙 涛，杨 晖

（新乡市环境保护监测站，河南 新乡453003）

以新乡市“十一五”期间大气环境中二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物监测数据为依据，总结了这3种污染物的特征及变化趋势，并利用模糊综合评价法对大气环境质量进行了综合评价。根据关联度判断出新乡“十一五”期间大气环境质量均为Ⅱ级，环境质量优劣次序为:2010＞2008＞2009＞2006＞2007，与实际的污染程度相吻合，说明该评价方法具有客观性和准确性，为评价大气环境质量提供了科学依据。

新乡市；大气环境质量；模糊综合评价法；关联度

大气是人类赖以生存的基本环境要素。随着工业的发展、城市人口的增加、煤炭和石油燃料消耗的迅猛增长，大气环境质量日趋恶化，大气污染已成为影响环境和危害人类身体健康的主要因素之一[1]。新乡市地处中原腹地，是中原城市群及“十字”核心区重要城市之一，是一座以电子电器、化纤纺织、生物工程、医药、机械加工为主的工业城市，现已成为中原地区重要的工业基地。基于特殊地理位置及产业结构，新乡市的大气环境质量备受关注。本研究以监测数据为依据总结分析了“十一五”期间大气污染物特征及变化趋势，并将模糊综合评价法引入到空气质量评价计算中，评价结果与客观实际一致，更为全面、客观地评价了新乡市大气环境质量。

1 新乡市“十一五”期间大气污染物特征及变化趋势分析

1.1 污染物特征分析

“十一五”期间，全市环境空气具有明显的季节变化特征，冬季污染程度最高，春、秋次之，夏季最轻。新乡市环境空气首要污染物为可吸入颗粒物，二氧化硫污染水平逐步上升，但其负荷比低于可吸入颗粒物（见图1）。“十一五”期间，随着新乡市新城区建设和老城区改造工程的深入，可吸入颗粒物污染防治面临越来越大的压力。在城市机动车显著增长时期，新乡市二氧化氮污染水平基本稳定，但仍需进一步开展汽车尾气治理工作。

1.2 主要污染物浓度变化趋势

“十一五”期间，特别是2006-2009年全市二氧化硫、二氧化氮整体污染水平呈上升趋势，2010年污染趋势开始得到遏制，说明二氧化硫、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年均值浓度与2005年基本持平，说明“十一五”末期二氧化硫、二氧化氮整体污染水平与“十五”末期相比基本不变（见图2）。2006-2009年全市可吸入颗粒物整体污染水平呈下降趋势，说明可吸入颗粒物污染程度明显改善。2010年全市可吸入颗粒物整体污染程度呈上升趋势，但与2005年相比基本持平，说明“十一五”末期可吸入颗粒物整体污染水平与“十五”末期相比基本不变（详见图2）。

2 基于模糊综合评价法的大气环境质量综合评价

大气环境质量评价是对大气环境质量优劣的定性和定量的评述[2]，是认识和研究大气环境的一种方法，是有效治理和控制大气污染的科学依据。目前国内外已提出了数十种评价方法[3～14]，如综合指数法、内梅罗指数法、模糊数学评判法、灰色聚类法等。本研究采用应用较广泛的模糊综合评价方法对新乡市大气环境质量进行综合评价、分析。

2.1 评价标准及数据来源

采用《中华人民共和国大气质量标准》（GB 3095-1996） 将环境质量指标划分为三级（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），根据国家环境保护局颁发的《环境监测评价规范（大气和废气部分）》必测项目规定，选取二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物为评价因子，各因子浓度限值见表1，2006-2010年新乡市大气污染年均监测数据详见表2。

