1、 环境空气质量研究综述 11级环境工程 颜廷文 2011214059 目录1234引言国内外研究现状与发展动态 预测及影响因子分析的常规方法小结与展望引言PM2.5将空气质量问题推向风口浪尖 2011年深秋入冬时节，北京等城市连续遭遇大雾弥漫大雾弥漫天气，引发网民对空气质量的担忧。细颗粒物PMPM2.52.5也由此进入公众视野，成为网络微博和媒体热议话题。空气污染各大城市关注的焦点引言Your Text here经济快经济快速发展速发展城市建城市建设工程设工程规模扩规模扩大大大气污大气污染物排染物排放增加放增加空气质量空气质量遇严峻挑遇严峻挑战战 国际标准化组织（ISO）对空气污染的定义 空气
2、污染通常是指由于人类活动人类活动和自然过程自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度浓度，达到了足够的时间时间并因此而危害了人体人体的舒适、健康和福利或危害了环境环境的现象。”我国自20世纪80年代以来，环境压力就开始明显增大，长期积累的环境风险也逐渐显现，一些大中城市的空气质量呈恶化恶化的趋势。近年来，我国采取了一系列措施进行空气污染防治防治工作，但目前全国仍有约五分之一的城市空气污染严重，重点城市中有三分之一以上空气质量达不到二级标准，大气污染源和环境污染物不断增加增加，污染范围也在扩大扩大。引言 城市人口对生活环境的要求以及环保意识变得越来越强烈强烈，空气质量直接影响着人们的各种活
3、动和身体健康，改善改善环境质量、控制大气污染的呼声日益高涨。研究城市空气质量现状及污染变化特征、从而预测未来发展趋势，有利于更好的进行空气污染的预防预防。根据预测采取相应的限制限制减排措施，避免避免可能的更加严重污染造成的损失，分析分析影响城市空气质量的系列因素，对城市空气环境管理和综合防治提供一定的依据依据。降低降低污染、利用人为控制控制来改善和保护环境，这对治理城市的空气环境有十分重要的意义。引言 空气质量评价研究进展 空气质量的综合评价是确定确定、说明说明和预测预测一定区域范围内空气环境对人体健康、生态系统和环境的影响程度，是对空气质素的优劣进行定性定性和定量定量的评述和分级。目前，对空
4、气质量评价的方法在国内外已经有了很多的探讨。近年来，空气质量评价方法的发展趋势是多元化多元化、综综合化合化的，研究者常采用多种方法进行对比对比分析或将几种方式结合结合运用。由此可见，空气质量评价现在已经不仅仅停留在理论研究阶段，在现实运用现实运用中也有了长足的进步，很多国家把新型的方法应用在环境管理体系中，为环境决策者提供指导意见。国内外研究现状与发展动态 国内外研究现状与发展动态NehaNeha KhannaKhanna在在20002000年时年时提出利用多种污染物的提出利用多种污染物的综合评判给出综合评判给出空气污染指数（空气污染指数（APIAPI）体系）体系 我国的研究者也常采用我国的研
5、究者也常采用模糊综合评价模型模糊综合评价模型我国学者建立了附加价值评估体系我国学者建立了附加价值评估体系研究和评价了普通人愿意为研究和评价了普通人愿意为提高空气质量状况而支付的价值提高空气质量状况而支付的价值杨晓华等给出了物元分析法，杨晓华等给出了物元分析法，并指出这是一种并指出这是一种解决不相容问题的解决不相容问题的简便有效的评价方法简便有效的评价方法 美国最早进行空气质量评价美国最早进行空气质量评价 格林大气污染综合指数格林大气污染综合指数 国外学者还常采用国外学者还常采用空气动力学模型进行大气质量管理空气动力学模型进行大气质量管理 空气质量评价空气质量评价空气质量预测研究进展 随着经济的
6、高速发展以及空气污染的日趋严重，从上世纪60年代起，为了更好的防治城市空气污染，预防污染事件发生，人们迫切的需要了解了解空气污染的影响影响及变化趋变化趋势势，空气质量预测方法预测方法的研究以及空气污染预报污染预报工作也开始逐渐被人们所重视。对于空气质量预测方法的研究，近些年来也在被各国学者不断的创新，预测趋势是多元化多元化发展，多种方式多种方式结合和补充。我国学者对空气质量预测方法的研究也集中在神经网络、灰色系统等方面。空气质量预测的方法正在向多方向多方向发展，学者们已经在充分考虑各种情况下的预测精度和准度，并不断的对现有方法进行着创新工作。国内外研究现状与发展动态国内外研究现状与发展动态19
