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篇(1)

關(guān)鍵詞 EXCEL；環(huán)境空氣質(zhì)量；AQI；自動計算

中圖分類號X3 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2014）121-0227-03

2013年1月1日起，京津冀、長三角、珠三角等重點區(qū)域以及直轄市和省會城市等共74個城市按照環(huán)境空氣新標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）要求進行監(jiān)測與評價。新標(biāo)準(zhǔn)增加了污染物監(jiān)測項目，嚴(yán)格了部分污染物濃度限值?？諝馊請笾?，由包含六項污染物的空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）替換了原來包含三項污染物的空氣污染指數(shù)（API），評價方法更加復(fù)雜，靠人工計算工作量非常大。一些軟件雖有自動統(tǒng)計功能，但也存在局限性，例如本單位的軟件尚不能統(tǒng)計AQI，上級環(huán)保部門數(shù)據(jù)庫雖然功能較齊全，但只能進行整年或者整月的統(tǒng)計，而且必須是上報后的數(shù)據(jù)才能統(tǒng)計出結(jié)果，時效性欠佳。EXCEL 2003是一款簡單易學(xué)且普及的軟件，使用門檻低，無人員權(quán)限限制。前人曾探討過應(yīng)用EXCEL來計算評價單個AQI，但其在污染物濃度取值超出范圍及存在兩個以上首要污染物時存在漏洞，而且尚無對任意日期范圍內(nèi)自動統(tǒng)計及自動生成圖表方面的研究。

本文介紹的EXCEL 2003軟件的應(yīng)用結(jié)果，只要在相應(yīng)單元格中輸入各項空氣污染物濃度日均值，excel可自動批量計算每日空氣質(zhì)量指數(shù)，并顯示空氣質(zhì)量級別及首要污染物、超標(biāo)污染物；輸入需要統(tǒng)計的起止日期，EXCEL便能自動統(tǒng)計給定日期范圍內(nèi)的有效天數(shù)，AQI最大值、最小值、均值及各級別空氣質(zhì)量的天數(shù)等信息，并自動生成空氣質(zhì)量各級別天數(shù)比例的餅狀圖；同時，輸入統(tǒng)計時段，可自動生成一張包含各污染物最大日均值、平均值、特定百分位數(shù)、單項污染指數(shù)、最大日超標(biāo)倍數(shù)、超標(biāo)率等項目的評價表，方便且直觀。

1原理

1.1空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）的計算

污染物項目P的空氣質(zhì)量分指數(shù)按式（1）計算：

環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)及空氣質(zhì)量分指數(shù)的計算結(jié)果應(yīng)全部進位取整數(shù)，不保留小數(shù)?？諝赓|(zhì)量指數(shù)的范圍為0500，指數(shù)越大，級別越高，說明污染越嚴(yán)重。

1.2首要污染物及超標(biāo)污染物的確定方法

AQI大于50時，IAQI最大的污染物為首要污染物，若IAQI最大的污染物為兩項或兩項以上時，并列為首要污染物。IAQI大于100的污染物為超標(biāo)污染物。

1.3基本評價項目、評價標(biāo)準(zhǔn)及評價方法

基本評價項目包括二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）共6項。各項目評價執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）中的二級標(biāo)準(zhǔn)。

污染物濃度評價結(jié)果符合GB3095-2012和HJ663-2013的規(guī)定，即為達標(biāo)。其中，污染物年評價達標(biāo)是指該污染物年平均濃度（CO和O3除外）和特定百分位數(shù)濃度（SO2、NO2日均值的第98百分位數(shù)，CO、PM10、PM2.5日均值的第95百分位數(shù)，O3的日最大8小時滑動平均值的第90百分位數(shù)）同時達標(biāo)。

2 應(yīng)用EXCEL的函數(shù)公式編制相關(guān)統(tǒng)計表

EXCEL工作簿包含“日報AQI”、“環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計”和“主要污染物評價結(jié)果”三張EXCEL表格。我們設(shè)置白色背景的單元格為輸入?yún)^(qū)域，深綠色背景的單元格為字段區(qū)域，淺綠色背景的表格為函數(shù)自動統(tǒng)計結(jié)果的區(qū)域。

2.1“日報AQ1”表格的制作

表格的第一、二行用來顯示字段名，本表包含18列，A列至G列為輸入?yún)^(qū)域，分別用于輸入日期及六項基本空氣污染物的日均值、H列至R列為自動計算輸出區(qū)域，分別顯示六項污染物的空氣質(zhì)量分指數(shù)IAQIn、AQI、空氣質(zhì)量級別、空氣質(zhì)量類別、首要污染物和超標(biāo)污染物。見圖1。

根據(jù)空氣質(zhì)量分指數(shù)IAQIn的計算方法，應(yīng)用IF嵌套函數(shù)進行分段線性計算，同時應(yīng)用ROUNDUP函數(shù)實現(xiàn)計算結(jié)果的進位取整，即可計算出相應(yīng)污染物的質(zhì)量分指數(shù)。以SO2為例說明空氣質(zhì)量分指數(shù)的計算方法，在H3單位格內(nèi)輸入公式：=ROUNDUP（IF（B3

這樣，只要在B3單元格中輸入一個SO2日均值濃度，H3單元格即自動顯示SO2的質(zhì)量分指數(shù)。NO2、PM10、PM2.5、CO、O3的空氣質(zhì)量分指數(shù)同理可得。

N3單元格利用MAX函數(shù)確定空氣質(zhì)量指數(shù)AQI，同時利用IF、AND函數(shù)排除分指數(shù)均為0時的異常情況，公式為：=IF（AND（H3=0，I3=0，J3=0，K3=0，L3=0，M3=0），””，MAX（H3，I3，J3，K3，L3，M3））。

O3單元格利用IF嵌套函數(shù)實現(xiàn)對空氣質(zhì)量級別的描述。公式為：=IF（N3=""，""，IF（N3

P3單元格利用IF嵌套函數(shù)實現(xiàn)對空氣質(zhì)量類別的描述。公式為：=IF（O3=""，""，IF（O3="一級"，"優(yōu)"，IF（O3="二級"，"良"，IF（O3="三級"，"輕度污染"，IF（O3="四級"，"中度污染"，IF（O3="五級"，"重度污染"，"嚴(yán)重污染"））））））。

Q3單元格顯示首要污染物。AQI為空值或小等于50時，不顯示首要污染物。當(dāng)有兩種或兩種以上首要污染物時，則能將所有首要污染物同時顯示。公式為：=IF（N3=""，""，IF（N3

R3單元格顯示超標(biāo)污染物。AQI為空值或小等于100時，不顯示超標(biāo)污染物。公式為：=IF（N3=""，""，IF（N3100，"二氧化硫"，""））&（IF（I3>100，"二氧化氮"，""））&（IF（J3>100，"可吸入顆粒物"，""））&（IF（L3>100，"一氧化碳"，""））&（IF（M3>100，"臭氧日最大8小時值"，""））&（IF（K3>100，"細顆粒物"，""））））。

將A3至R3的公式自動向下填充（假定向下填充至第10000行）。

對手動輸入的A列至G列進行數(shù)據(jù)有效性設(shè)置，可防止輸入不合適的數(shù)據(jù)而擾亂后期的統(tǒng)計結(jié)果。

2.2 “環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計”表格制作

如圖2，在深綠色背景的單元格內(nèi)輸入需要統(tǒng)計的項目字段，預(yù)留B1、D1單元格，用來手動輸入統(tǒng)計起止日期。B2至B17單元格及D3至D8單元格為自動計算輸出區(qū)域，即顯示給定日期范圍內(nèi)相應(yīng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。下面分別介紹：

B2單元格顯示給定日期范圍內(nèi)AQI不為空值的天數(shù)，利用數(shù)組公式可實現(xiàn)：=SUMPRODUCT（（日報AQI！$A$3：$A$10000>=B1）*（日報AQI！$A$3：$A$10000

B3-B8單元格分別顯示給定日期范圍內(nèi)不同質(zhì)量類別的天數(shù)。以“優(yōu)的天數(shù)”為例，B3的公式為：=SUMPRODUCT（（日報AQI！$A$3：$A$10000>=B1）*（日報AQI！$A$3：$A$10000

D3-D8單元格分別顯示給定日期范圍內(nèi)不同質(zhì)量類別的天數(shù)比例，以“優(yōu)的天數(shù)比例”為例，D3的公式為：=B3/B2。

B9單元格顯示給定日期范圍內(nèi)的AQI均值，保留整數(shù)。公式為：=ROUNDUP（AVERAGE（IF（（日報AQI！$A$3：$A$10000>=B1）*（日報AQI！$A$3：$A$10000

B10和B11單元格分別顯示給定日期范圍內(nèi)AQI的最小值和最大值，以最小值為例，公式為：=MIN（IF（（日報AQI！$A$3：$A$10000>=B1）*（日報AQI！$A$3：$A$10000

