公園綠地空氣質(zhì)量適宜性的模糊綜合評價(jià)

裴伶俐　王洪俊　廖江東

摘要：將模糊數(shù)學(xué)原理引入到空氣質(zhì)量適宜性的評價(jià)中，建立城市公園綠地空氣質(zhì)量適宜性的評價(jià)體系。利用模糊綜合評價(jià)方法，選用空氣離子評價(jià)系數(shù)、粉塵質(zhì)量濃度、空氣中細(xì)菌含量作為評價(jià)因子，對吉林市公園綠地空氣質(zhì)量適宜性進(jìn)行綜合評價(jià)。結(jié)果表明，龍?zhí)渡焦珗@、江南公園、北山公園最大隸屬度分別為1.000、0.922和0.796，適宜性均為Ⅰ級，即高度適宜，龍?zhí)渡焦珗@適宜性程度最高；江北公園最大隸屬度為0.459，適宜性為Ⅱ級，即中度適宜；朝陽公園最大隸屬度為0.459，適宜性為Ⅲ級，即勉強(qiáng)適宜。說明不同地理位置的公園綠地空氣質(zhì)量適宜性程度不同。

關(guān)鍵詞：模糊數(shù)學(xué)；公園綠地；空氣質(zhì)量；適宜性評價(jià)

中圖分類號：X823文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0439-8114（2012）20-4513-04

公園綠地是城市綠地的一個(gè)重要組成部分，給城市帶來優(yōu)美、清新、充滿生趣的環(huán)境，為市民提供舒適、休閑的活動(dòng)空間，目前已成為城市居民或游人造訪最多、停留時(shí)間最長的城市綠色空間[1]。因此，公園綠地空氣質(zhì)量適宜性的高低直接影響市民、游人的身心健康，因而對公園綠地空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測和評價(jià)顯得尤為重要，其評價(jià)結(jié)果可為公園綠地環(huán)境改善提供科學(xué)依據(jù)。

空氣質(zhì)量是多因素影響的復(fù)雜集合，存在著大量的不確定性因素，具有模糊性。因此，在適宜性評價(jià)中，常用模糊綜合評價(jià)方法對其進(jìn)行量化處理，評價(jià)出空氣質(zhì)量適宜性等級。模糊綜合評價(jià)以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，將一些邊界不清、不易定量的因素量化，從而進(jìn)行綜合評價(jià)。自1965年美國控制論專家Zadel提出模糊集合的概念，模糊數(shù)學(xué)得到迅速發(fā)展，同時(shí)被廣泛運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐中[2，3]。目前模糊綜合評價(jià)方法在空氣質(zhì)量評價(jià)中得到廣泛應(yīng)用。張戈等[4]對大連市區(qū)空氣質(zhì)量進(jìn)行模糊綜合評價(jià)，得出大連市區(qū)空氣質(zhì)量總體狀況良好，基本達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)；徐明德等[5]對晉城市2005年大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行模糊綜合評價(jià)，表明晉城市大氣環(huán)境質(zhì)量達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)，甚至優(yōu)于二級；史正元等[6]通過利用模糊綜合評價(jià)方法對某地區(qū)的空氣環(huán)境質(zhì)量狀況進(jìn)行了分析與評價(jià)。模糊綜合評價(jià)在大氣環(huán)境中的應(yīng)用不少，但對空氣質(zhì)量適宜性程度的研究相對較少。研究以吉林市公園綠地為例，通過對其空氣質(zhì)量的監(jiān)測，應(yīng)用較為廣泛的模糊綜合評價(jià)方法，對公園綠地空氣質(zhì)量適宜性進(jìn)行全面、客觀的綜合評價(jià)。

