劉麗丹，溫靜雅，劉建華

(1.東北電力大學化學工程學院，吉林，吉林 132012;2.華北電力大學 資源與環(huán)境研究院，北京 102206)

眾所周知，高校的教室及校園是大學生在校內學習和活動的外界環(huán)境，校園作為一個特定外在環(huán)境，其人口密集程度大，所處環(huán)境狀況復雜，其環(huán)境質量好壞不僅是直接關系到師生的身心健康，更是威脅到這一代人日后的成長發(fā)展。然而近年來，隨著我國經濟的高速發(fā)展，各地區(qū)院校的發(fā)展進程也不斷加快，校園環(huán)境質量狀況日益惡劣[1]。

而當前關于環(huán)境質量監(jiān)測方面的研究大都傾向于天氣質量及城市概況交通的空氣品質問題分析，關于校園環(huán)境質量的研究相對較少[2]。因此，本文通過對校園環(huán)境進行及時的環(huán)境監(jiān)測與評價可掌握校園空氣質量狀況及變化趨勢，展開校園空氣污染的預測工作，評價校園空氣污染對健康的影響，弄清污染源與空氣質量的關系，提出相應改進措施，對控制校園區(qū)域污染是很有必要的[3]。

1 大氣環(huán)境質量現狀監(jiān)測

監(jiān)測區(qū)域屬暖溫帶半濕潤半干旱大陸性季風氣候，全年主導風向為北風或偏北風，日風向變化顯著，年平均風速為2.4 m/s，年平均氣溫11.8℃，最高氣溫為41.3℃，年極端最低氣溫為－27.4℃，年平均氣壓為101130 pa，年平均降水為571.9 mm，年平均相對濕度為57%。

1.1 監(jiān)測點位的布設

整個校園可以依照功能區(qū)域劃分為三部分:主樓辦公區(qū)，中部學習區(qū)，東部生活區(qū)。主樓辦公區(qū)校園外為京藏高速公路，主要建筑為主樓B、C、D、E、F五座及大禮堂;中部學習區(qū)包括教學樓一、二、三、四及圖書館，體育場及一、二食堂;東部生活區(qū)毗鄰校內河流花園，主要建筑是教學樓五，學生公寓及綜合樓。校區(qū)西面及北面被主要交通干道包圍，而東面和南面則多為人行道。因此，監(jiān)測點布設以功能區(qū)布點為主，輔以網格布點，依主導風向設四個具有代表性的監(jiān)測點位，分為主樓北草坪、一號辦學區(qū)、第四廣場和二號公寓區(qū)，分布如圖1。

1.2 監(jiān)測項目、方法及標準

依校園性質并綜合環(huán)境監(jiān)測的特點和項目與環(huán)境質量評價因子的規(guī)定，確定重疊度最大的四項監(jiān)測指標為:二氧化氮、二氧化硫、可吸入顆粒物及降塵。監(jiān)測時間為2011年4月，采樣時段為早八點到晚八點，每隔整點進行采樣。根據環(huán)境空氣質量功能區(qū)的分類和標準分級，學校屬于二類區(qū)，遵循國家二級標準，分析方法及監(jiān)測指標濃度限值見表1[4]。

圖1 監(jiān)測點分布圖

表1 監(jiān)測方法及濃度限值/(mg/m－3)

2.3 監(jiān)測結果與討論

各監(jiān)測點監(jiān)測結果如表2。

表2 各監(jiān)測點污染物

以上監(jiān)測結果可以看出，二氧化氮、二氧化硫及可吸入顆粒物，所有監(jiān)測濃度值均未超標，達到甚至遠優(yōu)于國家二級標準。從監(jiān)測點空間分布上看，二氧化氮、二氧化硫及可吸入顆粒物日平均值高的點主要是在辦公區(qū)和廣場。主要原因是此兩區(qū)臨近交通道路，人流量及車流量較大，且有鍋爐工廠及小型建筑工地等，從而監(jiān)測結果偏高[5]。

在表2中可以看出監(jiān)測點3部分時段降塵平均濃度超標，故此對降塵監(jiān)測結果進行進一步分析，如表3。

表3 大氣中降塵監(jiān)測統(tǒng)計結果

在監(jiān)測期間內，所監(jiān)測區(qū)降塵的濃度變化范圍為6.736到12.358噸/平方公里.月之間。其中監(jiān)測點2濃度值最低，平均值僅為7.434噸/平方公里.月，而監(jiān)測點3的平均值已達到11.380噸/平方公里.月，各時段平均濃度存在不同程度超標，最大超標倍數達到1.114，超標率為62.5%，且降塵在各監(jiān)測時段內權重均為最大，說明降塵是主要污染物質。而從監(jiān)測點分布上，可以看出辦公區(qū)比生活區(qū)降塵濃度高，污染較為嚴重，原因在于生活區(qū)林被植物較多，綠化優(yōu)于辦公區(qū)，而辦公區(qū)毗鄰公路，在初春揚沙所導致的強沙塵天氣中，部分監(jiān)測數值略偏高。

3 大氣環(huán)境質量現狀綜合評價

由于大氣環(huán)境質量的好壞及評定等級的劃分，其界限是模糊的，沒有一個確定的等級邊界。因此，若用模糊理論中的隸屬函數概念來表征大氣質量，就容易得到接近客觀實際的結果。故此應用綜合評判模糊數學方法，描述大氣質量評價參數的模糊性及評定等級的模糊性兩者間的關系，通過模糊變換，綜合所得到模糊信息，做出大氣環(huán)境質量評價。