B12-B17單元格分別顯示給定日期范圍內(nèi)各首要污染物的天數(shù)。以“首要污染物為可吸入顆粒物的天數(shù)”為例，公式為：=SUM（N（（日報AQI！A$3：A$10000>=B1）*（日報AQI！A$3：A$10000

在C9：D17區(qū)域范圍內(nèi)，插入餅狀圖，源數(shù)據(jù)選取“=環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計！C3：D8”，根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ633-2012）規(guī)定選擇表征顏色，即生成給定日期范圍內(nèi)的不同空氣質(zhì)量級別天數(shù)比例的扇形圖，簡潔美觀。

為了避免輸入錯誤的日期格式，可在菜單欄“數(shù)據(jù)”-“有效性”中選擇“允許日期”，進行相應(yīng)的設(shè)置即可。

2.3 “主要污染物評價結(jié)果”表格制作

“主要污染物評價結(jié)果”表格主要統(tǒng)計指定日期范圍內(nèi)的各空氣污染指標(biāo)的大值日均值、平均濃度、特定百分位數(shù)、單項指數(shù)、日最大超標(biāo)倍數(shù)、超標(biāo)率等。首先，設(shè)計好表格格式，輸入污染物指標(biāo)名稱及評價項目，標(biāo)記上深綠色背景，然后在需要利用EXCEL公式自動計算的單元格范圍標(biāo)記上淺綠色背景，如圖3。

下面以二氧化硫為例說明各評價項目的計算公式。

B4單元格計算最大日均值，公式為：=MAX（IF（（日報AQI！A3：A10000>=E2）*（日報AQI！A3：A10000

B5單元格計算平均濃度，公式為：=ROUND（AVERAGE（IF（（日報AQI！A3：A10000>=E2）*（日報AQI！A3：A10000

B6單元格計算特定百分位數(shù)，公式為：=ROUND（PERCENTILE（IF（（AQI計算！$A$3：$A$10000>=$E$2）*（AQI計算！$A$3：$A$10000

B7單元格計算單項指數(shù)，公式為：=ROUND（MAX（B5/0.06，B6/0.15），2）。

B8單元格計算最大日超標(biāo)倍數(shù)，公式為：=IF（B4

B9單元格計算超標(biāo)率，公式為：=ROUND（SUMPRODUCT（（AQI計算！$A$3：$A$10000>=E2）*（AQI計算！$A$3：$A$100000.15））/SUMPRODUCT（（AQI計算！$A$3：$A$10000>=E2）*（AQI計算！$A$3：$A$10000

3 數(shù)據(jù)驗證

3.1 “日報AQI”批量計算結(jié)果的驗證

將我市2013年1月1日-2013年12月31日監(jiān)測的六項污染物日均值濃度復(fù)制到工作表“日報AQI”中，EXCEL自動計算得出分指數(shù)、空氣質(zhì)量指數(shù)、首要污染物、超標(biāo)污染物等結(jié)果，與福建省環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)中的統(tǒng)計結(jié)果完全一致。

3.2 “環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計”表及“主要污染物評價結(jié)果”表的計算結(jié)果驗證

在“環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計”及“主要污染物評價結(jié)果”表格的空白單元格分別輸入起始日期“2013-1-1”和終止日期“2013-12-31”，excel自動統(tǒng)計的結(jié)果與福建省環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)中的統(tǒng)計結(jié)果一致。

4 結(jié)論

用EXCEL編制公式來自動計算空氣污染指數(shù)及自動評價，只要電腦有EXCEL 2003以上版本就可以使用，不需要網(wǎng)絡(luò)連接，沒有權(quán)限限制，可以實時計算，成本忽略不計，而且隨著評價方法的改變，更改公式也很容易，是環(huán)境分析人員日常統(tǒng)計的好幫手。

參考文獻

[1]GB 3095-2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]HJ 633-2012環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）[S].

篇(2)

【關(guān)鍵詞】綠植改善 室內(nèi)環(huán)境 空氣質(zhì)量

一、引言

隨著房屋的不斷建設(shè)，越來越有必要多進行室內(nèi)空氣檢測，以確定室內(nèi)空氣污染的實際情況。然后，才能對癥下藥進行有效的治理。但國內(nèi)空氣質(zhì)量檢測服務(wù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)還并不成熟甚至空白，僅銷售昂貴的儀器，造成絕大多數(shù)家庭因無法承擔(dān)且長久來看意義并不是特別大而只是盡可能的多通風(fēng)，僅以自己感官上的是否可以入住為主，這樣往往并不科學(xué)有著巨大的健康隱患。室內(nèi)的空氣質(zhì)量分析與調(diào)查是不可或缺的。而且秋季室內(nèi)寒冷，冬季空氣較為干燥等問題一直對人們造成困擾，而分析后的空氣如何有效改善也是今后的研究方向。

二、綠植對教室空氣質(zhì)量分析

1.調(diào)查問卷分析（共得數(shù)據(jù)48份）

圖一 第一天空氣清新度

圖二 第二天空氣清新度

圖一為第一天在教室沒有綠植的情況下對約48人在課堂上的{查與分析結(jié)果。2人覺得空氣質(zhì)量很清新，1人覺得空氣清新，33人感覺空氣質(zhì)量一般，10人覺得空氣很悶，2人覺得空氣悶?？傮w上給人空氣質(zhì)量偏差的感覺。當(dāng)所有的人離開，關(guān)閉所有門窗，放20綠蘿，等了一天，又對第一次調(diào)查后的人數(shù)再次進行調(diào)查問卷以檢測擺放綠植一天后給人的直觀感受的差異對比。在同一間教室的約47人進行的一項問卷調(diào)查顯示，如圖二所示。其中16人感覺空氣質(zhì)量清新，29人感覺空氣質(zhì)量一般，2人感覺空氣悶。通過比較植物的問卷顯示分析后，可以清楚地看到覺得清新的空氣的人數(shù)上升，覺得空氣悶的感覺的數(shù)量是0，空氣感到悶的人數(shù)也減少了很多。

三、改進方向

這些植物都是綠色的，如果可以用各種顏色的植物也可以給心情帶來積極的影響。植物有豐富的顏色、葉色、果色和顏色，創(chuàng)造了豐富多彩的分支，美化和豐富了城市景觀?？梢圆煌竟?jié)性的植物顏色的外觀與季節(jié)的顯示讓人們感受到流動的旋律的色彩，感受生活的節(jié)奏，帶給人們不同的心理效應(yīng)，引起了聯(lián)想的各種各樣。在植物景觀設(shè)計中，植物色彩設(shè)計已成為一項重要的設(shè)計內(nèi)容。早在公元前發(fā)現(xiàn)對人類健康的顏色效果，醫(yī)學(xué)的古希臘的父親，希波克拉提斯曾說：“色彩是人類的身體和心靈之間的橋梁”。在中國醫(yī)學(xué)界早已在臨床治療和康復(fù)護理的色彩理論的應(yīng)用，提出了“色彩療法”，即通過看顏色病人眼觀，產(chǎn)生刺激，促進疾病和心理康復(fù)，起到治療的作用，與五種彩葉植物可以減輕視覺疲勞的人。

四、總結(jié)

放一些綠色植物，如吊蘭、杜鵑花，在室內(nèi)（本實驗中使用的綠蘿）增加甲醛的吸收和增加小植物和其他的大植物，可以增加室內(nèi)濕度，改善室內(nèi)環(huán)境，因為綠色植物通過根部吸收的水，除了少數(shù)用來維持生命，其余部分將被釋放到空氣中。因此，買一些綠色植物和花放在冬天的房間，放一些植物在教室，有助于改善空氣，還可以提高學(xué)生的情緒和改善視覺疲勞，同時改善空氣環(huán)境，使課堂更加人性化，也能達到增加空氣濕度的目的。但要注意的是，房間不應(yīng)該放太多的綠植，因為綠植會呼吸，會吸入氧氣，釋放二氧化碳。當(dāng)天氣寒冷時，許多人選擇關(guān)閉窗戶，造成室內(nèi)空氣不流通，花卉放置過多會增加室內(nèi)空氣中的二氧化碳濃度，影響健康。

