大气污染预测方法及应用实践研究

王 超，张新娇，王 芳

（五莲县行政审批服务局政务服务中心，山东日照 262300）

当前要确保城市经济发展与环境保护更加有效衔接，大气污染预测工作是不可缺少的重要因素。大气污染预测在城市相关区域的环境管理和污染防治方面有着重要的指导作用，为此，准确的预测城市大气污染已经成为当前需重点研究的问题之一。城市大气污染源具有排放口较高、周围人口密度较大、不易扩散等方面的特点，这便要求在对大气污染进行预测的过程中，相关工作人员需要充分地考虑点源与面源，从而为更加精准的大气污染预测奠定坚实的基础。

1 大气污染的来源及危害

1.1 大气污染的来源

结合大气污染的基本特点，其主要来源包括：

（1）生产性污染。对于这种污染而言，主要包括：①燃料的燃烧，在人们的日常生活中，煤、石油、天然气等燃料燃烧时会释放大量的有害物质，如烟尘、二氧化硫、氮氧化物等；②生产中排出的烟尘、废气会对城市造成一定的污染，如火力发电厂、石油化工厂以及水泥厂等，这些场所作为污染较为严重的区域，会对环境造成十分严重的影响；③在农业生产的过程中，田间喷洒的部分农药以雾滴或颗粒物的形式散逸，会加剧粉尘及雾滴的危害。

（2）交通运输性污染。在汽车、火车以及飞机等运输中，会产生尾气排放，这些排放物质会对人体造成直接危害，如一氧化碳、碳氢化合物以及铅尘等物质。

1.2 大气污染的危害

大气污染的危害体现在以下几方面：①当有害物质进入到大气之后，会对环境、空气以及人们的身体健康造成影响，而且在高浓度的污染情况下，会引发急性中毒问题，导致人体出现支气管哮喘、肺气肿等症状。②对植物造成危害。大气污染会对区域中的植物造成损害，这种损害现象一般表现为二氧化硫、PAN、氯化氢以及硫化氢等对植物叶子造成的损伤。在环境污染的情况下，植物叶子的海绵状组织先受到影响，之后叶子中的栅栏细胞被侵蚀，最终叶子细胞逐步瓦解，从而影响叶子的组织成分，影响叶子的健康生长；③对大气能见度造成影响。在大气污染的状况下，大气中的污染物质逐渐增加，在微粒折射以及吸收之后，会降低大气中的能见度，这种现象不仅会影响人们的心情，同时也会对人们造成严重的心理影响，甚至影响交通安全。

2 大气环境监测中存在的问题

2.1 监测设备有待更新

结合大气污染的监测现状，在环境污染分析的过程中，相关部门需要通过各项数据的分析及探究，详细分析大气污染数据，对于这些数据而言，一定要有精准性、及时性的特点，以便及时更新环境的监测效果，提高大气环境监测的整体效果。由于环境监测点逐渐增多，在实际的环境监测中，需要监测部门及时掌握环境变化，并通过资金以及精力的投入，提高大气环境的监测效果；但是，在部分地区的环境监测中，受到设备仪器相对滞后的影响，导致设备监测的结果不精准，无法提高监测管理的整体效果。因此，在大气环境监测中，为了提高环境监测检测的有效性，相关部门要及时引入先进的设备，通过环境监测方案的完善以及监测效果的提升，优化引入全新的设备更新机制，实现大气环境治理及环境保护的目的。

2.2 大气环境监测体系不完善

根据大气环境的监测现状，虽然部分地区认识到环境监测的重要性，但是在实际的环境监测及管理中，并没有建立大气应急监测系统，导致平台中的信息缺少共享性，各地区的监督部门各自为政，无法形成合力达到监督及预测的目的。而且，在地区中出现大气污染问题之后，各个部门之间并没有建立良性互动价值，导致政府部门的职能相对滞后，无法发挥环境预测及监督管理的目的。因此，在当前的大气污染预测中，为了提高结果预测的整体效果，环境监督部门应该结合行业的发展现状以及技术运用特点，设置完善性的环境监督管理体系，避免由于监督管理不足引发的环境预测问题，提高大气污染预测的整体质量，满足当前社会环境的可持续发展需求。

2.3 专业人才队伍缺失

结合大气污染预测工作的特点，通过环境监督以及环境治理方案的构建，可以根据区域环境的特点，对环境的大气情况进行分析，之后设置有效性的监督管理机制，充分满足大气污染预测的需求。在科学技术逐渐创新的背景下，先进的监测设备成为行业关注的焦点。一些环境监督部门为提高大气污染预测效果，会引进先进的设备，但是，由于大气污染预测人员的职能限制，在环境预测中出现了技能相对滞后的问题，无法发挥先进设备的监测优势。而且，部分监测人员在实际工作中缺少严谨的态度，不能及时发现细微环境的变化，长期发展中会降低环境监测的整体效果，无法满足环境治理的基本需求。