7、881988年日本年日本对氮氧化物进行每日预报对氮氧化物进行每日预报 我国我国8080年代以年代以SOSO2 2为主预测为主预测9090年代末展开了空年代末展开了空气质量周报、日报气质量周报、日报Patricio PerezPatricio Perez等发等发展了综合人工神经网展了综合人工神经网络模型，用来预测智络模型，用来预测智利圣地亚哥利圣地亚哥PMPM1010的日的日均浓度最大值均浓度最大值 Elias Elias KalapanidasKalapanidas等等探讨了希腊雅典的短探讨了希腊雅典的短期期NONO2 2最大浓度预测模最大浓度预测模式式NEMONEMO样板样板 朱悦等利用灰色
8、朱悦等利用灰色GM(1,1)GM(1,1)模型对大模型对大连市连市5 5年内的年内的SOSO2 2浓浓度变化趋势进行了度变化趋势进行了预测预测 赵宏等提出了基于赵宏等提出了基于GA-ANNGA-ANN改进的空气质改进的空气质量预测模型，将遗传量预测模型，将遗传算法和神经网络算法算法和神经网络算法相结合相结合 空气质量影响因子研究进展国内外研究现状与发展动态人类排放人类排放 煤炭消耗量煤炭消耗量 人为增加的人为增加的 污染源污染源 能源的损失率能源的损失率 Click to add textClick to add text自然过程自然过程 气象气候条件气象气候条件降水降水 风向风向 湿度湿度
9、气压气压 Click to add text空气质量影响因素空气质量影响因素 Chung-Ming Liu等分析了亚洲沙尘天气亚洲沙尘天气对台湾空气质量的影响，采用扬尘强度等级扬尘强度等级对1994-2005年的空气质量分类，发现台湾西部地区PM10浓度的增加是兖州沙尘入侵和当地污染物共同作用的结果。Filippo Giorgi等回顾了气候变化气候变化对空气质量影响的建模工具和方法，并用欧洲夏季O3浓度与气候的关系证明气候变化对污染物总量有潜在的影响，因此决策污染消减措施时应充分考虑气候变化因素。Xing Wang等对2008年北京奥运期间的空气质量状况分析，发现由于奥运期间北京良好的交通管制
10、以及污染排放限制措施的执行，使得空气污染物的迁移迁移发生了变化，不仅改善了空气环境，也保护了公众健康。秦保平等将天津市典型高架点源和城市众多高架源污染综合分析，论述了高架点源污染点源污染分布特征和对天津空气质量的影响。国内外研究现状与发展动态 空气质量评价常规方法 空气质量评价是按照一定的评价标准标准和方法方法确定一个区域范围内的空气环境质量状况状况及变化趋势变化趋势，评价评价人类活动对环境的影响影响。随着空气污染物排放总量总量的增加及污染范围范围的扩大，以PM10、SO2、NOx等为主的空气污染问题日渐严重，通过空气质量评价，找出区域主要主要空气污染物和污染源，以及空气质量发展变化规律规律，
11、为制定区域空气污染控制法规、进行空气质量管理相关工作提供科学依据依据。国内外经过几十年的发展，众多学者提出了用于空气质量综合评价的相关方法方法，并通过某一地区及某时段多种污染物含量的分析确定该地区及时段空气污染程度，主要的方法有以下几种。预测及影响因子分析的常规方法预测及影响因子分析的常规方法指数评价法指数评价法 主分量分析评主分量分析评价法价法 模糊综合评价法模糊综合评价法 是利用环境质量相邻两个评价等级之间的模糊性，通过对单项污染指标求隶属度，建立模糊关系矩阵并计算权重及综合评价等步骤得出结果 是一种基于线性变换，在损失很少信息的前提下把多个指标转化为几个综合指标，从而实现降维的评估方法