【參考文獻】

[1]楊曉敏.高校教室環(huán)境品質(zhì)實測與評價[D].衡陽：南華大學(xué)，2013

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[關(guān)鍵詞] 空氣質(zhì)量 短期評價

1 引言

《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-1996）中對二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物等空氣質(zhì)量評價項目年平均和日平均的濃度限值有明確規(guī)定，但沒有各項目月平均和季平均的濃度限值，長期以來對月份、季度、半年等階段的空氣質(zhì)量評價只能用項目濃度值、日均值超標(biāo)率進行變化比較，而不能對空氣質(zhì)量級別、空氣質(zhì)量達標(biāo)評價，也無法計算綜合污染指數(shù)，確定主要污染物。在空氣質(zhì)量月報、季報及半年的質(zhì)量分析中，能否用年平均標(biāo)準(zhǔn)進行評價一直是爭論的的焦點?！陡＝ㄊ…h(huán)境質(zhì)量評價方法技術(shù)規(guī)定》課題在對多年全省空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，重點對2005年全省23個城市空氣質(zhì)量監(jiān)測項目濃度值進行了月、季、年的比對分析。結(jié)果表明，我省空氣質(zhì)量相對較穩(wěn)定，季度、半年的均值和年度均值較為接近，多數(shù)城市差別小于10％，季度、半年的空氣質(zhì)量評價參照年度空氣質(zhì)量評價是可靠的；但多數(shù)城市主要污染項目月均值與年均值相對誤差總體上大于季度、半年的相對誤差，僅少數(shù)城市二氧化硫、二氧化氮相對誤差范圍差別小于10％，約半數(shù)城市可吸入顆粒物的城市差別小于10％，因此，月份等短期空氣質(zhì)量評價用年平均標(biāo)準(zhǔn)可靠程度較差。

2 數(shù)據(jù)分析

以2005年全省23個城市空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分別計算各城市二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物的月、季度和半年監(jiān)測數(shù)據(jù)與相應(yīng)的年均值的相對誤差和相對誤差的頻率分布[1]?？紤]到采樣誤差和分析誤差，確定月、季度和半年監(jiān)測數(shù)據(jù)與年均值相對誤差范圍在-10％～10％以內(nèi)，則表明月、季度和半年監(jiān)測結(jié)果與與年均值無明顯差異。

2.1 月監(jiān)測數(shù)據(jù)與年均值比較

2005年全省23個城市空氣質(zhì)量月監(jiān)測數(shù)據(jù)與年均值誤差分布見表1、表2，由表1、表2可知，不同月份監(jiān)測數(shù)據(jù)與年均值相對誤差變化較大，多數(shù)城市冬季月監(jiān)測數(shù)據(jù)高于年均值、夏季月均值低于年均值,差別相對大，全省各項目平均月監(jiān)測數(shù)據(jù)基本是1、3、4、11、12月高于年均值，2、5、6、7、8、9月低于年均值；二氧化硫、二氧化氮平均月監(jiān)測數(shù)據(jù)與年均值相對誤差有8個月大于 -10％～10％范圍。

就相對誤差范圍在-10％～10％的城市比例而言，二氧化硫、二氧化氮的比例低于可吸入顆粒物，一年12個月中，二氧化硫、二氧化氮相對誤差范圍在-10％～10％的城市比例僅在40％左右，可吸入顆粒物的城市比例在50％左右；相對誤差范圍在-20％～20％以內(nèi)，二氧化硫、二氧化氮的城市比例基本在50％左右，可吸入顆粒物的城市比例基本大于60％；相對誤差范圍在-30％～30％以內(nèi)，二氧化硫、二氧化氮的城市比例基本大于60％，可吸入顆粒物的城市比例基本大于80％。

2.2 季度監(jiān)測數(shù)據(jù)與年均值比較

2005年全省23個城市空氣質(zhì)量季度監(jiān)測數(shù)據(jù)與年均值誤差分布見圖1、圖2、圖3。由圖可知，季度監(jiān)測數(shù)據(jù)與相應(yīng)的年均值的相對誤差的頻率分布基本呈正態(tài)分布。誤差范圍在-10％～10％的城市比例高于月監(jiān)測數(shù)據(jù)，一年四個季度，二氧化硫、二氧化氮在50％左右，可吸入顆粒物大于60％；相對誤差范圍在-20％～20％以內(nèi)，二氧化硫、二氧化氮的城市比例基本大于60％，可吸入顆粒物的城市比例基本大于80％；相對誤差范圍在-30％～30％以內(nèi)，二氧化硫、二氧化氮的城市比例基本大于80％，可吸入顆粒物的城市比例均大于90％。

從全省平均監(jiān)測值看，第一季度、第四季度略高于年均值，第二、三季度略低于年均值。

2.3 半年監(jiān)測數(shù)據(jù)與年均值比較

2005年全省23個城市空氣質(zhì)量半年監(jiān)測數(shù)據(jù)與年均值誤差分布見表3，由表3可知，監(jiān)測數(shù)據(jù)與相應(yīng)的年均值的相對誤差與季度的頻率分布基本基本相似，區(qū)別較大的是誤差范圍在-10％～10％的城市比例高于季度和月的相對誤差，上、下半年二氧化硫、二氧化氮的城市比例均大于55％，可吸入顆粒物大于80％；相對誤差范圍在-20％～20％以內(nèi)，二氧化硫、二氧化氮的城市比例基本大于70％，可吸入顆粒物的城市比例基本大于90％；相對誤差范圍在-30％～30％以內(nèi)，二氧化硫、二氧化氮的城市比例基本大于80％，可吸入顆粒物的城市比例則達100％。

3 結(jié)論

3.1我省空氣質(zhì)量相對較穩(wěn)定，季度、半年的監(jiān)測數(shù)據(jù)和年度均值較為接近，多數(shù)城市相對誤差范圍差別小于10％，因此，季度、半年的階段性空氣質(zhì)量評價參照年平均標(biāo)準(zhǔn)進行評價是可靠的。

3.2 由于月監(jiān)測數(shù)據(jù)與年均值相對誤差總體上大于季度、半年的相對誤差，僅少數(shù)城市二氧化硫、二氧化氮相對誤差范圍差別小于10％，約半數(shù)城市可吸入顆粒物的城市差別小于10％，多數(shù)城市相對誤差范圍差別在30％左右，因此，每月空氣質(zhì)量評價參照年平均標(biāo)準(zhǔn)進行評價可靠程度較差。

參考文獻

篇(4)

關(guān)鍵詞：二氧化硫；氮氧化物；總懸浮顆粒物；空氣污染指數(shù)；空氣質(zhì)量指數(shù)

1 引言

隨著人們環(huán)保意識的加強，已逐步意識到環(huán)境空氣對人體健康的影響?？諝庵泻械奈廴疚镔|(zhì)危害很大，二氧化硫形成工業(yè)煙霧，高濃度時使人呼吸困難，是著名的倫敦?zé)熿F事件的元兇；進入大氣層后，在云中形成酸雨，對建筑、森林、湖泊、土壤危害大；易形成懸浮顆粒物，又稱氣溶膠，隨著人的呼吸進入肺部，對肺有直接的損傷作用。氮氧化物刺激人的眼、鼻、喉和肺，增加病毒感染的發(fā)病率，例如引起導(dǎo)致支氣管炎和肺炎的流行性感冒，誘發(fā)肺細胞癌變；形成城市的煙霧，影響能見度；破壞樹葉的組織，抑制植物生長；在空中形成硝酸小滴，產(chǎn)生酸雨。城市大氣顆粒物含有各種有機污染物， 與呼吸器官疾病發(fā)病率甚至死亡率等諸多不利健康效應(yīng)之間關(guān)系密切。總懸浮顆粒物(TSP)沉積在綠色植物葉面，干擾植物吸收陽光、CO2，放出O2和水分的過程，從而影響植物的健康和生長。殺傷微生物，引起食物鏈的改變，進而影響整個生態(tài)系統(tǒng)；遮擋陽光而可能改變氣候，這也會影響生態(tài)系統(tǒng)。

通過室內(nèi)空氣質(zhì)量評價可掌握室內(nèi)空氣質(zhì)量狀況及變化趨勢，展開室內(nèi)污染的預(yù)測工作，評價室內(nèi)空氣污染對健康的影響，弄清污染源( 如各種裝修材料、建筑涂料等)與室內(nèi)空氣質(zhì)量的關(guān)系，為建筑設(shè)計、衛(wèi)生防疫、控制污染提供依據(jù)。江蘇城市職業(yè)學(xué)院有3個校區(qū)，分別是定淮門校區(qū)，定淮門東校區(qū)，應(yīng)天校區(qū)。本文正是基于校園空氣質(zhì)量的重要性，在3個校區(qū)都現(xiàn)場采集空氣樣后帶回實驗室進行化學(xué)分析，對二氧化硫、 氮氧化物、總懸浮顆粒物這3項污染物進行了大量監(jiān)測采樣及分析在取得監(jiān)測樣本數(shù)據(jù)后，選擇相關(guān)評價方法對所調(diào)查的空氣環(huán)境質(zhì)量做出分析評價。