3.1 確定模糊評價因子和評價分級標準

在對北京市歷年大氣環(huán)境資料的收集與整理研究之后，取4種重要大氣污染物為評價因子，構成評價因素集合:

評判集為:V={Ⅰ級，Ⅱ級，Ⅲ級}，它們分別對應國家Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ級環(huán)境標準，選取評級標準依據環(huán)境空氣質量標準GB3095－1996及其修改版:

表4 評分分級標準值(mg/m3)(GB3095－1996)及修改版

3.2 隸屬度函數

根據以往經驗，結合北京市大氣環(huán)境質量評價的實際情況，選用較為簡便的降半梯形分布。

以下第i個污染的在第j級的降半梯形模糊分布對應的函數表達式Vij，各項監(jiān)測指標的具體各級表達式，參見表5。

表5 各監(jiān)測指標具體各級隸屬函數(kj)

3.3 生成隸屬矩陣

將各監(jiān)測點監(jiān)測項目實測數據代入相應的隸屬函數，計算隸屬度得到相應的隸屬度矩陣R，i個評價因子隸屬于j個不同級別的隸屬度組成隸屬度矩陣R。

3.4 評價因子權重計算

權重是指某個因子所占有的比重。計算權重的思想是基于各單項因子超出標準值越高，其加權越大，對環(huán)境空氣質量影響就越強。

本文采用超標倍數賦權法，并將權值歸一化，這樣既可突出環(huán)境質量評價中主要污染物的作用，又考慮了不同污染物標準值的差異，計算較簡便，其計算公式為:

3.5 模糊評價

利用已經求取的模糊關系矩陣R和權重系數模糊子集A，根據模糊數學原理，從而確定模糊評價子集B為:

此式即為模糊綜合評判模型，符號“°”表示模糊矩陣合成算子，即算子，其可避免丟失過多的信息，突出考慮諸多污染因子的綜合作用，使計算結果更符合實際情況。

根據最大隸屬原則，選擇評判集B中最大的bi作為對某樣本的評判依據。表明大氣環(huán)境質量對應于集合V上各個不同級別的隸屬度。各監(jiān)測點監(jiān)測項目的模糊評價結果見表6。

表6 各監(jiān)測點模糊評價結果

由表6可知，各監(jiān)測點的大氣環(huán)境質量對國家環(huán)境空氣質量標準的一、二、三級隸屬度分別為(0.279，0.721，0)，(0.912，0.078，0)，(0.334，0.558，0.108)，(0.992，0.008，0)。根據最大隸屬度原則，可知監(jiān)測點 1 和監(jiān)測點3的大氣環(huán)境質量綜合評價結果為國家二級標準，監(jiān)測點2及監(jiān)測點4為國家一級標準。其中:監(jiān)測點3對國家三級的隸屬度為0.108，說明監(jiān)測點3的大氣環(huán)境質量劣于國家二級標準，但總體達到國家二級;監(jiān)測點1對三級的隸屬度為0，達到了二級標準并優(yōu)于二級，但總體未滿足國家一級標準;監(jiān)測點2、4對三級隸屬為0，對二級標準的隸屬度也較小，空氣環(huán)境質量較好。故此，總體來看，校園的空氣環(huán)境質量達到了國家二級標準。

4 結 論

論文在研究的基礎上，取得了以下結論:(1)在空氣質量監(jiān)測區(qū)域內，監(jiān)測點3部分時段降塵平均濃度超標，最大超標倍數達到1.114，其他各監(jiān)測項目均未有超標值存在，且降塵在各監(jiān)測時段內權重均為最大，說明降塵是主要污染物質;(2)所監(jiān)測時期內，各監(jiān)測項目在交通高峰期或車流量較大時，濃度變化較為明顯，且各監(jiān)測項目濃度變化隨監(jiān)測點分布規(guī)律為3＞1＞2＞4。結合各監(jiān)測點的地理位置可知，道路交通對各點的監(jiān)測項目濃度具有較為嚴重的影響，而各點綠化狀況的不同也對監(jiān)測結果有成不同程度的影響;(3)作為綜合評價，模糊綜合評價通過引入超倍加權計算每個評價因子的權重，兼顧了單一指標評價與全局綜合評價，較好地解決了單一評價模型無法獲得綜合指標評價結果。且模糊綜合評價對于空氣質量具有嚴格的評價標準，對空氣現狀的信息表達更為全面、完善。

[1]奚旦立，孫裕生，劉秀英.環(huán)境監(jiān)測[M].北京:高等教育出版社，2007:45－49.

[2]熊德琪，李瓊.城市空氣質量模糊評價新方法[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2000，16(3):39－41.

[3]樊智軍.模糊數學法在大同礦區(qū)空氣環(huán)境質量評價中的應用[J].能源環(huán)境保護，2003，2(17):57－61.

[4]于連生.環(huán)境模糊系統(tǒng)及其應用[M].吉林:吉林大學出版社，1992.

[5]熊德琪.改進的大氣環(huán)境質量評價方法及應用[J].環(huán)境工程，2000，18(2):61－63.