大同市環(huán)境監(jiān)測站 李少敏

機(jī)動車數(shù)量的增加 對人體健康的影響
——MATLAB在環(huán)境科學(xué)中的具體應(yīng)用

大同市環(huán)境監(jiān)測站 李少敏

本文以大同市機(jī)動車輛數(shù)量的增加為例著重綜述道路車輛尾氣排放，對人們的健康影響，并根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，證明了這幾年由于機(jī)動車輛的增加，導(dǎo)致環(huán)境空氣質(zhì)量的下降，同時，還做了預(yù)測分析研究，對今后的工作提出了建設(shè)性意見。使有關(guān)部門加大治理力度，為人類營造“碧水藍(lán)天”而努力。

MATLAB 相關(guān)度 預(yù)測分析

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，生活水平的提高，城市環(huán)境問題已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。城市大氣、水、土壤、噪聲污染等不同類型的城市環(huán)境災(zāi)害直接并嚴(yán)重地威脅到人群的健康，因此受到有關(guān)專家和學(xué)者們廣泛的關(guān)注。而城市交通道路污染作為新的環(huán)境研究領(lǐng)域，這種對城市生態(tài)系統(tǒng)具有隱蔽、潛在、長期的破壞，目前在國內(nèi)也逐步受到重視。許多國家都開展了對經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)人口密集的大城市交通、街道灰塵的重金屬，污染因子進(jìn)行的研究。

大同市區(qū)交通繁忙，人群密集，特別是在主干道沿線車輛、人群較集中的地方大量的機(jī)動車排出的汽車尾氣等大氣顆粒物質(zhì)直接影響到居民的健康，生活在工業(yè)區(qū)和交通附近的兒童普遍受到鉛中毒的危害。機(jī)動車作為現(xiàn)代化的的交通工具逐步進(jìn)入人們的生活，它的增加為城市帶來了繁榮，使人們的生活帶來了極大的便利。同時，也帶來了環(huán)境污染。由于車多、人稠、路窄，每逢上下班高峰時，便會出現(xiàn)交通擁擠的狀況，尾氣排放也就相對增多，一氧化碳，碳?xì)浠衔铮趸?、鉛不斷排入環(huán)境空氣中，不僅影響到環(huán)境空氣質(zhì)量下降,而且更重要的是影響到人們身體的健康,這是一個不可忽視的問題。因此調(diào)查和評價機(jī)動車對城市居民健康影響具有重要意義。本文以機(jī)動車數(shù)量、因呼吸系統(tǒng)疾病住院成人患者、兒童患者人數(shù)為研究對象作分析如下：

一、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

根據(jù)有關(guān)部門提供:

大同市2005年～2009年的機(jī)動車數(shù)量 (如表一)

表一、2005～2009年機(jī)動車數(shù)據(jù)Table 1 , data from 2005 to 2009 vehicles

從某醫(yī)院調(diào)查發(fā)現(xiàn):

表二、 2005年~2009年某醫(yī)院因呼吸系統(tǒng)疾病住院患者成人人數(shù)Table 2 , 2005 ~ 2009 in a hospital due to respiratory disease, the number of adult inpatients

表三 2005年~2009年某醫(yī)院因呼吸系統(tǒng)疾病住院患者兒童人數(shù)Table 3 in 2005 ~ 2009 in a hospital the number of children hospitalized due to respiratory diseases

表四 2003年～2008年大同市環(huán)境空氣質(zhì)量Table 4 2003 ~ 2008 Datong ambient air quality

表五 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Table 5 Ambient Air Quality Standard

從表四與表五數(shù)據(jù)對比可發(fā)現(xiàn)，每年的PM10均有超標(biāo)，根據(jù)有關(guān)資料表明：

汽油車的排放污染物主要是CO、HC、Pb;柴油車排氣中主要有害物為NOx和PM,還有SO2.大氣所含CO、HC、HOx污染物的75%、50%、50%分別來源于車輛排放①。汽車排氣中的微粒物有鉛氧化物等重金屬化合物、煙灰和碳顆粒等固體微粒②。如果一旦隨呼吸進(jìn)入人體，鉛粒較大者,可能吸附于呼吸道的粘液上,混于痰中而吐出.顆粒較小者,便于工作沉積于肺的深部組織,它們幾乎全被吸收.鉛在人體內(nèi)各器官中積蓄到一定程度,可以阻礙血液中的紅血球生長,使人貧血;對人的心臟、肺造成損害；造成人行為呆傻，智力降低，注意力不集中。成年人血液中混入0.8mg/ml以上鉛的人稱為鉛中毒.鉛對人體的損害不取決于暴露于含鉛大氣時間的長短和嚴(yán)重程度,而且取決于人的年齡.年齡越小危害越大,特別是對于3歲以下的兒童,危害就更大（表三 就充分證明了兒童患者入院人數(shù)高于成年人的的入院人數(shù)）。就細(xì)胞而言，鉛分子有破壞正常細(xì)胞的作用。對于神經(jīng)細(xì)胞，這種干擾就特別具有破壞性，鉛能對在大腦細(xì)胞之間起聯(lián)絡(luò)作的鈣、內(nèi)、鉀等分子的運(yùn)動產(chǎn)生干擾。鉛具有高度的潛在致癌性，其潛伏期一般為20～30年，短則幾年，長則40～50年③。