2 采樣及分析方法

2.1 采樣方案

采樣時間為2010年4月，監(jiān)測點主要分布在江蘇城市職業(yè)學(xué)院3個校區(qū)校園中，具有一定代表性，能夠反映監(jiān)測范圍內(nèi)空氣質(zhì)量特征的地點，包括門衛(wèi)、學(xué)生宿舍、食堂、教學(xué)樓、實驗中心等5個點，采樣主要用空氣采樣器(流量為0~1L／min )、TSP采樣器進行現(xiàn)場監(jiān)測采樣，合理保存樣品后送往實驗室進行分析，并取得最后監(jiān)測數(shù)據(jù)。每個監(jiān)測點按空間大小不同設(shè)2~4個采樣點，均按小時平均濃度監(jiān)測，最終數(shù)據(jù)取其各采樣點數(shù)據(jù)的平均值。上午7點到晚上8點的數(shù)據(jù)代表白天測量值，其余數(shù)據(jù)代表夜晚測量值。

2.2 分析方法

根據(jù)校園環(huán)境的特點、實驗的可行性和代表性，本文主要對各監(jiān)測點二氧化硫、氮氧化物、總懸浮顆粒物污染物進行了監(jiān)測分析，所用監(jiān)測分析方法見表1。

表1室內(nèi)主要污染物監(jiān)測方法

污染物監(jiān)測方法依據(jù)

二氧化硫四氯化鉀吸收――鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法GB/T16128-1995

氮氧化物改進的Saltzman法GB12373-90,GB15435

總懸浮顆粒物重量法

3 評價方法及指標(biāo)

3.1 評價方法

為了全面、綜合地評價校園室內(nèi)空氣的質(zhì)量狀況，本文主要采用空氣污染指數(shù)法和空氣質(zhì)量指數(shù)法對校園空氣質(zhì)量進行綜合評價。我國目前采用的空氣污染指數(shù)(API)分為5個等級，API值小于等于50，說明空氣質(zhì)量為優(yōu)，相當(dāng)于國家空氣質(zhì)量一級標(biāo)準(zhǔn)，符合自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其它需要特殊保護地區(qū)的空氣質(zhì)量要求；API值大于50且小于等于100，表明空氣質(zhì)量良好，相當(dāng)于達到國家質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)；API值大于100且小于等于200，表明空氣質(zhì)量為輕度污染，相當(dāng)于國家空氣質(zhì)量三級標(biāo)準(zhǔn)；API值大于200表明空氣質(zhì)量差，稱之為中度污染，為國家空氣質(zhì)量四級標(biāo)準(zhǔn)；API大于300表明空氣質(zhì)量極差，已嚴(yán)重污染。

根據(jù)我國空氣污染特點和污染防治重點，目前計入空氣污染指數(shù)的項目暫定為：二氧化硫、氮氧化物和總懸浮顆粒物。隨著環(huán)境保護工作的深入和監(jiān)測技術(shù)水平的提高，將調(diào)整增加其他污染項目，以便更為客觀地反映污染狀況。

某種污染物的污染分指數(shù)(Ii)按下式計算：

Ii=(ci-ci,j)(ci,j+1-ci,j)(Ii,j+1-Ii,j)+Ii,j.

式中：ci，Ii分別為第i種污染物的濃度值和污染分指數(shù)值；

ci，Ii,j分別為第i種污染物在j轉(zhuǎn)折點的極限濃度值和污染分指數(shù)值(查表 )；

ci,j+1，Ii,j+1分別為第i種污染物在j+1轉(zhuǎn)折點的濃度極限值和污染分指數(shù)值，

API＝max(I1,I2…Ii,…In)

空氣質(zhì)量指數(shù)AQI是一種反映和評價空氣質(zhì)量的方法，就是將常規(guī)監(jiān)測的幾種空氣污染物的濃度簡化成為單一的概念性數(shù)值形式、并分級表征空氣質(zhì)量狀況與空氣污染的程度，其結(jié)果簡明直觀、使用方便，適用于表示城市的短期空氣質(zhì)量狀況和變化趨勢。

API=imaxiav.

imax為質(zhì)量分指數(shù)的最大值;

iav為質(zhì)量分指數(shù)的平均值。

3.2 評價指標(biāo)

國家通過大量的現(xiàn)場調(diào)研，確定室內(nèi)污染物的種類、發(fā)生率及平均的污染水平，了解暴露――效應(yīng)關(guān)系，確定可接受的效應(yīng)水平，最終確定了適合我國國情的室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) (GB／T18883-2002 )，因此室內(nèi)污染物的評價都以此標(biāo)準(zhǔn)為評價指標(biāo)，但因該標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定TSP的標(biāo)準(zhǔn)值，而校園又屬于文教區(qū)，即環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)中的二類功能區(qū)，所以對于污染物TSP的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-1996)中的二級標(biāo)準(zhǔn)。

4監(jiān)測結(jié)果與分析

4.1 監(jiān)測結(jié)果

各監(jiān)測點測得樣本數(shù)據(jù)，見表2，經(jīng)過計算處理后，用空氣污染指數(shù)法API對各污染物和監(jiān)測點空氣質(zhì)量狀況評價，目前計入空氣污染指數(shù)的污染物項目暫定為：二氧化硫、氮氧化物和總懸浮顆粒物。該指數(shù)所對應(yīng)的污染物即為該區(qū)域的首要污染物。當(dāng)污染指數(shù)API值小于50時，不報告首要污染物。而此次監(jiān)測的污染物濃度，經(jīng)計算API值均為51~100之間，空氣質(zhì)量狀況均為良，可正?；顒?，首要污染物均為TSP。

表2 各監(jiān)測點污染物監(jiān)測結(jié)果

校區(qū)監(jiān)測地點SO2濃度て驕值/mg?m-3

白天夜晚

NOX濃度て驕值/mg?m-3

白天夜晚

TSP濃度て驕值/mg?m-3

白天夜晚

門衛(wèi)0.040 80.040 20.0430.0410.1490.141

應(yīng)天學(xué)生宿舍0.020 10.020 10.0230.0230.0990.099

校區(qū)食堂0.050 70.042 20.0410.0310.1440.131

教學(xué)樓0.019 00.011 00.0120.0080.0360.031

實驗中心0.020 80.020 80.0310.0310.1310.131

門衛(wèi)0.050 70.050 10.0500.0460.1520.151

定淮門學(xué)生宿舍0.007 00.007 00.0060.0060.0440.044

東校區(qū)食堂0.050 20.050 20.0390.0390.1410.141

教學(xué)樓0.011 00.011 00.0090.0090.0330.033

實驗中心0.015 80.015 80.0280.0280.1210.121

門衛(wèi)0.051 20.051 10.0520.0490.1510.144

定淮門食堂0.050 70.040 70.0410.0350.1440.133

校區(qū)教學(xué)樓0.031 00.031 00.0220.0220.0640.064

實驗中心0.01080.01080.0210.0210.1190.119

各監(jiān)測點測得樣本數(shù)據(jù)經(jīng)過計算處理后，用空氣質(zhì)量指數(shù)法對各污染物和監(jiān)測點空氣質(zhì)量狀況評價的結(jié)果如下表3所示。表中各空氣質(zhì)量分指數(shù)的大小說明了每種污染物對各監(jiān)測點的污染程度，其值越大則污染程度越重。而空氣質(zhì)量指數(shù)AQI則說明所有污染物同時存在時各監(jiān)測點的總體空氣質(zhì)量狀況，其值越小空氣質(zhì)量狀況越好。

表3 空氣質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果及評價

校區(qū)監(jiān)測地點ISO2INOXITSPAQI空氣質(zhì)量狀況

門衛(wèi)0.0690.1730.990.63輕度污染

應(yīng)天學(xué)生宿舍0.0300.0830.330.22基本達到清潔

校區(qū)食堂0.1800.2400.560.42未污染

教學(xué)樓0.0320.090.670.42未污染

實驗中心0.0400.0490.880.53未污染

門衛(wèi)0.0790.1830.980.65輕度污染

定淮門學(xué)生宿舍0.020.0730.230.16基本達到清潔

東校區(qū)食堂0.180.240.560.43未污染

教學(xué)樓0.0280.070.550.34基本達到清潔

實驗中心0.030.0390.760.46未污染

門衛(wèi)0.0750.1780.150.64輕度污染

定淮門食堂0.180.240.560.43未污染

校區(qū)教學(xué)樓0.0320.090.670.42未污染

實驗中心0.030.0380.780.47未污染

4.2 試驗結(jié)果分析

4.2.1 各監(jiān)測點污染物濃度比較

從表2中可以看出，SO2各測點的日平均濃度在0.007~0.0512mg/m3之間，各測點的日平均濃度均達到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-1996)中的二級標(biāo)準(zhǔn)要求。氮氧化物各測點的日平均濃度在0.006~0.052mg/m3之間，各測點的日平均濃度均符合一級標(biāo)準(zhǔn)要求?？倯腋☆w粒物各測點日平均濃度值在0.033~0.152mg/m3之間，各測點的日平均濃度均達到二級標(biāo)準(zhǔn)要求。

