（陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，陜西西安市，710100）阮 幸

西安地處關(guān)中平原中部，北瀕渭河，南依秦嶺，八水潤(rùn)長(zhǎng)安，是世界著名的五大歷史古都之一，也是國(guó)家實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)建設(shè)和“一帶一路”建設(shè)的重點(diǎn)地區(qū)，發(fā)展?jié)摿Ψ浅４?。但是西安市大氣環(huán)境污染比較嚴(yán)重，一定程度上影響了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。本文選取西安市主要的大氣污染物SO2、NO2、PM10作為評(píng)價(jià)因子，以2016～2020年SO2、NO2、PM10的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)其平均濃度變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，并運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)模型對(duì)西安市大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1 大氣環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法的選擇

大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法有多種，如主成份分析法、綜合指數(shù)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等。我國(guó)很多城市和地區(qū)普遍采用的是各種指數(shù)評(píng)價(jià)方法[1]。該類(lèi)評(píng)價(jià)方法屬于一種相對(duì)的評(píng)價(jià)方法，忽略了濃度值間的統(tǒng)計(jì)差異性，對(duì)比性不強(qiáng)，未能十分完善地反映環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣[2]，由于介入主觀因素過(guò)多，失去了對(duì)環(huán)境質(zhì)量結(jié)構(gòu)客觀性的準(zhǔn)確反應(yīng)，評(píng)價(jià)結(jié)論是抽象的描述性結(jié)論，社會(huì)公眾難于理解，削弱了評(píng)價(jià)結(jié)論的社會(huì)可接受性。

模糊綜合評(píng)價(jià)法，考慮了空氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)隸屬度來(lái)描述大氣污染狀況，通過(guò)權(quán)重來(lái)表現(xiàn)各項(xiàng)參數(shù)在總體污染中的作用差異，充分體現(xiàn)了大氣環(huán)境系統(tǒng)中各因素間的不確定性、隨機(jī)性、模糊性，能有效地解決評(píng)價(jià)邊界模糊和監(jiān)測(cè)誤差對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響[3]。該方法評(píng)價(jià)結(jié)果綜合客觀，不僅考慮到污染因子的綜合作用，而且還考慮到高濃度污染因子的作用，結(jié)果不僅能反映大氣污染級(jí)別，還反映各種污染物的隸屬情況。因此為了使評(píng)價(jià)結(jié)果更合理、可信，符合實(shí)際，本文采用模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法。

2 西安市模糊綜合評(píng)價(jià)

2.1 評(píng)價(jià)因子的選擇

根據(jù)西安市結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工業(yè)布局，選擇SO2、NO2、PM10作為該區(qū)域大氣環(huán)境評(píng)價(jià)因子集U[4]。根據(jù)具體監(jiān)測(cè)值[5]作出主要污染物濃度變化趨勢(shì)圖見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 2016～2020年SO2、NO2、PM10年際變化趨勢(shì)

圖2 2016～2020年SO2、NO2、PM10月際變化

2.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及等級(jí)的確定

根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—2012）的規(guī)定，見(jiàn)表1，建立2級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)V=｛一級(jí)，二級(jí)｝。

表1 大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)污染物濃度標(biāo)準(zhǔn)

2.3 確定權(quán)重集

由于SO2、NO2、PM10對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量的影響程度不同，為了突出各年主要污染物在評(píng)價(jià)中的作用，采用大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中普遍使用的超標(biāo)加權(quán)法來(lái)計(jì)算各污染因子的權(quán)重，計(jì)算公式如下：

其中，uij為各污染因子的監(jiān)測(cè)濃度值，vi取評(píng)價(jià)因子i的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的算術(shù)平均值，bij為2015～2019年第j年第i種污染物的權(quán)重系數(shù)。由各因子的權(quán)重系數(shù)構(gòu)成權(quán)重系數(shù)集B=｛bij｝[7]。

2.4 模糊綜合計(jì)算

由三種大氣污染物的權(quán)重與對(duì)應(yīng)的單因子評(píng)價(jià)矩陣進(jìn)行模糊矩陣計(jì)算，A=B?R，即利用“∧，∨”算子（先取小后取大的方法）進(jìn)行模糊矩陣復(fù)合運(yùn)算。按照最大隸屬度原則確定各年的大氣環(huán)境質(zhì)量所屬級(jí)別，當(dāng)出現(xiàn)最大值有兩個(gè)的情況時(shí)，要考慮次大值貼近哪個(gè)，最終結(jié)論應(yīng)取偏向次大值的那個(gè)評(píng)語(yǔ)[8]。結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 大氣環(huán)境各污染因子權(quán)重及其質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