空氣污染不僅危害人類健康，而且破壞大自然的生態(tài)平衡。

二、MATLAB在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用④

用MATLAB程序作了關(guān)聯(lián)度和預(yù)測分析，為了預(yù)測方便將機(jī)動車量、成人患者、兒童患者、PM10數(shù)據(jù)分別乘以100，由于NO2變化不大，忽略不計(jì)。

（一）相關(guān)分析：

1.車輛與成人患者、車輛與PM10

1-1 關(guān)聯(lián)度圖Figure 1-1 correlation

從1-1圖中可知X1的關(guān)聯(lián)度幾乎為1，說明成人患者與車輛增長數(shù)量有關(guān)。其次為PM10。

2. 車輛與兒童患者、車輛與PM10

1-2 關(guān)聯(lián)度圖Figure 1-2 correlation

從1-2圖中可知X1的關(guān)聯(lián)度幾乎為1，說明兒童患者與車輛增長數(shù)量有關(guān)。其次為PM10。

（二） 用MATLAB 的GM（1，N）的灰色預(yù)測模型

(1)對機(jī)動車、成人患者、兒童患者、PM10值的預(yù)測編程：（略）

所以得到的灰色系統(tǒng)預(yù)測模型（微分方程組）為：

灰色系統(tǒng)預(yù)測模型預(yù)測結(jié)果表明，可以提取任意預(yù)測年的預(yù)測結(jié)果

1-3 預(yù)測圖Figure 1-3 Forecast

分析預(yù)測圖： 根據(jù)以上的圖形可看出2012年車量的增長達(dá)30多萬輛，醫(yī)院成人患者可達(dá)1.5000人，兒童患者略高于成人患者可達(dá)1.8000人，受其影響最大的是兒童。PM10的值也有逐年增強(qiáng)的趨勢。

三、對策:

如何防控汽車的污染物對人的健康危害性，為此，提出了以下防控對策：

1.開發(fā)清潔能源車輛，如開發(fā)天然氣內(nèi)燃機(jī)、氫氣內(nèi)燃機(jī)、太陽能車輛、電動車輛等。使用壓縮天然氣和液化石油是解決城市的辦法之一。

2.提高燃油質(zhì)量

(1)加速使用無鉛汽油。(2)提高汽油抗爆指數(shù)，供應(yīng)含氧燃料。

3.對在用汽車排放污染的技術(shù)對策

對于在用車輛，一定要狠抓維修保養(yǎng)，這是治理在用車輛污染排放達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因?yàn)槠嚨木S修保養(yǎng)，可以使車輛的每一個部件都達(dá)到最佳工作狀態(tài)、不但延長了汽車使用壽命，提高了使用性能，而且降低了污染物的排放。汽車排放不達(dá)標(biāo)的嚴(yán)禁上路運(yùn)行，必須安裝凈化處理裝置。

4.凈化技術(shù)對策⑤

主要分機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化。前處理是對進(jìn)入發(fā)動機(jī)燃料室燃燒前的原料和空氣進(jìn)行有利于排氣凈化的預(yù)處理。在這方面的技術(shù)措施有：進(jìn)氣恒溫、廢氣再循環(huán)、增加進(jìn)氣壓力和中間冷卻，采用無鉛汽油等方法。

后處理即在排氣道中對已排出發(fā)動機(jī)燃燒室尚未進(jìn)入大氣的廢氣進(jìn)一步凈化處理的方法。主要是安裝熱反應(yīng)器，向排氣口處噴入新鮮空氣，加強(qiáng)排氣管的保溫，利用排氣本身熱量使CO、HC繼續(xù)氧化。安裝催化反應(yīng)器，利用催化劑作用使排氣中的有害成份轉(zhuǎn)化為無害成份，以減少污染。

5. 路況好壞也在一定程度上影響了汽車對環(huán)境的污染，如路況鋪油高級路面，可降低汽車的燃油的消耗。

6 只有盡快提高汽車污染物排放控制水平，才能緩解日益嚴(yán)重的汽車污染。

7. 此外，加強(qiáng)行政管理，尤其是在城市人口稠密的地區(qū)，可以采用開辟地下通道；開辟地鐵，施行電力牽引行駛；汽車分流行駛；城鎮(zhèn)建設(shè)考慮自身的循環(huán)結(jié)構(gòu)；合理設(shè)計(jì)城市居民的日常生活，汽車只用在城外等有效手段，從而有效減少和控制汽車污染物的排放。

參考資料：

1.《MATLAB在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用》宋新山 鄧偉 張琳編著 化學(xué)工業(yè)出版社 北京2008年2月第1版 ④P206-207

2.《黑龍江環(huán)境通訊》1997年第二十一卷第4期

我國汽車污染狀況與防治對策 大慶市龍風(fēng)區(qū)環(huán)保局⑤ P30

3. 汽車污染物控制與檢測 安相壁 朱道偉著 國防工業(yè)出版社 2008年08月 P50

4.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù) 2008年第2期 機(jī)動車排氣污染新標(biāo)準(zhǔn)頒布標(biāo)準(zhǔn)對管理模式變革的探討 劉登國 居力 劉娟伏晴艷編寫 上海市環(huán)境監(jiān)測中心P5

5.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù) 2009年第4期 制定南京市機(jī)動車污染防治地方性法規(guī)的思考 周海茵 南京市機(jī)動車排氣污染監(jiān)督管理中心 8～9

7 汽車污染物排放實(shí)用技術(shù) 交通部公路司審定編 人民交通出版社 2004年2月 20～30

6.汽車污染物排放的危害有對策 科技視野 2008年第9期 吳萍 陳作平

曾萬明 著P53