（1）應(yīng)天校區(qū)SO2濃度值的變化趨勢是：食堂>門衛(wèi)>實驗中心>學(xué)生宿舍>教學(xué)樓，氮氧化物濃度值的變化趨勢是：門衛(wèi)>食堂>實驗中心>學(xué)生宿舍>教學(xué)樓，總懸浮顆粒物濃度值的變化趨勢是：門衛(wèi)>食堂>實驗中心>學(xué)生宿舍>教學(xué)樓。

(2)定淮門東校區(qū)SO2濃度值的變化趨勢是：門衛(wèi)>食堂>實驗中心> 教學(xué)樓>學(xué)生宿舍，氮氧化物濃度值的變化趨勢是：門衛(wèi)>食堂>實驗中心>教學(xué)樓>學(xué)生宿舍，總懸浮顆粒物濃度值的變化趨勢是：門衛(wèi)>食堂>實驗中心>學(xué)生宿舍>教學(xué)樓。

(3)定淮門校區(qū)SO2濃度值的變化趨勢是：門衛(wèi)>食堂> 教學(xué)樓>實驗中心，氮氧化物濃度值的變化趨勢是：門衛(wèi)>食堂> 教學(xué)樓>實驗中心，總懸浮顆粒物濃度值的變化趨勢是：門衛(wèi)>食堂>實驗中心>教學(xué)樓。

3個校區(qū)SO2、氮氧化物、總懸浮顆粒物白天夜晚變化趨勢均是白天濃度高于夜晚濃度。由于食堂使用燃料，會排放出一定量的污染物，以及門衛(wèi)靠近繁華道路，汽車尾氣的排放等因素，所以不同校區(qū)不同監(jiān)測點的監(jiān)測結(jié)果體現(xiàn)了一致性，即門衛(wèi)和食堂監(jiān)測點的SO2、氮氧化物、總懸浮顆粒物的濃度均是校區(qū)中濃度最高處。而教學(xué)樓和學(xué)生宿舍這2個監(jiān)測點濃度最低。定淮門東校區(qū)，教學(xué)樓、實驗中心、宿舍離交通干線較遠，而且校區(qū)植被綠化覆蓋率很高，所以3個校區(qū)中定淮門東校區(qū)，這3個監(jiān)測點的污染物濃度監(jiān)測值最低，而應(yīng)天校區(qū)的宿舍區(qū)靠近馬路，所以污染物濃度檢測值相對其他校區(qū)而言較高。但是各個監(jiān)測點的環(huán)境污染指數(shù)值均為51~100之間，空氣質(zhì)量狀況均為良，可正?；顒樱滓廴疚锞鶠門SP。可吸入顆粒物污染不容忽視。

4.2.2 各監(jiān)測點環(huán)境質(zhì)量指數(shù)因素分析結(jié)果

分析表3可以得出以下結(jié)論，各個校區(qū)均是門衛(wèi)的監(jiān)測點污染最為嚴(yán)重，已是輕度污染，其余監(jiān)測點都是未污染。雖為未污染，但分析ITSP值，大多都是高于ISO2，INOx，而各空氣質(zhì)量分指數(shù)的大小說明了每種污染物對各監(jiān)測點的污染程度，其值越大則污染程度越重，所以用AQI進一步驗證API，結(jié)論相同，就是3個校區(qū)內(nèi)均是可吸入顆粒物污染嚴(yán)重。而實驗中心的空氣質(zhì)量分指數(shù)雖很低，但由于應(yīng)天校區(qū)實驗室內(nèi)各種儀器、 揮發(fā)性藥品的大量存在，定淮門校區(qū)和定淮門東校區(qū)的計算機實驗中心，大量計算機的使用，使得實驗中心的總懸浮顆粒物濃度較高，因此實驗中心的環(huán)境改善不容忽視。而冬季，門窗緊閉，宿舍空間小，更易造成TSP污染加重，所以要特別注意通風(fēng)，改善宿舍辦公室教學(xué)樓的TSP 污染情況。

5 結(jié)語

在所有監(jiān)測點取得樣本中， 對校園的空氣質(zhì)量綜合評價結(jié)果討論后 ， 得出3個校區(qū)SO2、氮氧化物、可吸入顆粒物白天夜晚變化趨勢均是白天濃度高于夜晚濃度。3個校區(qū)應(yīng)天校區(qū)的空氣質(zhì)量略次于定淮門校區(qū)和定淮門東校區(qū)。3個校區(qū)空氣質(zhì)量狀況均為良，可正常活動，首要污染物均為TSP。AQI分析結(jié)果與API分析結(jié)果一致，就是3個校區(qū)內(nèi)均是可吸入顆粒物污染嚴(yán)重。3個校區(qū)，均是門衛(wèi)和食堂污染較為嚴(yán)重，AQI分析結(jié)果顯示門衛(wèi)屬于輕度污染區(qū)域。

參考文獻：

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Comprehensive Evaluation of Atmosphere Quality in Jiangsu City College

Dai Zhaoxia1,2,Chen Hairong2,WangShihe1

（1.School of Civil Engineering,Southeast University,Nanjing 211100,China;

2.Department of City Science,Jiangsu City College,Nanjing 210017,China）

篇(5)

Abstract： According to the monitoring data of satellite remote sensing， meteorological observation and the environmental air automatic station， the dust particles carried by northern sandstorm is an important source of air pollution of Jiangsu province in spring， and the dust weather tends to decrease year by year.

關(guān)鍵詞： 沙塵天氣；監(jiān)測數(shù)據(jù)；空氣質(zhì)量

Key words： dust weather；monitoring data；air quality

中圖分類號：P425.5+5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）22-0082-02

0 引言

沙塵天氣是沙塵暴、揚沙和浮塵天氣的統(tǒng)稱，它是一種由大風(fēng)將地面沙塵吹（卷）起、或被高空氣流帶到下游地區(qū)而造成的一種大氣混濁現(xiàn)象。根據(jù)能見度和風(fēng)速可分為浮塵、揚沙、沙塵暴、強沙塵暴、特強沙塵暴五個等級。能見度≦1000m的沙塵天氣就是沙塵暴。沙塵微粒的啟動，即起沙，是沙塵暴發(fā)生發(fā)展的首要環(huán)節(jié)，也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。地表能否起沙，近地面沙塵濃度及其輸送特征如何，決定了沙塵暴能否形成。江蘇省沙塵天氣多發(fā)生在春季，利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、氣象觀測資料和我省環(huán)境空氣自動站的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明春季中國北方的沙塵暴所含的沙塵粒子在冷空氣的引導(dǎo)下可能進入江蘇，對環(huán)境空氣中可吸入顆粒物濃度將會產(chǎn)生較大的影響。

1 北方沙塵天氣影響我省的空氣質(zhì)量分析案例

2010年江蘇省經(jīng)歷了一次明顯的沙塵天氣，據(jù)分析沙塵推進方向基本是從江蘇西北部到東南方向擴展蔓延。從圖中很明顯看出沙塵天氣影響江蘇各市依次由北方地區(qū)擴展到長江流域及其以南地區(qū)，以致覆蓋整個江蘇的過程。受沙塵天氣影響，我省空氣質(zhì)量顯著下降，可吸入顆粒物小時濃度值迅速上升到0.40mg/m3至0.99mg/m3之間。

3月19日至3月22日江蘇主要城市可吸入顆粒物濃度變化圖見圖1。

從圖1可看出沙塵推進方向基本是從江蘇西北部到東南方向蔓延（峰值依次從徐州，連云港，淮安，南京，蘇州顯示），沙塵天氣影響到各區(qū)域時，其可吸入顆粒物濃度基本穩(wěn)定在較高的位置，隨時間的推移其影響逐漸減弱，或受到氣象因素的影響，如降雨、大風(fēng)等，其可吸入顆粒物濃度也隨之變小，最后達到穩(wěn)定。

2 沙塵天氣監(jiān)測技術(shù)

沙塵暴的收集主要分為地面和空中收集，主要運用沙塵暴衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)和沙塵暴激光雷達遙感監(jiān)測技術(shù)。

2.1 地面觀測：在沙塵暴源地區(qū)和主要移動路徑上，在現(xiàn)有選擇固定站點進行監(jiān)測；現(xiàn)有氣象觀測網(wǎng)中，選擇一些進行激光雷達觀測；利用地面多波段太陽光度計開展大氣光學(xué)厚度和譜分別觀測；近地層氣溶膠觀測網(wǎng)；大氣理化特性監(jiān)測等觀測方法。

2.2 衛(wèi)星觀測：開展衛(wèi)星遙感與常規(guī)大氣探測的綜合分析，獲取沙塵天氣起沙揚沙輸送過程中高分辨率的大氣動力結(jié)構(gòu)信息；利用衛(wèi)星遙感獲取沙塵災(zāi)害發(fā)生幾起移動的前兆性強信號；獲取沙塵暴源區(qū)及輸送路徑上的沙塵物理化學(xué)特性信息；衛(wèi)星-地基氣溶膠輻射性綜合觀測網(wǎng)?？罩型ㄟ^衛(wèi)星遙感監(jiān)測，主要拍攝衛(wèi)星云圖，監(jiān)測沙塵源地及移動路徑。我國主要利用靜止氣象衛(wèi)星紅外通道遙感監(jiān)測中國沙塵暴。

