模糊綜合評價法在合肥市空氣質(zhì)量研究的應用

范奎奎 賀愛香 魏巧玲 丁孟琴

【摘 要】空氣質(zhì)量的改善是人們關注的熱門問題，利用2015-2017年合肥市空氣質(zhì)量的年平均監(jiān)測數(shù)據(jù)，結合模糊綜合評價方法，對合肥市空氣質(zhì)量做出定量評價，評價結果符合合肥市空氣質(zhì)量實際情況，能較好地反映合肥市近幾年空氣質(zhì)量變化情況，客觀地反應了合肥市空氣質(zhì)量是由多種因素相互影響的結果。最后對合肥市大氣環(huán)境質(zhì)量提出參考建議。

【關鍵詞】模糊綜合評價；合肥；空氣質(zhì)量；評價

中圖分類號： X823 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）13-0103-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.13.048

【Abstract】The improvement of air quality is a hot issue.Using the annual average monitoring data of air quality in Hefei for 2015-2017 years and combining the fuzzy comprehensive evaluation method， the quantitative evaluation of the air quality in Hefei is made.The result accords with the actual situation of the air quality in Hefei，which can better reflect the air quality change situation in Hefei in recent years and objectively reflect the air quality in Hefei.Quantity is the result of a variety of factors that interact with each other.Finally，some suggestions are put forward for Hefei's atmospheric environmental quality.

【Key words】Fuzzy comprehensive evaluation；Hefei；Air quality；Evaluation

0 引言

隨著合肥市近幾年經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源的消耗也快速增長，導致污染物排放的增加，尤其是空氣質(zhì)量是人們密切關注的問題，盡管合肥市政府出臺了很多改善空氣質(zhì)量的措施使得空氣質(zhì)量有所改善，但合理地評價空氣質(zhì)量是值得研究的熱門問題[1]。在我國現(xiàn)行的空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）的評價的主要污染物為細顆粒物、可吸入顆粒物、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳等六項[2]。其具體的評價標準為按照空氣質(zhì)量指數(shù)大小分為六個等級，相對應空氣質(zhì)量的六個類別，指數(shù)越大、級別越高說明污染的情況越嚴重，對人體的健康危害也就越大，從一級優(yōu)，二級良，三級輕度污染，四級中度污染，直至五級重度污染，六級嚴重污染[3]。然后根據(jù)各個污染物對應的空氣質(zhì)量指數(shù)最大值作為AQI的的數(shù)值，簡單的說AQI就是各項污染物的空氣質(zhì)量分指數(shù)（IAQI）中的最大值。但它完全由首要污染物來描述空氣質(zhì)量情況而忽略了其它污染物的信息[4]。

在實際的物理環(huán)境中，我們身處的大氣環(huán)境是一個結構復雜，多元化系統(tǒng)，物質(zhì)融合分離多變，具有模糊性和不準確性，大氣質(zhì)量的好壞受各方面的影響，誠然，只考慮首要污染物對大氣的評價是不足夠的[5]。本文擬采用模糊綜合評價法綜合SO2、NO2、PM10、CO、O3、PM2.5等因素對環(huán)境的影響來綜合評價環(huán)境的數(shù)據(jù)[6]。

1 研究方法

模糊綜合評價方法是模糊數(shù)學中應用的比較廣泛的一種方法[7]。在對某一事務進行評價時常會遇到這樣一類問題，由于評價事務是由多方面的因素所決定的，因而要對每一因素進行評價；在每一因素作出一個單獨評語的基礎上，如何考慮所有因素而作出一個綜合評語，這就是一個綜合評價問題[8]。本文以2015-2017年的環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)為研究對象，基于模糊綜合評價法對合肥市近三年的環(huán)境質(zhì)量做出評價。

2 構建模糊綜合評價數(shù)學模型

根據(jù)模糊評價的按最大隸屬度原則去評定對象所屬的等級，應用模糊綜合評價法，首先要確立一套評價體系。

1）建立評價因子集

根據(jù)最新的環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB3095-2012），在本次空氣質(zhì)量評價中，我們選取SO2、NO2、PM2.5、CO、O3、PM10作為空氣質(zhì)量評價因子集U={U1，U2，…，U6}。

2）確定評價等級集

空氣污染指數(shù)（AQI）劃分為0-50、51-100、101-150、151-200、201-300和大于300六檔[9]。在本次空氣質(zhì)量模糊評價中對應6個等級（I，II，III，IV，V，VI）U=（U1，U2，U3，U4，U5，U6）劃分級數(shù)及對應指標的限值如表1所示。

3）確立隸屬函數(shù)

選取分段函數(shù)作為隸屬函數(shù)公式如式（1）～（6），其中U為模糊綜合評價等級中對應的標準限值，x為評價所用的樣本數(shù)據(jù)[10]。

4）收集模糊評價數(shù)據(jù)樣本

本次實驗所使用的樣本是合肥市2015-2017年的年平均指標數(shù)據(jù)，樣本數(shù)據(jù)如表2所示。

5）建立模糊綜合評價模型

由前面步驟可知評價因素的集合為式（7）所示。

分級標準集合為式（8）所示。

根據(jù)樣本數(shù)據(jù)在每個隸屬函數(shù)中的計算可得為樣本年份的隸屬度矩陣R，結果如式（9）～（11）所示。

由于單項評價指標對某一環(huán)境的影響存在差異，即對環(huán)境評價的結果影響不同，因此，需要考慮各項指標的權重，這里使用的是超標加權法來分別計算污染因子的權重，計算公式如（12）所示。

其中，bi為樣本的污染因子權重，Si取標準的均值，Ci為標準的實測值。根據(jù)計算可得結果為式（13）

6）得出模糊計算結果

將樣本因子的隸屬度配以權重，即將Rj和bj進行復合運算（Rj。bj）即可得出綜合評價的結果指數(shù)為式（14）所示。

3 結果分析

由以上結果數(shù)據(jù)可知在2015-2017三年中合肥市總體空氣質(zhì)量水平處于Ⅱ類標準，但也可以看出2017年與前兩年相比在I類的結果指數(shù)是有明顯的下降，在Ⅲ類的指數(shù)也有明顯的上升，在Ⅱ類的指數(shù)上與上一年是沒有太大變化的，也就是說在三年里環(huán)境質(zhì)量是處在一個下降趨勢的。這與合肥市發(fā)布的2015-2017環(huán)境公報中提及的2015年環(huán)境優(yōu)良率為69.9%，2016年環(huán)境優(yōu)良率為69.1%，2017年環(huán)境優(yōu)良率為61.1%是一致的，雖然在三年中政府為改善空氣環(huán)境質(zhì)量做了很多努力，但從環(huán)境數(shù)據(jù)分析結果來看還是不夠的。

4 結論

環(huán)境的好壞和評價的劃分本身就具有模糊性，采用首要污染物的評價方法在環(huán)境的評價中具有一定的不合理性，而采用模糊綜合評價法通過精確的數(shù)字手段來計算模糊的評價對象，能對蘊藏信息呈現(xiàn)模糊性的資料作出比較科學、合理、貼近實際的量化評價，通過隸屬度的計算，保證了結果的客觀準確性。

【參考文獻】

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