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1、精品论文模糊综合评判在城市空气质量评价中的应用孟祥实 辽宁工程技术大学理学院，辽宁阜新（123000） E-mail: 摘要：本文运用模糊综合评判的方法,选取可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮和一氧化碳四项空气污染物作为评价因子,参照我国环境空气质量的等级标准,通过建立各污染物的隶 属函数和权重集,计算出各污染物的隶属度和权重分配系数,从而利用权重分配系数和单因子判别矩阵对城市空气质量等级进行判别，进而对沈阳和大连两城市空气质量进行模糊综合评判. 针对两市空气污染的特点,提出若干治理空气污染的建议.此种方法可以准确的判断出一 个城市某一天的空气质量等级，并且针对不同的因素有区别的进行加权判别。大
2、气环境是有 多种因素造成的，因此，利用模糊综合评判的方法可以科学准确的评判出空气质量等级。 关键词：隶属函数；空气质量；综合判别1. 引言环境问题是当前世界各国普遍关注的问题之一，是 21 世纪人类面临的重大挑战。在社 会的高速发展中，在人们不断的创造物质财富，精神财富的同时，人们忽略的自己赖以生存 的环境。 随着社会经济的快速发展，工业化水平的提高，人类活动对空气的污染越来越严 重。空气污染威胁着人类的日常生活，危害人体健康，给人们的工作带来不便，并影响或危 害各种生物的生存，直接或间接地损害设备、建筑物本文通过模糊综合判别的方法来监控城市的空气质量好坏，以此来给空气污染控制提供 建议和解决
3、方法。2. 城市空气质量的模糊综合评判方法及标准对空气质量进行评价时,一般将空气污染水平依次划分为优、良、轻度污染、中度污染 和重度污染., 我国目前采用的空气污染指数（API）分为五个等级，API值小于等于50， 说明空气质量为优，相当于国家空气质量一级标准；API值大于50且小于等于100，表 明空气质量良好，相当于达到国家质量二级标准；API值大于100且小于等于200，表 明空气质量为轻度污染，相当于国家空气质量三级标准；API值大于200表明空气质量 差，称之为中度污染，为国家空气质量四级标准；API大于300表明空气质量极差，已 严重污染。这种方法虽简单易懂,但其中硬性规定成分过重
4、,而且很多情况下,环境质量状况 是很难仅靠一个简单的数据就可以说明清楚的,空气污染指数法没有全面反映客观实际情况.大气环境是一个多因素耦合的复杂系统,在对其进行质量等级的评价时必须同时考虑各 种因素,进行综合的评价. 环境质量评价中“污染程度”的概念是模糊的,所以可以采用模糊综 合评判的方法,通过计算各污染水平的隶属度,得到一个区域空气污染在各程度上的比率,这 样的结果比较接近客观实际水平,准确度也比较高.2.1 空气质量因子根据我国空气污染的特点,选取空气质量评价的四项主要的污染物:可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳（CO）1。据此建立城市空气质量评价
5、因子集为： = PM 10 , SO2 , NO2 , CO- 1 -2.2 空气质量评价因素中华人民共和国国家环境质量标准中环境空气质量标准( GB3095-1996) 2 把空气质量 分为三级,具体如表1 :表1 各项污染物的浓度限值污染物名称取值方式浓度限值/ (mg m-3 )一级标准A二级标准B三级标准C可吸入颗粒物 X 1日平均0.050.150.25二氧化硫 X 2 日平均 0.05 0.15 0.25 二氧化氮 X 3日平均0.080.120.12 一氧化碳 X 4 日平均 4.00 4.00 6.002.3 空气质量等级的隶属函数根据表1 中3 种污染物的三级标准,采用中值法
6、3 分别对各污染物的3个级别建立隶属 函数。2.3.1 可吸入颗粒物隶属函数一级 A二级 B三级 C10.050.150.25可吸入颗粒物 X 1图1 可吸入颗粒物隶属函数A11 ( x ) = xx 0.05+ 1.5 0.10.05 x 0.15 x 0.1 0.5 B ( x1) = 0.05 x 0.15 x 0.1 x+ 2.50.15 x 0.25= C ( x1) 0.11 1.50.15 x 0.25x 0.252.3.2 二氧化硫隶属函数一级 A二级 B三级 C10.050.150.25二氧化硫 X 2A21 ( x ) = 图 2 二氧化硫隶属函数x 0.05x+ 1.5