2.3 激光雷達觀測：國外對沙塵暴的研究從20世紀(jì)三十年代就開始了，從沙塵暴的時空分布、成因、結(jié)構(gòu)、監(jiān)測和防治對策等方面建立激光雷達監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，用于實施監(jiān)測和預(yù)報沙塵活動情況。激光雷達是一種新型的地基或空基大氣遙感儀器，其具有探測距離大、精度高與可連續(xù)觀測等優(yōu)點，在觀測研究大氣垂直分布情況等方面具有廣泛應(yīng)用。圖2顯示了2010年3月19日至2010年3月22日通過激光雷達觀測沙塵影響空氣質(zhì)量變化的過程，從而可以看出沙塵運動軌跡。

從大氣環(huán)流形勢和沙塵軌跡進行分析看出沙塵暴天氣受蒙古國及內(nèi)蒙古中西部影響顯著，所處的中緯度是盛行西風(fēng)的地帶，也是極鋒活躍的地帶，在冬春季節(jié)易有大風(fēng)天氣出現(xiàn)。由于內(nèi)蒙古大部地區(qū)干燥少雨，植被稀疏，地表，一旦有大風(fēng)，極易形成沙塵天氣。內(nèi)蒙古地區(qū)沙塵天氣的分布趨勢為東部少、西部多，南部少、北部多，往年平均發(fā)生沙塵暴10～25天。

3 沙塵天氣變化趨勢

內(nèi)蒙古2000-2011年春季沙塵天氣過程，平均每年為8.4次，比歷史平均少0.7次。截至目前，今年全區(qū)范圍內(nèi)沙塵暴只出現(xiàn)2次，分別是2月27-28日和3月9日，去年同期則是6次，2011年是10次，2010年是13次。無論是次數(shù)、規(guī)模或危害程度今年均明顯減少。

近年雨水較多，尤其今年入春以來，雨雪天氣不斷，氣候條件好于往期。同時，近幾年政府主導(dǎo)的畜牧方式轉(zhuǎn)變，植樹造林工作的開展，使得植被明顯改善，植被覆蓋的增加是減少沙塵天氣的主要貢獻力量。近年來，按照建設(shè)中國北方最重要生態(tài)屏障的戰(zhàn)略目標(biāo)，內(nèi)蒙古相繼啟動實施了天然林保護、三北防護林、退耕還林、京津風(fēng)沙源治理、退牧還草等重點生態(tài)建設(shè)工程。目前自治區(qū)五大沙漠周邊重點治理區(qū)域的沙漠?dāng)U展現(xiàn)象得到遏制，沙漠面積相對穩(wěn)定；五大沙地林草蓋度均有提高，沙地向內(nèi)收縮。

參考文獻：

[1]馬超飛，馬建文，韓秀珍等.沙塵暴運移路徑及影響范圍遙感監(jiān)測[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2001，10（4）：222-227.

篇(6)

1中國環(huán)境檢測和治理技術(shù)現(xiàn)狀

1.1環(huán)境檢測和監(jiān)管有待加強

據(jù)了解，城市污染物項目眾多，各個種類的污染物監(jiān)管方式也五花八門，然而中國現(xiàn)在的相關(guān)監(jiān)管水平還難以達到高標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)管方式單一，缺乏和忽視對部分污染物的及時高效的監(jiān)管處置。

1.2監(jiān)管信息不精確

目前中國的監(jiān)測方式還處于較低階段，多領(lǐng)域的手段和技能尚不成熟，導(dǎo)致得到的相關(guān)數(shù)據(jù)不精確，因此所得結(jié)果不具有可信力，難以作為城市治理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.3部分檢測技術(shù)還待提升

目前我國的環(huán)境監(jiān)測的主要技術(shù)包括：一是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這一技術(shù)的應(yīng)用，有效地提高了環(huán)境監(jiān)測工作的時效性、針對性，促進了環(huán)境各項工作效率與準(zhǔn)確性的提升。工作人員只需向基站相應(yīng)的工作指令，基站會將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息傳回到控制中心。此外，控制中心人員也可以直接訪問基站的數(shù)據(jù)庫，從中提取有價值的信息。這兩種方式都節(jié)約了信息數(shù)據(jù)獲取的效率，精簡了不必要的工作流程，提高了環(huán)境監(jiān)測與治理的工作效率。二是物理、化學(xué)技術(shù)。物理科學(xué)技術(shù)、高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得物理化學(xué)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測與治理中得以有效應(yīng)用，促進了環(huán)境工作技術(shù)的提升。其中應(yīng)用效果最好的物理化學(xué)技術(shù)為DOAS技術(shù)，這項技術(shù)主要應(yīng)用在空氣環(huán)境監(jiān)測中。利用這項技術(shù)可有效檢測出空氣中各項氣體的濃度，通過對比空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)判斷當(dāng)前空氣質(zhì)量與空氣污染程度，從而制定相應(yīng)的治理措施。此外，物理化學(xué)技術(shù)中的動態(tài)模壓法檢測技術(shù)常被用于水體質(zhì)量檢測中，利用這項技術(shù)對相應(yīng)水體的表層進行檢測，以此分析該部分水體的污染狀況。三是生物技術(shù)。環(huán)境技術(shù)人員將生物領(lǐng)域的細胞學(xué)、微生物學(xué)與生物學(xué)等內(nèi)容與環(huán)境工程、計算機、化學(xué)等綜合一起，有效的生物技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測與治理中。主要的生物技術(shù)為PCR技術(shù)與生物大分子標(biāo)記技術(shù)：PCR技術(shù)與其它應(yīng)用技術(shù)相比，具備良好的準(zhǔn)確性、快速性與簡便性，有效地提升了環(huán)境監(jiān)測的準(zhǔn)確性與工作效率。生物大分子標(biāo)記技術(shù)利于分析生物與環(huán)境的關(guān)系，從而引出相應(yīng)的環(huán)境問題。因此，這項技術(shù)可對環(huán)境的問題進行明確警示，環(huán)境人員則根據(jù)生態(tài)相關(guān)性對其進行有效預(yù)防與治理，降低問題發(fā)生的幾率并提高解決問題的能力。所以生物大分子技術(shù)具有較強的實用性。雖然目前這些技術(shù)有一定的優(yōu)勢，但隨著社會的發(fā)展，人工智能技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中需要進一步創(chuàng)新與應(yīng)用。

2在測量環(huán)境參數(shù)中，改變評測結(jié)果的可能

2.1物樣品質(zhì)的作用

物樣品質(zhì)高低影響環(huán)境評測的數(shù)據(jù)。各異的物樣容器甚至不一樣的運輸、保存流程都會改變物樣的品質(zhì)。此外，需要布置采集點，且采樣方式對應(yīng)特定環(huán)境，即使其它因素相同，環(huán)境要素的異樣也會影響布置方式。

2.2聯(lián)系的物件如科學(xué)儀器也會改變監(jiān)測結(jié)果

監(jiān)測信息一般需要昂貴的高級設(shè)備對物樣作專業(yè)比對。監(jiān)測儀器是用于觀察整體環(huán)境影響因子而準(zhǔn)備的設(shè)備，它以相關(guān)因數(shù)的因子數(shù)作標(biāo)準(zhǔn)，判定出環(huán)境優(yōu)劣和變化方向。

3當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測與治理中的主要應(yīng)用技術(shù)

3.1環(huán)境監(jiān)測與治理中的信息技術(shù)

就當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)的總體發(fā)展情況來看，應(yīng)用到的主要信息技術(shù)有PLC技術(shù)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。信息技術(shù)的應(yīng)用提高了環(huán)境監(jiān)測與治理的安全性與準(zhǔn)確性，極大程度上促進了環(huán)境工作質(zhì)量與水平的提升。其中PLC技術(shù)的耐熱性、防塵性及抗震性等性能極好，適合應(yīng)用于條件較為惡劣的監(jiān)測環(huán)境中，有效降低了環(huán)境監(jiān)測人員工作的困難程度，并提升了工作的安全性。PLC技術(shù)可以應(yīng)用在水環(huán)境監(jiān)測如水質(zhì)、水位、水速，及對降水情況遠距離監(jiān)控，這對有關(guān)部門積極制定旱、澇災(zāi)害的處理措施具有重要作用。要加強環(huán)境監(jiān)測與治理中的信息技術(shù)提升，需要建設(shè)水、固、氣各領(lǐng)域形成全面的監(jiān)控網(wǎng)。這同時側(cè)面反映了環(huán)境監(jiān)測行業(yè)的規(guī)模是巨大的。據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)，監(jiān)測行業(yè)“十二五”增速19%，預(yù)計“十三五”復(fù)合增速16%。按照16%的增速估計，2019年市場空間超過400億元。