1研究方法

1.1研究區(qū)概況

吉林市地處東北腹地長白山脈向松嫩平原過渡地帶的松花江畔，三面臨水、四周環(huán)山。城市綠化本著以人為本，以綠為主，以精取勝，以群山江堤綠化為防護(hù)圈，以街路綠化為骨架，以庭院綠化為基礎(chǔ)，以公園為重點(diǎn)，以自然山水為優(yōu)勢，以地方樹種為特色，以園林城市為目標(biāo)的綠化原則，采取環(huán)、塊、點(diǎn)、網(wǎng)狀綠地相結(jié)合的結(jié)構(gòu)模式，總體布局結(jié)構(gòu)為“一環(huán)一帶、二縱二橫、四山四園”，已經(jīng)形成了完整的城市綠地系統(tǒng)和鮮明的地方風(fēng)格特色。截至2009年，城區(qū)綠地總面積5 005.79 hm2，綠地率39.10%，人均公共綠地面積11.8 m2，達(dá)到全國城市綠化先進(jìn)水平。根據(jù)吉林市公園綠地實(shí)際情況，主要選擇江南公園、朝陽公園、江北公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園5個(gè)公園為研究對象。

1.2模糊綜合評價(jià)方法的步驟

模糊綜合評價(jià)方法是一種運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)原理分析和評價(jià)具有模糊性事物的系統(tǒng)分析方法，是以模糊推理為主的定性和定量相結(jié)合、精確與非精確相統(tǒng)一的分析評價(jià)方法[7]。

1.2.1選定有限集合選定有限集合U和V，U={u1，u2，…，un}為因子集，V={v1，v2，…，vn}為評價(jià)集，建立隸屬函數(shù)，確定U和V之間的模糊關(guān)系矩陣R，然后確定各因素的權(quán)重分配矩陣A，最后，將A和R應(yīng)用模糊變換原理合成模糊子集B，得出綜合評價(jià)。

1.3空氣質(zhì)量的監(jiān)測

研究主要選擇江南公園、朝陽公園、江北公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園5個(gè)公園為研究對象。歸納相關(guān)專家多年的研究成果，確定空氣離子評價(jià)系數(shù)、粉塵質(zhì)量濃度、空氣中細(xì)菌含量為主要評價(jià)指標(biāo)。在每個(gè)公園內(nèi)根據(jù)人流量、植被群落等要素，結(jié)合均勻布點(diǎn)的原則選取若干個(gè)觀測點(diǎn)。觀測時(shí)間為2009年7-11月（植物生長期），每月在觀測點(diǎn)觀測3d（上、中、下旬各1 d，每天分上、下午進(jìn)行），選擇天氣晴朗、無風(fēng)的條件進(jìn)行。采用AIC1000正負(fù)離子濃度檢測儀測定空氣中正負(fù)離子含量、采用P-5L2型數(shù)字粉塵儀測定空氣中粉塵含量、采用JWL-ⅡB202新型撞擊式多功能空氣微生物監(jiān)測儀采樣，并分別計(jì)算空氣離子評價(jià)系數(shù)、粉塵質(zhì)量濃度以及空氣中細(xì)菌含量。

2結(jié)果與分析

2.1監(jiān)測數(shù)據(jù)和適宜性分級標(biāo)準(zhǔn)

分別將各個(gè)公園觀測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)取平均值，計(jì)算其空氣離子評價(jià)系數(shù)、粉塵質(zhì)量濃度以及空氣中細(xì)菌含量，其監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果見表1。以GB3095-1996《環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[10]為依據(jù)，確立空氣質(zhì)量適宜性劃分為4個(gè)等級，其中Ⅰ為高度適宜、Ⅱ?yàn)橹卸冗m宜、Ⅲ為勉強(qiáng)適宜、Ⅳ為不適宜。則評價(jià)因子集U={u1，u2，u3}，其中u1為空氣離子評價(jià)系數(shù)，u2為粉塵質(zhì)量濃度，u3為空氣中細(xì)菌含量，評價(jià)集V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ}，分級標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2.4模糊綜合評價(jià)及結(jié)果分析

