尚海龍，羅貴梅，潘秀菊，段蘇勇，楊 勝，吳幫德，辜華清

(1凱里學院 旅游學院，貴州 凱里 556011；2貴州省黃平民族中學，貴州 黃平 556100)

大氣環(huán)境質量是影響一個地區(qū)生態(tài)環(huán)境質量整體性的重要指標，大氣環(huán)境的改善對于提高地區(qū)生態(tài)環(huán)境效益具有重要意義。大氣環(huán)境質量綜合評價是在國家大氣環(huán)境質量分級標準體系下，采用選定的方法確定某一地域的大氣環(huán)境質量的標準等級[1]。目前，大部分學者主要運用層次分析法[2-3]、灰色聚類關聯分析法[4-5]、模糊綜合評價法[6-8]等進行大氣環(huán)境質量評價，其中模糊綜合評價法應用較廣。陸婷等[9]運用模糊綜合評價法構建了京津冀地區(qū)大氣污染治理力度考核評定模型，對京津冀八個城市進行排名，并驗證了京津冀環(huán)保部門建立執(zhí)法聯動機制的必要性；矯立軍等[10]通過模糊綜合評價法對京津冀大氣環(huán)境承載力進行研究，并針對實證結果提出相應的對策；張春娜等[11]運用模糊數學方法對唐山市大氣環(huán)境質量進行評價，得出了大氣環(huán)境質量為輕度污染的結論?？v覽以上研究，其評價結果較其他研究方法更為客觀與接近實況，且為后續(xù)相關研究提供了理論方法與實踐指導。因此，本文運用模糊綜合評價法來對黎平縣大氣環(huán)境質量進行綜合評價，從而客觀確定大氣環(huán)境質量水平等級，以期為改善與保護大氣環(huán)境提供一定參考。

黎平縣位于東經108°31′～109°31′，北緯25°41′～26°08′，地處黔、湘、桂三省(區(qū))交界及云貴高原向江南丘陵過渡地區(qū)，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年平均氣溫16 ℃左右。2018年空氣質量綜合指數2.77，AQI優(yōu)良天數比例為98.31%，SO2、NO2與CO濃度分別為12 μg/m3、9 μg/m3與1.1 mg/m3。

1 評價指標構建

國家規(guī)定的環(huán)境質量標準，主要是針對同一時空環(huán)境所允許的污染物容量，并根據該標準進行控制污染與改善環(huán)境，將環(huán)境質量保護規(guī)劃納入經濟社會發(fā)展范疇。根據《環(huán)境空氣質量標準》將大氣環(huán)境質量劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級，然而這個等級劃分只規(guī)定了各污染物的濃度限值，由于不同污染標準級別間各指標限量跨度較大，并沒有對污染物的單因子權重和綜合評價權重做規(guī)定[11]。因此，運用該標準對大氣環(huán)境質量進行的綜合評價，可能會有一些誤差。根據國家環(huán)?？偩诸C發(fā)的《環(huán)境空氣質量監(jiān)測規(guī)范》附件一[12]，本文選取了SO2、NO2以及PM10作為主要評價因子(表1[11])，運用模糊綜合評價法對黎平縣大氣環(huán)境質量進行評價，以期為大氣環(huán)境質量預測和保護提供有益參考。

表1 大氣環(huán)境質量評價標準Tab.1 Evaluation standards of atmospheric environment quality

2 評價方法與數據來源

2.1 大氣環(huán)境主要污染物的隸屬度函數

本研究通過運用污染物的測量值和各級污染物的評價標準測算污染物對應的污染等級的隸屬度。隸屬度函數主要包括高斯隸屬度函數、降半階隸屬度函數以及三角隸屬度函數等。在此運用降半階隸屬度函數，可以用j表示污染的等級，j=1，2，…，n；用xi表示環(huán)境要素的第i種污染物的測量值；用Sij表示第i種污染物的第j級標準；用rij表示第i種污染物對應的第j級隸屬度[11]。隸屬度具體測算公式如下：

當j=1時，大氣環(huán)境質量為Ⅰ級，數學表達式為：

(1)

當j=2，3時，大氣環(huán)境質量為Ⅱ、Ⅲ級，數學表達式為：

(2)

當j=4時，大氣環(huán)境質量為Ⅳ級，數學表達式為：

(3)

2.2 模糊關系矩陣

建立模糊關系的方法，須用全部污染物指標建立一個m×n的隸屬度矩陣。本研究中設污染物項目數m=3、大氣環(huán)境質量標準n=4，就成功得到了一個第i年的3×4的隸屬度矩陣Rij。

2.3 權重模糊矩陣

賦權方法在模糊綜合評價中可以分為主觀賦權法和標準賦權法兩大類型。超標倍數法作為主觀賦權方法之一，運用此方法能夠將權值全部統一化，不但突出了環(huán)境質量評價中主要污染物所產生的作用，而且考慮到不同污染物標準值的差異，使計算更為快捷簡便[11]。其測算數學表達式如式(4)所示。