3.2環(huán)境監(jiān)測與治理中的3S技術(shù)

3S技術(shù)即將GIS（地理信息系統(tǒng)）、RS（遙感技術(shù)）、GPS（全球定位系統(tǒng)）三項技術(shù)整合應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測與治理工作中，對相應(yīng)的環(huán)境進行高精度、高效率的監(jiān)測工作。3S技術(shù)的應(yīng)用不僅有利于提高環(huán)境監(jiān)測工作的效率與精準(zhǔn)度，也利于促進工作的整體性與連續(xù)性。這是因為使用該技術(shù)不僅可以對環(huán)境指標(biāo)進行有效的監(jiān)督與測量，還會利用3S技術(shù)綜合系統(tǒng)對所獲得的數(shù)據(jù)進行有效的分析與評價，通過調(diào)用相應(yīng)的模型進行有效對比，從而得出較為精準(zhǔn)的環(huán)境質(zhì)量分析報告。如將3S技術(shù)應(yīng)用到水環(huán)境監(jiān)測中，可有效得出水生生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀、水資源質(zhì)量及水域變化等情況的分析報告。這對工作人員制定有效的治理措施，提高環(huán)境治理綜合效果具有重要作用。

3.3全面完善環(huán)境法規(guī)和治理規(guī)范

環(huán)保部門應(yīng)加大環(huán)境審計的力度，完善相關(guān)的環(huán)境檢測和治理規(guī)范，監(jiān)測是方式，改變是目標(biāo)。有關(guān)部門需要按照污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保要求程度等擴充法規(guī)規(guī)范，確保當(dāng)環(huán)境監(jiān)測查出污染物的排放超標(biāo)違規(guī)時，即以相關(guān)法律舉措依法處置污染源頭。全面完善環(huán)境法規(guī)和治理規(guī)范要結(jié)合環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)來進行。生態(tài)環(huán)境部對環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)提了三字要求——“真”“準(zhǔn)”“全”，即真實、準(zhǔn)確、全面。在頂層設(shè)計層面，新環(huán)保法及兩高關(guān)于環(huán)境犯罪的司法解釋中對“篡改、偽造監(jiān)測數(shù)據(jù)”作出了明確規(guī)定，輕則懲處，重可入刑。地方政府如出現(xiàn)干預(yù)環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)和人員的情況，將被“留痕記錄”。更為值得注意的是，環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)及其負責(zé)人對其監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性和準(zhǔn)確性負責(zé)。采樣與分析人員、審核與授權(quán)簽字人分別對原始監(jiān)測數(shù)據(jù)、監(jiān)測報告的真實性終身負責(zé)。近幾年來，環(huán)境監(jiān)測相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)頻繁落地，如2018年出臺了大氣PM2.5網(wǎng)格化監(jiān)測系列的點位布設(shè)、技術(shù)要求和檢測方法、系統(tǒng)質(zhì)保質(zhì)控與運行、系統(tǒng)安裝和驗收技術(shù)指南；污染源源強核算系列的鋼鐵、水泥、制漿造紙等技術(shù)指南；土壤和沉積物11種元素的測定堿熔-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等。

篇(7)

關(guān)鍵詞：皖北地區(qū)； 大氣環(huán)境質(zhì)量； 灰色聚類； 評價

中圖分類號： P185 文獻標(biāo)識碼： A

引言

用于環(huán)境質(zhì)量評定的方法很多, 常用的環(huán)境質(zhì)量評價方法有綜合指數(shù)方法、分級評分法、數(shù)理統(tǒng)計方法等?；疑到y(tǒng)理論的方法是鄧聚龍教授在80 年代初提出并發(fā)展的. 它是把一般系統(tǒng)論、信息論、控制論的觀點和方法延伸到社會、經(jīng)濟、生態(tài)等抽象系統(tǒng), 結(jié)合數(shù)學(xué)方法發(fā)展的一套關(guān)于解決信息不完備系統(tǒng)(即所謂的灰色系統(tǒng)) 的理論和方法, 具有模型簡單明了、概念清晰、宜于應(yīng)用且結(jié)論可靠的特點。[9]本文在調(diào)查和分析皖北地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，利用灰色系統(tǒng)相關(guān)理論對皖北地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量進行了綜合評價，為后期治理皖北地區(qū)大氣環(huán)境提供依據(jù)。

1.研究區(qū)概況

皖北地區(qū)包括安徽省淮河以北的縣市以及跨淮的縣市，包括安徽省的宿州、淮北、亳州、阜陽、蚌埠、淮南六市的全部行政區(qū)域以及沿淮的滁洲市所轄的鳳陽縣和六安市所轄的壽縣。面積3914900公頃；人口2880萬。

2006年，安徽省工業(yè)增加值比2005年增長了27.1％，高于同期全國平均水平，低于同期中部6省29.3% 的平均水平；與2005年相比，工業(yè)COD排放量增加了4.4％，工業(yè)SO2排放量增加了0.8%，其中，工業(yè)COD排放量增加幅度在中部6省中最高?！笆濉逼陂g，安徽省環(huán)保系統(tǒng)將以改善空氣質(zhì)量為目標(biāo)，把皖北地區(qū)的淮南、淮北、蚌埠等出現(xiàn)酸雨污染的地區(qū)作為重點區(qū)域，把二氧化硫、氮氧化物、顆粒物、揮發(fā)性有機物等作為重點防控污染物，把火電、鋼鐵、有色、石化、水泥、化工等作為重點監(jiān)管行業(yè)，建立統(tǒng)一監(jiān)測、統(tǒng)一監(jiān)管、統(tǒng)一評估、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控工作機制。

2．灰色聚類評價法原理

灰色聚類是將聚類對象對不同聚類指標(biāo)所擁有的白化數(shù)，按n 個灰類進行歸納整理, 從而決定或判斷聚類對象屬于哪一類灰色統(tǒng)計方法。 聚類對象為所研究的對象, 是要進行分析的所有研究對象的集合。[2]

本研究中大氣環(huán)境質(zhì)量灰色聚類分析的基本步驟可分為以下五步:

(1) 確定聚類白化數(shù)dij；

記i=1，2，…，n為聚類對象；j=1，2，…，m為聚類指標(biāo)；k=1，2，…，K為聚類灰數(shù)，即灰類。dij為第i個聚類對象對于第j個聚類指標(biāo)的樣本值，D是以dij為元素的樣本矩陣。

(2) 確定灰色類的白化函數(shù)fik：參照國家規(guī)定的大氣環(huán)境質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)本文將大氣環(huán)境質(zhì)量分為三級，即有三個灰類。為使每一級別的白化函數(shù)與所有級別都存在隸屬關(guān)系，對灰色聚類法中的白化函數(shù)的“降半梯形”的結(jié)構(gòu)改進后可采用下列三種基本圖形（見圖1）[3]。

圖1 白化權(quán)函數(shù)fjk

(3) 標(biāo)定聚類權(quán)：采用超標(biāo)加權(quán)法確定每個測點中各污染物的權(quán)重，即利用區(qū)域大氣環(huán)境中污染物指標(biāo)的實測濃度與其標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間的比值來計算，以突出各測點中主

要污染物在評價中的影響程度，計算公式為：

= /且 =1=

其中，為第k個測點中第j個污染物的歸一化權(quán)重。為第j種污染物并將其取為第j種污染物各級標(biāo)準(zhǔn)的平均值。

(4) 確定聚類系數(shù)：=，表示第i個聚類對象對于第j個灰類的聚類系數(shù)，它反映了聚類樣本對灰類的關(guān)聯(lián)程度。構(gòu)造聚類向量。

(5) 聚類評價：灰色聚類是根據(jù)聚類系數(shù)的大小來判斷所屬的類別。在聚類系數(shù)矩陣A的行向量中,聚類系數(shù)最大者所對應(yīng)的灰類即是該評價對象所屬的類別。將各個對象同屬的灰類進行歸類,便是灰色聚類的結(jié)果,也是評價的結(jié)果。

3．皖北地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量評價

為了認識皖北地區(qū)主要城市大氣污染現(xiàn)狀，本文利用灰色聚類方法對宿州、淮北、亳州、阜陽、蚌埠和淮南等六個地級市的大氣環(huán)境質(zhì)量進行評價。

3.1聚類樣本、聚類指標(biāo)的確定及灰類的劃分

對皖北地區(qū)六個地級市的三項污染指標(biāo)的監(jiān)測資料進行收集，監(jiān)測數(shù)據(jù)列于表1所

示，為皖北地區(qū)各類大氣污染物年平均濃度。

表1 皖北地區(qū)的大氣污染物年平均濃度(mg/m3)