3 大气污染预测方法研究

纵观国内外用于大气污染预测的方法中，其最为主要的方法模型为：空气质量模型、模糊理论模型以及灰色理论模型等。这些方法在大气污染预测中的使用取得了一定的成效。本文主要对空气质量模型、高斯模型与模糊理论模型这三个方面展开分析。

在空气质量模型中，最为常用的有箱模型、高斯模型与K理论模型。本文主要分析箱模型与高斯模型，箱模型是最为简单的一种城市空气质量模型。该模型一般将整个城市空间看为一个或者多个矩形的箱形体。主要架设条件为：①在一个箱体内，污染源的源强是常数；②当污染进入到箱体以后，需要马上在铅直方向展开均匀分布操作。但是也有一定问题存在，如受到城市污染源分布比较均匀的影响，铅直扩散速度不断加快。该种假设拥有一定的合理性，可箱模型的假定和实际情况之间存在一定的差异，在近地面的浓度估算往往比较低。

高期模型就是用高斯概率密度函数（正态分布曲线）精确地量化事物，将一个事物分解成若干的基于高斯概率密度函数形成的模型。高斯模型在城市空气质量模型中，是被广泛应用的模型之一。其原因在于：在城市空气质量模型中有一定误差存在，而误差主要来源于模型的输入参数，尤其对于污染资料而言，其精准性与精细性不可能完美，这对于模型本身而言，其改进会受到影响。立足于数值的角度，复杂数值模型与高斯模型相比，其优势并不明显；高斯模型与其他空气质量模型相比，在对气象资料需求方面较低，但是该种模型却拥有比较高的运算效率。

例如上海市针对该城市某区域的大气污染展开了预测工作，通过高斯模型的预测方法，对污染源参数进行了分析，搜集了当地工业发展污染参数资料，通过资料数据制定应用高斯模型进行预测，并取得了一定的成效。

尽管高斯模型有着简单实用、空间分辨率比较高等优势，但也存在着一定的不足之处。高斯模式需假定：①大气流动是稳定的、有主导方向的；②污染物在大气中只有物理运动、没有化学和生物变化；③在预测的范围内没有其他同类污染源汇入，也就是说源强是连续均匀的；④在有主导风的情况下，主导风对污染物的输送应远大于湍流运动引起的污染物在主导风向上的扩散，即在X方向只考虑迁移，不考虑扩散。如果所模拟的尺度超过几十公里，或者由于下垫面的不均匀，导致流场更加复杂，那么此时高斯模型的精度便难以达到相关要求；另外，在处理高斯模型的沉积与化学转化过程期间，处理方式比较粗略，如果这些过程被作为研究对象展开研究，那么在此时高斯模型并不能满足其研究要求，可见在该种情况下，高斯模型并不适用。

在模糊理论模型中，模糊理论知识已经被广泛应用在环境预测当中，尤其模糊聚类分析方法、系统模型参数辨识方法与模糊模型识别等。大气污染预测中，大气污染物浓度受到较多方面因素的影响，并且大气污染物浓度的高低没有明确的界限，这充分体现了其模糊性的特点。实践表明，一般的单变量统计方法很难客观地将指标和污染物浓度之间存在的关系表现出来。而模糊识别理论法的应用，便能够利用已有的实测资料，将最优模糊分类中心矩阵、最优模糊划分矩阵以及指标综合权重矩阵等相关参数计算出来。而应用最优模糊识别理论展开相应的预测，能够依据实测资料的增加与变化，对参数进行相应的调整，使其能够更加贴切地将实际情况反映出来。在环境污染预测期间，模糊理论知识通常都需要与其他预测模型相结合着使用，以确保能够得到更加精准的预测结果。

4 大气污染预测期间所需注意的问题

一般而言，在大气污染预测期间需要注意的问题主要表现在以下两点：

1）在大气污染预测期间，由于拥有较多数量的污染源，并且排放方式不尽相同，污染物的扩散与迁移等方面存在较多的影响因素，这些因素之间相互关联、相互制约，作用机理比较模糊；由于客观环境属于一个极为复杂的系统，以当前的发展情况看，没有任何计算模型与计算方法能够将所有的影响因素充分反映出来。为此，当前怎样将不同类型污染源与大气污染状况的主要影响因素确定下来，已经成为大气污染预测中需高度注意的问题。

2）当前在对大气污染展开预测期间，依旧没有摆脱“从假定出发，按照一定准则，展开模拟与做出预测”的模式。该种模式在环境预测中的应用往往会受到极大的限制。针对不同的情况，便需要选取与实际情况相适应的预测模型，以保证能够利用所选择预测模型的优点，提升预测的精确度。

5 总结

城市大气污染问题日益凸显，为了能够有效缓解城市大气污染问题，大气环境的预测工作实施极为重要。在大气污染预测中，最为常用的预测方法便是空气质量模型、高斯模型与模糊理论模型，这三种大气污染预测方法的应用极为重要，不仅能够使得城市大气污染得到有效的预测，同时还能够帮助相应工作人员制定合理的防治措施，以提升大气质量，缓解城市污染问题。