表1 大气质量分级标准 mg/m3

表2 新乡市大气污染物年均值监测数据 mg/m3

2.2 评价步骤

（1） 确定评价对象的因素集

U={u1，u2，u3，…，um}

（2） 给定评判集

V={v1，v2，v3，…，vn}

（3）建立隶属函数及模糊关系矩阵R第一级

（k=1）

上述式中，i=1，2，3，…，m表示各个污染因子；j表示各个评价年份；k=1，2，3，…，n表示各级大气环境质量标准。分别把各年SO2、NO2、PM10平均浓度实测值（uj）和各级浓度标准值（vik）代入公式（1）、（2）、（3），得模糊关系矩阵Rj。

（4） 确定权重矩阵

为突出各年主要污染物在评价中的作用，利用超标加权法分别计算各污染因子权重，计算公式如下:

式中，vi取均值，bij为2006-2010年第j年i污染物权重，对bij进行归一化处理后，组成如下权重矩阵:

Bj=（bj1，bj2，…，bjm）.

（5）模糊综合评判计算

由模糊综合评判模型A=B×R求其复合运算，得A=（A1，A2，…，An），并将评价结果归一化，仍记A=（A1，A2，…，An），按照最大隶属原则确定各年大气环境质量所属级别。

2.3 评价计算结果分析

由表3建立的隶属函数可知，5年来新乡市三个污染因子均处于Ⅰ、Ⅱ级之间，空气环境质量整体水平良好，均符合国家环境空气质量二级标准。

由各污染因子权重年变化比较得出:二氧化硫和二氧化氮两种污染物在2006-2009年间浓度有上升趋势，2010年有所下降，说明通过整治得到缓解，可吸入颗粒物浓度基本稳定，2010年略有升高。此结论与主要污染物浓度变化趋势保持一致，体现了本研究评价方法的客观性。

表3 新乡市大气环境质量模糊关系矩阵 mg/m3

表4 各污染因子权重及模糊综合评价结果

由表4中各污染因子权重来看三种污染物权重比例相差不大，并且有逐年减少的趋势。尤其是2009年首要污染因子第一次为二氧化硫，说明新乡市污染物类型由早期煤炭型污染向混合型污染发展。该种污染类型是由煤炭型向石油型过渡的阶段，它取决于一个国家的能源发展结构和经济发展速度。说明随着“十一五”期间经济的快速发展，新乡市大气环境结构受到了一定程度影响，需采取一系列措施防治、改善大气环境质量。

模糊综合评价法对“十一五”期间大气质量评价的等级均为Ⅱ级标准，均符合国家标准要求，这与现行的空气质量指数法（姚氏综合指数法）评价结果一致。比较5年间不同污染物等级隶属度，同等级下5年的大气综合评价质量由优到劣排列如下:2010＞2008＞2009＞2006＞2007，体现了“十一五”期间新乡市加大空气环境治理力度的成效。说明本研究选用的评价方法更为全面、科学地评价了空气环境质量状况。

3 结论和探讨

3.1 方法评价

空气环境质量评价是一项复杂的工作，且影响空气质量的因素较多[15]，传统的环境质量指数法采取等权处理的方法，忽略了浓度值间的统计差异性，评价结果具有一定局限性。基于空气环境质量评价中存在着不确定性即模糊性，用模糊综合评价方法更为合理。这种方法不仅考虑多因素的影响，而且评价结果包含较多的信息，利用级别特征值可以判定评价结果的等级。污染因子权重及隶属度可以作纵向的动态比较，为政府及时调整决策提供依据。

3.2 展望

随着“十二五”的到来和“中原经济区建设”的良好契机，新乡市大气环境质量将面临更严峻的考验。新乡市将进一步加大对大气污染防治、整治力度；落实对小火电、造纸、电石、化工等行业落后产能淘汰要求；运用建设项目总量核定、排污许可证发放等措施，淘汰落后产能，调整产业结构；全面推进化工、建材等行业二氧化硫综合治理；加大城市烟尘、粉尘、细颗粒物和汽车尾气治理力度，为改善新乡市大气环境质量作出更大的努力。

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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

沙涛（1984-），女，回族，河南郑州人，毕业于河南师范大学生命科学学院生物遗传专业，硕士研究生，助理工程师，主要从事环境监测方面的研究。