地區(qū) 可吸入顆粒物

(PM10) 二氧化硫

(SO2) 二氧化氮

(NO2) 空氣質(zhì)量達到及

好于二級的天數(shù)

淮 北 市 0.068 0.027 0.021 363

亳 州 市 0.062 0.034 0.046 365

宿 州 市 0.091 0.038 0.033 338

蚌 埠 市 0.092 0.02 0.022 332

阜 陽 市 0.089 0.028 0.028 354

淮 南 市 0.095 0.078 0.035 318

注：數(shù)據(jù)來源于《2007年安徽統(tǒng)計年鑒》

以皖北地區(qū)的宿州、淮北、亳州、阜陽、蚌埠和淮南為聚類對象，2008年監(jiān)測的PM10、SO2、NO2三個評價因子為聚類指標(biāo)，采用GB3095-96國家空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的一級、二級、三級標(biāo)準(zhǔn)三個灰類為聚類灰數(shù)。表2為大氣環(huán)境灰類的劃分標(biāo)準(zhǔn)。

表2大氣環(huán)境灰度劃分標(biāo)準(zhǔn)(mg/m3)

污染物 灰度

1 2 3

PM10 0.05 0.10 0.15

SO2 0.02 0.06 0.10

NO2 0.04 0.04 0.08

3.2 聚類白化數(shù)的無綱化處理

無量綱化，也稱作數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化，是一種通過數(shù)學(xué)變換來消除原始變量量綱影響的方法。在多指標(biāo)綜合評價中涉及到兩類基本變量：一類是各評價指標(biāo)的實際值，另一個是各指標(biāo)的評價值。由于各指標(biāo)所代表的物理涵義不同，因此存在著量綱上的差 異。這種異量綱性是影響對事物整體評價的主要因素。指標(biāo)的無量綱化處理是解決這一問題的主要手段。

3.2.1 污染物濃度值的無量綱化處理

第i類聚類對象(i＝1，2，3)對于第k個聚類指標(biāo)(k＝1，2，3，4，5)所擁有的白化數(shù)的表達式：

式中，Cki為原始的白化數(shù)，C0i為取表1中的灰類2的各污染物濃度值。處理后的白化數(shù)構(gòu)成聚類白化數(shù)矩陣：

PM10 SO2 NO2

0.680 0.450 0.525 淮北市

0.620 0.567 1.150 亳州市

0.910 0.633 0.825 宿州市

0.920 0.333 0.550 蚌埠市

0.890 0.467 0.700 阜陽市

0.950 1.300 0.875 淮南市

3.2.2 大氣環(huán)境質(zhì)量灰類的無量綱化處理

大氣環(huán)境質(zhì)量灰類無量綱化處理的表達式：

式中，rij代表第i個污染物因子第j個灰類的灰數(shù)。對表2中各污染物的3個灰類無量綱化處理，rij計算結(jié)果如表3所示。

表3大氣環(huán)境質(zhì)量灰度的無量綱化處理

污染物 灰度

1 2 3

PM10 0.50 1.0 1.5

SO2 0.33 1.0 1.67

NO2 1.0 1.0 2.0

3.3白化函數(shù)的厘定

大氣環(huán)境質(zhì)量的3個等級用3個灰類來描述，每一個等級都有一個濃度范圍的界限，這個界限是一個灰數(shù)，灰數(shù)是一個區(qū)間的范圍，不是一個確切的值，在這個確定范圍內(nèi)的任何一個白化值，其白化系數(shù)為1；而在范圍外的值，對某級的標(biāo)準(zhǔn)，則有個親疏程度。這種親疏關(guān)系可用白化函數(shù)的數(shù)學(xué)關(guān)系式來表達，根據(jù)表3可構(gòu)造3種污染物的3白化函數(shù)如下：

灰類1的PM10，SO2，NO2的白化函數(shù)依次為：

111

f11(x) = f21(x) = f31(x) =

000

灰類2的PM10，SO2，NO2的白化函數(shù)依次為：

x

f12(x) =1 f22(x) =1 f32(x) =1

2-x

灰類3的PM10，SO2，NO2的白化函數(shù)依次為：

000

f13(x) =2x-2 f23(x) = f33(x) = x-1

111

3.4聚類權(quán)計算

3種污染因子分別對3個灰類權(quán)值表達式：

（i=1,2,3， j=1,2,3）

計算結(jié)果如表4所示：

表4大氣環(huán)境質(zhì)量灰度的權(quán)值

污染物 權(quán)值

灰度1 灰度2 灰度3

PM10 0.167 0.333 0.500

SO2 0.110 0.333 0.557

NO2 0.250 0.250 0.500

3.5灰色聚類系數(shù)及灰色聚類矩陣計算與結(jié)果分析

聚類系數(shù)εki反映了聚類對象i對灰類k的隸屬程度。

灰色聚類是根據(jù)聚類系數(shù)大小來判斷各城市所屬的類別，其方法是將各個城市對各個灰類的聚類系數(shù)組成聚類行向量σi=[σi1，σi2，σi3]，在行向量中聚類系數(shù)最大的所對應(yīng)的灰類既是這個城市所屬的類別，并把各個城市灰類進行歸納，便于灰色聚類結(jié)果。同時，我們還以安徽省大氣污染平均水平為對照點進行了指數(shù)評價，.兩種指標(biāo)的評價結(jié)果見表5所示。

表5 皖北地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量評價一覽表

地區(qū) 灰色聚類向量 判斷結(jié)果 指數(shù)法

評價結(jié)果

σi1 σi2 σi3

淮 北 市 0.447 0.430 0 1級 2.286

亳 州 市 0.411 0.410 0.075 1級 3.158

宿 州 市 0.340 0.674 0 2級 3.260

蚌 埠 市 0.386 0.531 0 2級 2.403

阜 陽 市 0.374 0.578 0 2級 2.785

淮 南 市 0.267 0.734 0.249 2級 4.581

從評價結(jié)果可以看出：(1)皖北地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量總體狀況良好，除了淮北和亳州兩地的大氣質(zhì)量為一級外，其余四個地區(qū)大氣質(zhì)量皆為二級。根據(jù)灰色聚類向量的大小可以判斷，在這四個大氣質(zhì)量為二級的地市中，蚌埠的大氣質(zhì)量最好，而宿州和淮南的大氣環(huán)境質(zhì)量最差。因此，開展皖北大氣環(huán)境治理，應(yīng)重點放在大氣環(huán)境質(zhì)量最差的宿州和淮南兩個地區(qū)。（2）對比兩種評價方法得到的評價結(jié)果，基本吻合。說明利用灰色聚類方法評價大氣環(huán)境質(zhì)量是可行的，能夠準(zhǔn)確評價出大氣環(huán)境的實際狀況。另外，綜合指數(shù)法僅對各評價區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量相對好壞程度進行了比較，卻未能考慮大氣質(zhì)量分級界限的模糊性，截然將其進行分級，丟失模糊信息，不能客觀地反映大氣質(zhì)量的實際情況。而灰色系統(tǒng)中的灰類白化權(quán)函數(shù)并不局限于在相鄰等級間將邊界模糊化，而是表示關(guān)于等級的信息覆蓋，因此在信息利用率和精度上均有較大的提高。

4．結(jié)論與討論

本文主要利用灰色聚類分析方法和綜合指數(shù)法，對皖北地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量進行綜合的評定。以豐富該法在環(huán)境質(zhì)量評價領(lǐng)域的應(yīng)用。本文先通過綜合指數(shù)法對大氣環(huán)境做出評價，然后通過灰色聚類分析方法先確定污染物濃度值的無量綱化處理，然后確定大氣環(huán)境質(zhì)量灰類的無量綱化處理，再通過確定白化函數(shù)，計算聚類權(quán)，從而計算出灰色聚類系數(shù)及灰色聚類矩陣，做出對皖北地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量的評價。從評價的結(jié)果可以看出，皖北地區(qū)的大氣質(zhì)量總體狀況良好，除了淮北和亳州兩地的大氣質(zhì)量為一級外，其余四個地區(qū)大氣質(zhì)量皆為二級。根據(jù)灰色聚類向量的大小可以判斷，在這四個大氣質(zhì)量為二級的地市中，蚌埠的大氣質(zhì)量最好，而宿州和淮南的大氣環(huán)境質(zhì)量最差。因此，開展皖北大氣環(huán)境治理，應(yīng)重點放在大氣環(huán)境質(zhì)量最差的宿州和淮南兩個地區(qū)。而且，通過兩種評價方法的比較發(fā)現(xiàn)，灰色系統(tǒng)中的灰類白化函數(shù)并不局限于在相鄰等級間將邊界模糊化，而是表示關(guān)于等級的信息覆蓋，因此在信息利用率和精度上均有較大的提高。

由于資料有限，本文只考慮了3種污染指標(biāo)，如果再增加更多的指標(biāo)，其評價結(jié)果將更能反映出皖北地區(qū)大氣污染現(xiàn)狀。

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