平顶山市大气环境质量.doc

基于共原点灰色聚类法的平顶山市大气环境质量研究摘要文章对2002-2009年平顶市主耍污染因子（S02、N02、PM10）的年变化趋势进行 统计分析，根据改进后的大气环境质量标准利用共原点灰色聚类法评价模型对各年大 气环境质量状况做出合理的综合评价，结果显示平顶III市空气质量为安全级并由各 污染因子的权重判断出可吸入颗粒物（PM为平顶山市大气质量的主要制约因子，而 二氧化硫（SO2）的权重逐步上升关键词：共原点灰色聚类法，大气环境质量，平顶山市Research of the Atmospheric environment qualitybased on origin grey clustering method inPingdingshan cityThe paper analyses the trends of the main pollution factors (SO2, NO2, PM 10) from 2002-2009 In Pingdingshan，According to the improved air quality standards and gray clustering method, to make a reasonable evaluation for each year’s air quality, which show that the air quality of Pingdingshan is security. And under the the main pollution factors1 weight it can conclude that PM 10 is the main constraint factor，while the weight of SO2 continue to increase.Key Words： origin grey clustering，air quality，Pingdingshan City目录1 弓 IW 12研宄区地理气候概况 13平顶山市主要大气污染物变化趋势分析 24共原点灰色聚类模型计算方法[6] 34.1确定功效函数 34.2计算权系数Wjk 44.3计算聚类系数Aik 44.4构造聚类向量A:和确定最终污染等级 45平顶山市大气环境质量综合评价 45.1数据来源 45. 2评价标准的界定 55.3功效函数计算 55. 4计算权系数 65.5计算聚类系数并确定最终类别 76结果分析 77措施建议 87. 1依靠科技提高技术水平 87.2调整工业布局 87.3加强机动车尾气的监管 87.4搞好城市绿化 87.5加强环境管理，加大执法力度，控制新污染源 88鱗i吾 9参考文献 91引言长期以来，我国的能源结构以煤炭为主，各主要城市燃煤比重在整个能源结构中 一般占80%以上，很多己经超过90%，加之城市居民家庭小炉灶直接低空排放，产生 了人量的烟尘、二氧化硫等污染物，导致严重的煤烟型人气污染。

同时，迅速的城市 化伴随机动车数量的快速增长，在一些大、中城市还出现了严重的机动车尾气污染 因此，如何改善城市大气环境质量日益成为专家和学者们关注的热点问题H前，大气环境质量评价多采用综合指数法、层次分析法、灰色聚类模糊综合评 判法和灰色系统法等［］2］灰色系统法是在模糊数学理论的基础上进一步发展起来的， 该方法既注意到模糊性，又充分利用了白化信息，因此在人气环境评价中得到丫广泛 的应用但是它受到关联系数两级差的影响，评价价值趋于均化，分辨率较低，不易 IX分两级别间的差异［3_4］而共原点灰色聚类分析法，将传统灰色聚类法中聚类函数的 确定，由分段、分斜率计算，改为共原点、分段计算，从而使整个计算过程更为简便、 合理，体现出灰色系统的特点，更充分地利用了已知信息，使评价结果更为客观、准 确［5］平顶山市是以矿产资源为基础发展起来的工矿业城市，能源工业在产业结构中占 优势地位，煤炭消耗量、“三废”排放量巨大，环境污染日趋严重，这极大地制约着平 顶山市可持续发展能力和和谐社会的建立本文以平顶山市区2002 -2009年的大气常 规监测数据为基础，分析市区当前空气环境质量状况，探讨其污染特征，并据此提出 防止措施。

2研究区概况平顶山市位于河南省中南部，地理坐标介于东经112 42〜113 37，北纬33 20〜34 01之间，总面积为7882km2该区地处豫丙山地向豫东平原的过渡地带，地 势西高东低，在市区基本形成北西南三面环山或土丘，东部平坦幵阔的箕型地貌，不 利于大气污染物的扩散，从而对市区大气环境保护工作造成不利影响本区地处秦岭- 淮河以北，属暖温带季风气候，光照充足，四季分明，春秋温和，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨多年平均相对湿度68. 55%，年平均风速1. 8m/s,取大风速2. 4m/s风向 以偏东、西北、东北风最多，静风频次较高，因而不利于环境空气的扩散根据全省 2006年〜2007年进行的森林资源二类清查，全市现有林业用地364. 4万亩，全市森林 覆盖率24. 98%，林木覆盖率26. 89%,活立木蓄积697. 8万立方米林业为改善生态 环境、建设生态文明、全而构建和谐社会作出了重要贡献平顶山是我国北方一个因煤而建、以煤而兴的新兴工业城市目前已建成以能源 原材料工业为主体，以煤炭、电力、钢铁、纺织为支柱、化工、机电、建材、食品工 业等综合发展的新兴工业城市现有规模以上工业企业739家，其中大中型工业企业 60家，上市公司3家。

