基于层次分析法的空气质量评价研究

基于层次分析法的空气质量评价研究

(1.安徽财经大学管理科学与工程学院,安徽蚌埠233000;2.安徽财经大学经济学院,安徽蚌埠233000)

摘要:本文针对京津冀地区空气污染问题进行了深入研究。首先,经过查找数据后分析数据与污染源之间的关系。采取自下而上方法(即按测数据反演法)编制相关的数据表从而可以更直观的反映京津冀地区主要污染源。其次,通过层次分析和因子分析相结合的方法,取污染物中具有代表性的SO2、NOx、PM2.5、PM10和扬尘等五种主要污染项目对空气质量的影响进行研究,利用变权函数对京津冀地区的各种污染物数据进行“动态加权”得到综合污染指标,对综合污染指标进行排序和分类,从而得到影响空气质量的主要污染源的性质和种类。

关键词:层次分析法;空气质量;评价体系

引言

近十年来,我国GDP持续快速增长,但经济增长模式相对传统落后,对生态平衡和自然环境造成一定的破坏,空气污染的弊病日益突出,特别是日益加重的雾霾天气已经干扰到社会的出行秩序和生活质量。国家能源委员会《新能源产业振兴和发展规划》等“国家新能源发展战略”政策的出台,说明国家已经把能源环境问题上升到国家安全级别,经济发展转型、节能减排、能源利用新途径和发展新能源等方面的问题亟待解决。

1污染物排放清单

为准确了解京津冀地区的主要污染源及污染参数,本文根据的污染物排放结构特征,分部门行业和能源消费类型,构建包括PM2.5、二氧化琉、氮氧化物、挥发性有机物VOCS、扬尘的排放清单。清单是基于2010年的数据,采取自下而上方法编制的。

基于北京市污染物排放特点:能源和交通运输部门是污染物主要的来源,工业过程为PM2.5的主要来源,燃煤、油品和非燃料排放(工业生产过程排放)是二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物的主要来源。

基于天津市污染物排放特点:能源部门(燃煤发电)是PM2.5排放的最大工业排放,分燃料类型而言燃煤和非燃料的排放(工业生产过程排放)是主要来源。

基于河北省污染物排放特点:能源部门(燃煤发电)是PM2.5的最大工业排放源,工业过程为PM2.5的主要来源,居民和商业部门也贡献较大。燃煤和非燃料的排放(工业过程排放)是二氧化硫、氮氧化物主要来源。河北燃煤消费对大气影响很严重。

2层次分析

在统计局官网将各项检测指标提取出来,构造出原始评判矩阵R(rij)34;再将元素rij的值根据变换成污染类别,形成一个针对各个监测点不同污染物污染级别的矩阵K。K中对应元素代入变权量化矩阵,对量化矩阵中的每一行的指标做归一化处理,得到权重矩阵W。然后利用系数加权法求得某监测点空气中污染物综合密度:

由S形变权函数的构造过程可知权值为空气质量级别的单值函数,因此在同类空气质量级别下,各种污染物权重系数相同。可得到的各综合污染浓度对应的空气质量级别如下表所示,利用该表即可对影响空气质量的主要污染源进行排序和分类。

表1污染物综合密度水平与对应污染级别

由S形变权函数的构造过程可知权值为空气质量级别的单值函数,因此在同类空气质量级别下,各种污染物权重系数相同,所以利用该表即可对各监测点进行排序和分类。

经过大量查阅空气质量评定方面的资料和统计数据。把三项污染物对空气的污染程度分为I、II、III、IV、V、VI这6个等级。

其中I代表空气质量优,II代表空气质量良好,III代表轻度污染,IV代表中度污染,V代表中度重污染,VI代表严重污染。根据空气质量级别的污染源的性质和种类。经分析影响空气质量的主要污染源的性质和种类如下表:

结论

本文在研究过程中采取自下而上方法(即按测数据反演法)编制的相关的数据表从而可以更直观的反映京津冀地区主要污染源。由于人类对空气中污染物浓度的敏感程度符合S形曲线,因此,构造S形变权函数。利用该变权函数对各监测点的各种污染物浓度进行“动态加权”得到综合污染指标,再利用综合污染指标进行排序和分类,从而得到影响空气质量的主要污染源的性质和种类。

参考文献

[1]刘峰.数学建模[M].南京大学出版社,2005.

[2]朱道远等.数学建模案例精选[M].科学出版社,2003.

[3]何晓群.多元统计分析[M].中国人民大学出版社,2004.

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