3 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

由圖1可以看出，SO2年平均濃度在2016年達(dá)到最大，為20μg/m3，濃度一直在逐年減小，其中2018年、2019年減幅較大，分別比上年度下降了21.1%、40.0%。NO2年平均濃度呈先上升后下降的變化趨勢(shì)平穩(wěn)變化。PM10年平均濃度呈逐年下降趨勢(shì)。SO2年平均濃度符合國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，PM10、NO2年平均濃度均超標(biāo)。

由圖2可見(jiàn)，SO2、NO2、PM10總的變化趨勢(shì)基本一致，即夏季濃度較低，冬季濃度較高，呈寬“U”型。SO2、NO2濃度各月平均濃度差異不大，呈較平滑曲線變化。PM10全年各月濃度均高于SO2和NO2，污染比較嚴(yán)重。

由表2各因子的權(quán)重系數(shù)可以看出，西安市2016～2020年大氣環(huán)境主要污染因子的主次順序基本為：SO2＜NO2＜PM10。即影響西安市空氣質(zhì)量的主要污染物因子是PM10。西安市大氣環(huán)境質(zhì)量在逐年變好，各年份均達(dá)到二級(jí)水平，隸屬度上下浮動(dòng)，2016年二級(jí)隸屬度比重最大，說(shuō)明西安市大氣污染仍然比較嚴(yán)重，提高大氣環(huán)境質(zhì)量，仍是當(dāng)務(wù)之急。也能看出近年來(lái)西安市政府在治污減霾，鍋爐煤改氣方面做了大量切實(shí)有效的工作來(lái)改善大氣環(huán)境質(zhì)量。

4 西安市空氣污染原因分析

4.1 氣象地形因素的影響

氣象、地形因素在空氣污染的形成中起著重要的作用。西安地處西北黃土高原的特殊地理位置—關(guān)中盆地，受大陸性季風(fēng)氣候影響產(chǎn)生大量自然塵和外來(lái)塵。尤其是冬天，空氣干燥、地表植被稀少，氣象條件不利于污染物擴(kuò)散，更易導(dǎo)致可吸入顆粒物超標(biāo)。此外，西安正處于加速建設(shè)期，大量建筑工地和建設(shè)用地產(chǎn)生的揚(yáng)塵也不容忽視，給大氣環(huán)境造成很大的壓力。

4.2 交通因素的影響

隨著西安市經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人才引進(jìn)政策開(kāi)放，居民生活水平的提高，道路交通也變的日益繁忙。機(jī)動(dòng)車(chē)輛數(shù)量急劇增加，使得機(jī)動(dòng)車(chē)輛尾氣排放越來(lái)越多，NO2污染越來(lái)越嚴(yán)重，同時(shí)產(chǎn)生的交通揚(yáng)塵也是可吸入顆粒物的主要來(lái)源，并且隨著車(chē)流量的不斷增加，交通揚(yáng)塵變得更為細(xì)小，更易擴(kuò)散，很大程度上增加了可吸入顆粒物的濃度。

4.3 能源結(jié)構(gòu)因素的影響

大氣中的SO2有90%是煤炭造成的，而西安正是一個(gè)以燃煤為主的煤煙污染性城市。雖然政府加快煤改氣政策的推進(jìn)，也取得了不錯(cuò)的成績(jī)，大氣環(huán)境有明顯的好轉(zhuǎn)，但冬季采暖期，供熱、供氣壓力不斷增大，鍋爐燃燒排放大量含SO2、NO2、PM10的廢氣，排放量遠(yuǎn)超夏季，也加重大氣污染，使得NO2、PM10濃度出現(xiàn)些許反彈。

5 結(jié)論

綜上所述，西安市近幾年大氣環(huán)境質(zhì)量在逐年變好，基本達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，SO2、PM10、NO2均有所控制。盡管對(duì)PM10的治理成效顯著，但其濃度依然超標(biāo)，權(quán)重依然最大，是對(duì)大氣污染貢獻(xiàn)最大的污染物。鑒于此，西安市在今后工作中應(yīng)將控制PM10作為重點(diǎn)工作，同時(shí)加強(qiáng)、加大機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的監(jiān)管和治理力度。采用科學(xué)的舉措，如調(diào)整能源結(jié)構(gòu)[9]，實(shí)施清潔生產(chǎn)等，繼續(xù)致力于實(shí)施“藍(lán)天工程”，進(jìn)一步完善西安市的大氣環(huán)境質(zhì)量。