具有河南省最大的煤炭生产企业、新型干法水泥生产企业和世 界最大的帘子布生产企业，是全国最大的特宽特厚钢板科研生产基地由于平顶山市区的能源构成以煤为主，这就决定了平顶山市区的污染为典型的煤 烟型大气污染平顶山市区年均烟尘排放量达31876. 5t，是主要的大气污染污染源 虽然平顶山的煤炭含硫量较低，但仅在2006年工业二氧化硫排放量就高达100250t, 因此，对二氧化硫产生的污染应引起足够的重视同时随着市区交通车辆的增加，氮 氧化物的排放量也呈上升趋势，由此造成的污染也应引起足够的重视3平顶山市主要大气污染物变化趋势分析10010.1900.1600.130OJOO0.0700,0402002 2003 2004 2005 2006 2007 2038 2009根据平顶山市2002-2009年度二氧化硫(S02)、二氧化氮(N02)和可吸入颗粒物 的监测结果，统计各主要污染物的年平均浓度，绘制曲线图1如下：■ SO2—A—N02X PM10年份如图所示，2002-2009年期间S02的平均值超出国家大气污染环境质量二级标准 1.67%, 2007年超标率最高为23. 33%.市区的S02浓度总体下降趋势不大，这与平顶 山市的耗煤量有较大的关系。

近八年N02的浓度值均符合国家大气环境质量二级标准自2005年后，N02浓度值呈缓慢上升的趋势，最高值为0.051nig/ni3,这与经济的增长带 来机动车数量的增加，而机动车排放的尾气没有得到很好的治理有关上图显示， 2002-2009年间,PMIQ年平均值仅在2008年和2009年符合国家大气环境质量二级标准, 2004年超标率为0. 7%,而之后呈逐年下降趋势与近年来连续实施的“蓝天工程”和 创建园林卫生城市有很大的关系，烟尘去除率和粉尘回收率由2002年的97. 7%和93. 2% 上升到2006年的烟尘去除率98. 5%,粉尘回收率94. 7%,从而在一定程度上改善丫大 气质量4共原点灰色聚类模型计算方法[6]传统的灰色聚类使用分段、分斜率的方法来计算聚类函数，而共原点灰色聚类分 析法是用共原点的方式来确定功效函数的当污染因子与评价等级确定后，以各评价 等级标准值为中心，向两侧进行模糊扩展，且左侧共原点(即零点)，以此来最后区别 各聚类元素在其聚类指标下的所属污染类别^4.1确定功效函数在被评价区域内选去n个污染物作为污染指标项，以j=l，2，"m表示；选取m个 评价等级以k表示，共m级，k=l，2…m;选取h个评价对象，以i=l，2…h表示。

其具 体功效函数有如下三种形式：(1)当k=l吋1Xg [0, 2jk]ajk • (2 A jk_Xj)Xe [Ajkj 2 A jk]⑴0Xg [2 乂 jk， 1当 k=2, 3，•••m--1时a.jk • XjXg [0, AjkJajk . (2 X jk_Xj)Xg [ A jk, 2 a jk]⑵0Xg [2 乂 jk， ]当k=m时Yjk (X)=-⑵X-Y.jk ⑴⑶ajk • XjXg [0, Ajk]Yjk (X)= ⑶1 Xg [2 Ajkt 1式中：2jk—一种污染物第k级标准值；ajk——功效函数系数，由点(0，0)及点0)来确定；Xj—一第j种污染物的监测值；Y.jk (X) —一X,所对应的功效函数值4.2计算权系数Wjk/I；1 /1又;1 ⑷7=1该式可反映出，污染物各污染等级要求越严格(即Ajk值越低)，污染物危害越大， (即在很低的浓度下就可以造成污染)则所赋权重越人的特点，因此是比较合理的4.3计算聚类系数Aik聚类系数Aik由下式求得：Aik= wjk .Y-“x) (5)4.4构造聚类向量A：和确定最终污染等级聚类向量A:由下式求得：/={ A", Ai2，…，Aic} (6)在X中找出最大元素Aik，Aik=max{ Aik } o从Aik中判断出，该聚类元素属于第k级 污染，从而完成了整个分析过程。

5平顶山市大气环境质量综合评价5.1数据来源选取平顶III市2002-2009年的人气环境质量监测数据作为评价对象（h=8），污染 物指标集合为x= {SO2、NO2、PMlo} （n:3），其具体监测数据见表1.表1平顶山市2002-2009年各污染物的年平均浓度值（mg/m3）年份SO2no2PM1020020. 0540. 0420. 19120030. 0650. 0420. 15420040. 0700. 0490. 17420050. 0670.0430. 14720060.0580.0450. 142年份SO2no2PM1020070. 0740. 050. 11620080.0550.0510.09720090. 0450. 0460. 096注：数据来源于平顶山市环境质量公报5.2评价标准的界定依据《环境空气质量标准》（GB3095-1996）中有关规定，平顶山市应执行二级标 准但由于国家环境质量标准仅分成了三级，不利于大气评价结果发挥警报功能因 此本文从大气环境评价角度出发，对国家环境质量标准进行补充，共分为五级［w］表2大气环境质量评价标准浓度限值（mg/m3）污染物取值时间I级（理想级）II级（良好级）m级（安全级）IV级（污染级）V级（重污染级）so2年均值0.020.040.060. 100.25no2年均值0.040.060.080.080. 12PM10年均值0.040.07。