(4)

式中：wi為污染物i的權重值；Si為第i種污染物3個類別標準的平均值；xi為污染物i的實際濃度值。

2.4 確定模糊綜合評價矩陣

模糊評價結果矩陣是一個一維向量，它包含n個元素，根據隸屬度原則可以從結果矩陣中得到評價對象的污染等級，使得結果矩陣的n個元素與n個污染等級之間一一對應，同時可知結果矩陣的n個元素中的每一個元素的參數值，對應的評價對象污染等級可進行對應判定[11]。本文采用此方法，以獲取綜合評價結果矩陣Rij，準確判斷某年的污染等級，以便對評價對象做出更科學的評價結果。

2.5 數據來源

研究區(qū)2010—2018年影響大氣環(huán)境質量主要評價因子的原始數據(表2)來源于黔東南州人民政府網站。

表2 黎平縣污染物年均濃度Tab.2 Annual average concentration of pollutants in Liping County

3 結果與分析

3.1 環(huán)境質量的模糊關系矩陣

建立模糊關系矩陣。以2010年的數據為例，建立隸屬度矩陣式(5)。由式(5)可見，2010年黎平縣大氣污染物中的污染物濃度均為一級，SO2、NO2、PM10的濃度分別是77.5%、80%、87%。將表2中的數據，代入隸屬度函數(式1-3)進行測算，可建立模糊隸屬矩陣(表3)。據表3，SO2在2013年污染程度為中度，2014年污染程度為輕度，2010—2012年和2015—2018年均為清潔；NO2研究時段均屬清潔，而PM10在2010—2013年為輕度污染，2014—2018年為清潔，其輕度污染的隸屬度分別為0.133，0.667，0.967，0.74，0.4，0.083，0.2，0.05，0.015。此反映出，PM10隸屬度在研究時段呈顯波浪式降低趨勢。

(5)

表3 黎平縣大氣污染隸屬度Tab.3 Subordination degree of air pollution in Liping County

續(xù)表3

年份項目隸屬度ⅠⅡⅢⅣ2018年SO21000NO21000PM100.8500.15000

3.2 權重模糊矩陣

根據式(4)，得出2010—2018年黎平縣大氣環(huán)境質量的權重，并對wi進行歸一化處理得到一個1×3的權重值矩陣A，具體結果如表4所示。據表4分析，結果發(fā)現2014年影響黎平縣大氣質量的主要污染物因子是SO2，2010—2013年和2015—2018年影響黎平縣大氣環(huán)境的主要污染物因子是PM10，其權重分別為0.361，0.584，0.642，0.74，0.403，0.598，0.514，0.561，0.605。究其原因主要是黎平縣大氣環(huán)境質量受到施工及運輸揚塵、燃煤煙氣污染源交通源粉、冶煉塵、建材塵等影響較大。因此，要保持黎平縣空氣環(huán)境質量的優(yōu)良狀態(tài)，須強化大氣環(huán)境治理，并不斷完善保護政策。

表4 單項污染因子權重Tab.4 Weight of single pollution factor

3.3 模糊綜合評價矩陣

根據模糊綜合評價矩陣對單項污染因子權重進行計算(表5)。綜合評價結果表明，黎平縣的空氣質量2010年屬于清潔，2011—2014年為輕度污染，2015—2018年為清潔。2010—2012年輕度污染權重指數呈上升趨勢，2013—2018年呈下降趨勢?？傮w來講，研究時段黎平空氣環(huán)境質量趨向清潔發(fā)展。

表5 模糊綜合評價結果Tab.5 Results of fuzzy comprehensive evaluation

4 結果及分析

本文在參照國家大氣環(huán)境質量標準的基礎上，選取SO2、NO2、PM10作為評價因子，運用模糊數學方法對黎平縣大氣環(huán)境質量進行定量綜合評價，得出以下結論：

1)2014年影響黎平縣大氣環(huán)境質量的主要污染物因子是SO2，2010—2013年和2015—2015年影響黎平縣大氣環(huán)境質量的主要污染物因子是PM10，其權重分別為0.361，0.584，0.642，0.74，0.403，0.598，0.514，0.561，0.605。

2)模糊綜合評價結果表明黎平縣的空氣質量2010年屬于清潔，2011—2014年為輕度污染，2015—2018年為清潔。2010—2012年污染權重指數呈上升趨勢，2013—2018年呈下降趨勢，反映出黎平空氣環(huán)境質量趨向清潔方向發(fā)展。

黎平縣環(huán)境空氣質量主要受施工及運輸揚塵、燃煤煙氣污染源交通源粉、冶煉塵、建材塵等影響。因此，要強化環(huán)境空氣質量實時監(jiān)控，著力在建筑揚塵、能源污染與工業(yè)污染等方面上加大整治力度，并確保綜合整治工作有效實施。