空氣質量評價論文

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1空氣質量指數

空氣質量指數(AQI)通常由空氣的清潔或污染程度來反映，其重點是評估人群呼吸某一段時間(短期或長期)的污染空氣后對健康的影響情況。在實施AQI之前，我國衡量空氣質量的指標是空氣污染指數(API)，它以SO2、NO2和PM10為指標，將各污染物濃度簡化計算為單一無量綱指數，并分級表征空氣質量優劣。但隨著區域性復合污染和光化學煙霧污染的日益突出，API評價體系已不能很好地反映我國現階段復雜的空氣污染狀況。因此，在借鑒國外經驗并結合國內實際情況的基礎上，我國將評價指標改為了AQI。與API相比，AQI也沿用無量綱指數來描述空氣質量狀況，但評價指標增加到了6項，更加真實全面地反映了空氣質量。AQI評價主要突出單項污染指標的作用，即空氣質量級別取決于某一污染物質量濃度對應的空氣質量分指數(IAQI)。可見，AQI計算簡便，根據對人體健康影響最大的某項污染物來衡量空氣質量狀況，有助于人們直觀了解空氣污染狀況。但當空氣中各類污染物質量濃度差異較大時，AQI會掩蓋污染物對空氣的總體影響狀況，丟失大量有用信息，這對研究者分析和掌握空氣中污染物組分及各類污染物對空氣質量的影響較為不利。因此，可進一步研究空氣質量評價中存在的模糊和灰色區域。

2灰色聚類分析

灰色聚類分析充分考慮了環境質量分級的模糊性和環境系統的灰色性，將聚類對象(評價對象)對不同聚類指標(評價指標)所擁有的白化值(實測濃度值)，按N個灰類(評價等級)進行歸納整理，從而判斷聚類對象屬于哪一灰類。灰色聚類評價算法的研究重點集中在白化函數的選擇和聚類權的確定上，經典的灰色聚類模型中白化函數的構造通常是分段直線型的，每個等級的白化函數只與其相鄰的兩個等級存在親疏關系，使得白化函數的覆蓋范圍有限;另外，在聚類權的確定上，各指標權重在不同等級中的不一致性也無法在最大程度上保證評價的規范性和準確性。對此，本文采用改進的灰色聚類法，通過構造指數型白化函數來拓展覆蓋范圍，提高評價分辨率和信息利用率，并分別考慮白化值和標準值在不同灰類的權重，使聚類結果更具可比性。

3應用實例

根據北京市環境保護監測中心的空氣質量自動監測數據，選用6個分別代表北京城6區監測點的6類污染物監測數據。監測時間為2013年北京停暖前(3月11日0點—3月17日23點)、后(3月18日0點—3月24日23點)各1周。對每類污染物在停暖前、后共取得168組1h平均質量濃度。分別計算各污染物在停暖前、后兩時段的平均質量濃度(O3為日最大8h平均值，其余污染物為24h平均值)，計算結果見表3。以表1和2中分級標準為依據，采用上述評價方法對北京城6區進行空氣質量評價。

4結論

AQI在定量表征6類污染物對空氣質量的污染狀況方面發揮了巨大作用，其計算簡便，結果直觀明了，主要受控于單項污染物的最大空氣質量分指數，尤其是對公眾的生活和出行進行健康提示等方面有積極作用。改進的灰色聚類法通過對白化函數和權重確定進行修正，構建的指數型白化函數拓寬了覆蓋范圍，極大地提高了信息利用率，聚類權則考慮了不同污染物在相同灰類之間標準值變化幅度的不同，避免了零權重問題。兩種評價方法具有不同的研究方法和使用目的，其中AQI評價主要突出首要污染物對人體健康的影響，改進的灰色聚類評價則突出各類污染物對空氣質量的綜合影響。研究表明，兩種評價方法均有很強的實用價值，可分別推廣到其他環境質量評價的實踐中。

作者:劉杰楊鵬呂文生王金海單位:北京科技大學土木與環境工程學院北京聯合大學北京市信息服務工程重點實驗室