12、从监测点的原始监测数据统计值与评价标准之比作为分指数，然后通过数学综合作为环境质量评定尺度，是目前进行环境质量评价的最主要方法 预测及影响因子分析的常规方法物元分析评物元分析评价法价法 灰色评价法灰色评价法 人工神经网络评价法人工神经网络评价法 良好的进行模式识别，对标准样本数据进行训练学习，得到各连接节点的权值建立评价模型，模型输入空气质量标准，输出空气质量等级或相应的正交矩阵 引入各评价等级的白化函数，计算评价对象白化值的大小，并按几个灰类进行归纳，得到聚类对象所属类别 构造了环境标准物元矩阵和节域物元矩阵，计算评价区域空气质量对各等级的综合关联度，利用关联函数可以取负的特点，全面的分析了
13、空气质量属于某评价等级的程度 空气质量预测常规方法预测及影响因子分析的常规方法统计学预测统计学预测 通过积累多年气象及通过积累多年气象及污染资料，分析天气污染资料，分析天气变化的典型参数变化的典型参数 建立这些参数与相应建立这些参数与相应污染物浓度之间的定量污染物浓度之间的定量关系，做出预测关系，做出预测 数值学预测数值学预测 根据污染物在空气中的根据污染物在空气中的变化规律，构造数学方程变化规律，构造数学方程 用数值计算求解该方程用数值计算求解该方程得出污染物的浓度分布和得出污染物的浓度分布和变化趋势变化趋势 采用各种模式对未来大气采用各种模式对未来大气环境质量进行定性或半定量环境质量进行定
14、性或半定量分析分析 空气质量的长期空气质量的长期和短期预测和短期预测 常用的统计学方法 预测及影响因子分析的常规方法多元线性回归预多元线性回归预测法测法 神经网络预神经网络预测法测法 灰色系统预测法灰色系统预测法 建模过程是把已测得的无明显规律的原始数列进行加工，得到有规律的时间序列后建立微分方程，进行拟合，得到灰色动态预测模型GM(n,h)，用来进行空气质量的中长期预测。由大量神经元广泛互联形成，反映了人脑的基本特征，可以利用计算机进行自学习、联想和优化，解决因果关系模糊的高度非线性预测问题，主要应用于空气污染物浓度的短期预测 根据实测值与预测值间的比较原理，用过去的浓度和气象资料进行预测
15、空气质量影响因素分析常规方法 控制控制空气污染，改善改善空气质量是创造良好城市环境和保障城市可持续发展的必要条件，一般来说，城市空气污染状况取决于两个因素:污染物的排放情况排放情况和大气的扩散大气的扩散能力。基于以上原则，国内外学者近年来对城市空气质量的影响因素进行了广泛的研究，其中关于影响空气污染的主主要经济因素分析要经济因素分析的研究较多，包括人口密度、经济增长、能源消耗、投资政策等等。预测及影响因子分析的常规方法主要的研究方法 预测及影响因子分析的常规方法环境库兹涅茨环境库兹涅茨曲线分析曲线分析 灰色关联灰色关联分析法分析法主成分主成分分析法分析法 其它分其它分析方法析方法 环境污染和经
16、济增长经济增长之间呈倒倒U U型型关系曲线，比较适用于定性定性分析 通过比较分析多因素间的差异性差异性和关联关联度度，找出影响系统行为的主主要因子要因子，并加以控制控制，改善空气环境质量 利用数理统数理统计计法，精选出若干个有代表性的指指标标，再根据这些指标来分析空气环境质量 多元统计方法 遗传算法 粗集理论 空气质量作为重要的环境问题，影响着城市人口健康和经济发展，目前国内外已有大量学者进行了研究，研究方法也不尽相同。但是，这些方法在空气质量分析过程中都有各自的不适用性不适用性。实际上，城市空气质量的评价评价、预测预测、影响因影响因子分析子分析应该是一个综合考虑的整体整体体系，每种方法在研究
17、不同问题时都有各自的缺陷缺陷，因此我们有必要考虑只采用一种完善完善且全面全面的理论体系进行空气质量的整体和统一整体和统一的分析。小结与展望 对空气质量进行评价、预测及影响因子分析是我国环我国环境影响评价境影响评价中的一项重要组成部分。现阶段，我国的学者侧重于将环境影响评价理解为一个技术过程技术过程，并将重点放在影响的识别、预测和分析上，而国外学者则比较注重社会内容，更注重于“人的感受人的感受”以开篇的PM2.5监测为例，从最初的质疑监测数据，之后一些城市在2012年伊始逐步开展PM2.5的监测及预报，再到PM2.5进入国标，公众对PM2.5的持续关注在很大程度上推动了我国空气质量评价、预测工作的发展。由此我们也可以看到，侧重保护人群健康侧重保护人群健康，注重人的注重人的感受感受，应该逐步成为我国环境影响评价的发展方向。小结与展望感谢您的关注！
