江曉晴 魯明浩 魯園園 王 歡 焦毛毛 劉鵬妮

(渭南師范學(xué)院數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，陜西 渭南 714099)

1 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市大氣環(huán)境污染的問(wèn)題日益凸顯。世界衛(wèi)生組織于1999年公布的全世界城市大氣污染最嚴(yán)重的10 個(gè)城市中我國(guó)占5個(gè)。總體來(lái)看近幾年來(lái)，我國(guó)城市大氣污染仍相當(dāng)嚴(yán)重。我國(guó)出現(xiàn)霧霾天氣現(xiàn)象的城市越來(lái)越多，其中華北、中原和華東部分城市影響最為嚴(yán)重，我省關(guān)中地區(qū)幾個(gè)主要城市西安等都不同程度出現(xiàn)了霧霾天氣。影響大氣環(huán)境質(zhì)量的因素有很多，主要考慮SO2，NO2，PM10三個(gè)因素［1］，為了更好的對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行分析及預(yù)測(cè)，首先要根據(jù)灰色模型的理論知識(shí)，建立灰色數(shù)學(xué)模型，計(jì)算三種污染物對(duì)空氣質(zhì)量的關(guān)聯(lián)度，即對(duì)空氣質(zhì)量的敏感程度．并在已有研究方法的基礎(chǔ)上，對(duì)綜合關(guān)聯(lián)度進(jìn)行改進(jìn)，找出影響大氣環(huán)境質(zhì)量的最大因素，才能更有效地提出治理大氣污染的建議。因此，本文根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合模糊數(shù)學(xué)中灰色模型的理論知識(shí)，通過(guò)建立灰色模型，分析并求解，有效的對(duì)西安市大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)，并提出合理建議，以期為城市的環(huán)境防治、規(guī)劃和管理提供參考。

2 灰色模型的建立與求解

以2010－2014年西安市的大氣環(huán)境實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為例(表1)，用空氣等級(jí)Ⅰ的天數(shù)占全年總天數(shù)的概率值作為參考數(shù)列(ZO)，以SO2，NO2，PM10年平均濃度為比較數(shù)列，計(jì)算三種污染物對(duì)空氣質(zhì)量的關(guān)聯(lián)度，即對(duì)空氣質(zhì)量的敏感程度。根據(jù)灰色模型的理論知識(shí)，建立灰色數(shù)學(xué)模型，在現(xiàn)有的研究方法上進(jìn)行了改進(jìn)，利用模糊矩陣評(píng)判法得出的三種污染物的權(quán)重值，作為綜合關(guān)聯(lián)度中的參變量，進(jìn)行分析和求解，并客觀的反映出環(huán)境質(zhì)量狀況，使評(píng)價(jià)結(jié)果更符合實(shí)際，更具有科學(xué)性、合理性。

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2010－2014年西安市空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)［2－4］(即各污染物的實(shí)測(cè)濃度值)。

2.2 絕對(duì)關(guān)聯(lián)度的模型建立與求解

絕對(duì)關(guān)聯(lián)度ε0i:

由此可得三種污染物的絕對(duì)關(guān)聯(lián)度為:

2.3 相對(duì)關(guān)聯(lián)度的模型的建立與求解

相對(duì)關(guān)聯(lián)度:

由此可得三種污染物的相對(duì)關(guān)聯(lián)度為:

2.4 綜合關(guān)聯(lián)度的模型建立與求解

綜合關(guān)聯(lián)度ρ0i:

其中，ω 為一個(gè)參變量，現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法中，取ω=0.5 進(jìn)行計(jì)算，由(10)式可得:

利用模糊矩陣評(píng)判法［5－6］，先得出三個(gè)環(huán)境污染指標(biāo)的權(quán)重值(表1)，以其作為綜合關(guān)聯(lián)度中的參變量，進(jìn)行計(jì)算。

表1 三種污染物的權(quán)重值

當(dāng)ω=ωi時(shí)，代入(10)式可得:

3 結(jié)果分析

由以上可得，當(dāng)綜合關(guān)聯(lián)度ρ0i中的參變量為0.5 時(shí)(ω=0.5)，ρ03＞ρ01＞ρ02，即Z3＞Z1＞Z2;當(dāng)綜合關(guān)聯(lián)度ρ0i中的參變量取各環(huán)境污染指標(biāo)的權(quán)重值ωi(i=1，2，3)時(shí)，可得結(jié)果也為ρ03＞ρ01＞ρ02，即Z3＞Z1＞Z2。由影響因素排列可知，兩種方法所得影響空氣質(zhì)量的因素都為PM10，但就其實(shí)際結(jié)果來(lái)看，當(dāng)ω= 0.5 時(shí)，ρ01，ρ02，ρ03結(jié)果相近，差距甚小，而當(dāng)ω=ωi時(shí)，ρ01，ρ02，ρ03數(shù)差明顯。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，根據(jù)近幾年來(lái)的實(shí)際環(huán)境污染源的來(lái)源，PM10在污染源中比重相當(dāng)，由此可知，取各污染物的權(quán)重值時(shí)，其結(jié)果更符合實(shí)際，更具有說(shuō)服力。

由以上分析由可知，PM10對(duì)西安市空氣污染的影響是最大的。由于城市的快速發(fā)展，西安市的汽車(chē)數(shù)量急劇增多，從而汽車(chē)尾氣排放中的可吸入顆粒物變多。故我們建議對(duì)汽車(chē)性能進(jìn)行改進(jìn)，減少PM10的排放，同時(shí)希望大家在出行時(shí)注意自身保護(hù)，多坐公交少乘車(chē)，綠色出行。其次，由于進(jìn)入冬天，供暖所燃燒的煤會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧導(dǎo)致PM10增多，所以我們?cè)诰G色出行的同時(shí)，也要減少煤等的燃燒。影響環(huán)境的因素非常多，本文僅根據(jù)大氣污染的因素以及各因素之間的變化，以及根據(jù)已有數(shù)據(jù)，采用灰色模型理論評(píng)價(jià)法，對(duì)西安的空氣質(zhì)量做出一個(gè)綜合的評(píng)價(jià)，并分析影響大氣污染的主要因素，為改善環(huán)境狀況提出合理的建議，以便于更準(zhǔn)確的做好空氣污染的防治工作。

［1］袁鷹，劉明源．淺談空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)與空氣污染指數(shù)(API)的差異［J］．廣州化工，2014，42(12):164－166．

［2］空氣污染指數(shù)［EB/OL］www．weather．gov．cn．

［3］西安市環(huán)保局網(wǎng)站［EB/OL］http://www．xaepb．gov．cn/ptl/index．html．

［4］西安每日空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)網(wǎng)站［EB/OL］．http://www．xianemc．gov．cn/sxmpcp_qt．a(chǎn)splb=%D6%CA%C1%BF%C8%D5%B1%A8．

［5］劉萌萌，竇雯虹，尚鵬超，等．空氣污染問(wèn)題的量化分析［J］．延安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，32(3):1－6．

［6］王陸軍，廖曉芬．寶雞市大氣環(huán)境質(zhì)量分析與綜合評(píng)價(jià)［J］．西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005，30(1):54－57．