7、0.10.05 x 0.15 x 0.1 0.5 B ( x2) = 0.05 x 0.15 x 0.1+ 2.50.15 x 0.25 x 1.5=0.15 x 0.25 C ( x2) 0.11x 0.252.3.3 二氧化氮隶属函数一级 A二级 B 、三级 C10.080.12二氧化氮 X 3图 3 二氧化氮隶属函数A31 ( x ) = xx 0.08+ 3 0.040.08 x 0.12 x= = 20.08 x 0.12 B ( x3) C ( x3) 0.041x 0.122.3.4 一氧化碳隶属函数一级 A 、二级 B三级 C14.006.00一氧化碳 X 4图 4 一氧化碳隶
8、属函数A41 ( x ) = xx 4.00+ 3 24.00 x 6.00= B ( x4) =2.4 单因子模糊评价矩阵 C ( x4) x 2 214.00 x 6.00x 6.00沈阳和大连两市 2008 年 8 月份某一天的四项污染物监测数据。具体如表 2，表 3：表 2 沈阳 2008 年 8 月份某一天的四项污染物监测数据可吸入颗粒物二氧化硫二氧化氮一氧化碳取值方式浓度单位0.1180.0540.0372.21日平均mg / m3表 3 大连 2008 年 8 月份某一天的四项污染物监测数据可吸入颗粒物二氧化硫二氧化氮一氧化碳取值方式浓度单位0.0850.0520.0320.48
9、日平均mg / m3将监测数据带入隶属函数，计算得到两个城市四种污染物的隶属度分别是沈阳：可吸入颗粒物： A (0.118) = 0.32 B (0.118) = 0.68 B (0.118) = 0二氧化硫： A (0.054) = 0.96二氧化氮： A (0.037) = 1 B (0.054) = 0.04 B (0.037) = 0 C (0.054) = 0 C (0.037) = 0一氧化碳： A (2.21) = 1 B (2.21) = 0 C (2.21) = 0大连：可吸入颗粒物： A (0.085) = 0.65 B (0.085) = 0.35 B (0.085) =
10、 0二氧化硫： A (0.052) = 0.98二氧化氮： A (0.032) = 1 B (0.052) = 0.02 B (0.032) = 0 C (0.052) = 0 C (0.032) = 0一氧化碳： A (0.48) = 1 B (0.48) = 0 C (0.48) = 0因此得到沈阳和大连的单因子评价矩阵 0.32 0.960.680 0.040 0.65 0.980.350 0.020 R 沈阳 = 1100 00 R 大连 = 1100 00 2.5 权重矩阵由于可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳对空气污染的影响程度不同,所以 它们有不同的权重沈阳市各项污染物的
11、权重集为 A 沈阳大连市各项污染物的权重集为 A 大连2.6 模糊综合评判对两市的空气质量进行模糊综合判别4=（ 0 . 35 ，0 . 27 ，0 . 24 ，0 . 14 ）=（ 0 . 25 ，0 . 24 ，0 . 34 ，0 . 17 ）B 沈阳= A 沈阳 0 .32o R 沈阳 =（0 .35 ，0 .27 ，0 .24 ，0 .14） 0 .960 .680 .040 0 = (0 .32 ，0，35 ，0 ) 100 100 B 大连= A 大连 0 .65o R 大连 =（0 .25 ，0 .24 ，0 .34 ，0 .17 ） 0 .980 .350 .020 0 = (
12、0 .34 ，0 .25 ，0 )3. 对判别结果的分析 100 100 由以上计算,沈阳市空气环境质量有32%属于一级水平;35%属于二级水平;0%属于三级 水平. 由此,沈阳市此日空气质量对应二级水平的隶属度最大,故定为二级水平,即空气质量为 良.大连市空气环境质量有34%属于一级水平;25%属于二级水平;0%属于三级水平. 由此,大 连市此日空气质量对应一级水平的隶属度最大,故定为一级水平,即空气质量为优.4. 对两市空气污染治理的建议沈阳市是一个长期以工业为主导的老工业基地,但最近几年环保力度加大使得城市空气 质量有很大提高。大连市是海滨城市，城市空气流动性好，加之环境保护工作到位，使得空 气质量好。提高空气质量需要做