將矩陣A 和R 進(jìn)行模糊關(guān)系合成，得到模糊綜合評判矩陣B。按照隸屬度最大原則，分別得到江南公園、朝陽公園、江北公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園空氣質(zhì)量適宜性評價(jià)結(jié)果。由表4可見，江南公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園maxbj分別為0.922、1.000、0.796，適宜性等級均為Ⅰ級，即高度適宜，其適宜程度為龍?zhí)渡焦珗@>江南公園>北山公園；朝陽公園maxbj=0.459，適宜性等級為Ⅲ級，即勉強(qiáng)適宜；江北公園maxbj=0.459，適宜性等級為Ⅱ級，即中度適宜。

各個(gè)公園綠地之所以會(huì)出現(xiàn)空氣質(zhì)量適宜程度的差異，主要與公園所處地理位置以及公園內(nèi)植被條件密切相關(guān)。江南公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園均具有良好的植被條件，植被覆蓋度高，其中江南公園綠地面積248 648 m2，具有復(fù)合層結(jié)構(gòu)人工植物群落，葉面積指數(shù)大、綠量值高；龍?zhí)渡焦珗@內(nèi)林木覆蓋率達(dá)97%，有近120多萬株樹木，達(dá)96科318屬537種，園內(nèi)植物發(fā)揮了較大的生態(tài)效益，對提高公園內(nèi)的空氣質(zhì)量起到了重要作用；而朝陽公園位于市中心，緊臨城市主干道和購物廣場，是大量機(jī)動(dòng)車來往和人群聚集的主要場所，車流量、人流量較大，公園四周均為高大建筑，西臨百貨大樓，北臨兒童醫(yī)院，南臨北奇廣場，植物種類、數(shù)量較少，草坪面積大，植物葉面積指數(shù)低，導(dǎo)致其空氣質(zhì)量適宜性程度較低。因此，在進(jìn)行公園綠地設(shè)計(jì)或改造時(shí)，不僅要注重美觀，還應(yīng)考慮到單位面積上的綠量，應(yīng)適當(dāng)增加綠地面積，使其最大限度地發(fā)揮生態(tài)效益，改善空氣質(zhì)量，提高適宜性程度。

3結(jié)論與討論

研究把模糊綜合評價(jià)方法引入到空氣質(zhì)量適宜性評價(jià)中，較好地體現(xiàn)了空氣質(zhì)量適宜性高低的模糊性，綜合考慮了多種因子對空氣質(zhì)量的影響，利用較為成熟的降半梯形分布函數(shù)確定各因子的隸屬度，使各指標(biāo)對空氣質(zhì)量影響情況更加具體明確。不同評價(jià)因子對不同級別適宜性有著不同的權(quán)重，采用指數(shù)賦權(quán)法確定權(quán)重，使評價(jià)結(jié)果更為精確。模糊綜合評價(jià)結(jié)果歸屬同一級別時(shí)，可以根據(jù)其值的大小區(qū)分適宜程度的高低。

在適宜性評價(jià)中，除了上述3種主要影響因子外，還有CO、鉛、氟化物、SO2等污染物，由于這些因子對公園綠地空氣質(zhì)量影響的次要性和部分因子評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的模糊性而未考慮，但對研究中空氣質(zhì)量適宜性評價(jià)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生影響。研究應(yīng)用模糊綜合評價(jià)方法對江南公園、朝陽公園、江北公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園空氣質(zhì)量適宜性評價(jià)，其中江南公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園適宜性等級均為高度適宜，朝陽公園適宜性等級為勉強(qiáng)適宜，江北公園適宜性等級為中度適宜，主要與公園所處地理位置以及公園內(nèi)植被條件有關(guān)。

模糊適宜性程度不是明確地說明各個(gè)公園空氣質(zhì)量適宜性級別，而是表明適宜性側(cè)重于何種等級。這不是一個(gè)絕對值，而是一個(gè)相對值，相對適宜性程度更能充分、客觀表明公園綠地的空氣質(zhì)量狀況，使之與實(shí)際情況更加相符。運(yùn)用模糊綜合評價(jià)方法，充分考慮了各個(gè)因子共同作用的適宜性狀況，使結(jié)果不局限于單個(gè)指標(biāo)所處的級別，而忽略了各因子本身特性在空氣質(zhì)量中所起的作用。

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