找出區(qū)域主要空氣污染物和污染源

1、環(huán)境空氣質(zhì)量研究綜述 11級(jí)環(huán)境工程 顏廷文 2011214059,目錄,,,,,引言,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài),預(yù)測及影響因子分析的常規(guī)方法,小結(jié)與展望,引言,PM

2、2.5將空氣質(zhì)量問題推向風(fēng)口浪尖,2011年深秋入冬時(shí)節(jié)，北京等城市連續(xù)遭遇大霧彌漫天氣，引發(fā)網(wǎng)民對空氣質(zhì)量的擔(dān)憂。 細(xì)顆粒物PM2.5也由此進(jìn)入公眾視野，成為網(wǎng)絡(luò)微博和媒體熱議話題。,空氣污染——各大城市關(guān)注的焦點(diǎn),,引言,Your Text here,經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,城市建設(shè)工程規(guī)模擴(kuò)大,大氣污染物排放增加,空氣質(zhì)量遇嚴(yán)峻挑戰(zhàn),,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對空氣污染的定義 空氣污染通常是指由于人類活動(dòng)和自然

3、過程引起某種物質(zhì)進(jìn)入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時(shí)間并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象?！?我國自20世紀(jì)80年代以來，環(huán)境壓力就開始明顯增大，長期積累的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)也逐漸顯現(xiàn)，一些大中城市的空氣質(zhì)量呈惡化的趨勢。 近年來，我國采取了一系列措施進(jìn)行空氣污染防治工作，但目前全國仍有約五分之一的城市空氣污染嚴(yán)重，重點(diǎn)城市中有三分之一以上空氣質(zhì)量達(dá)不到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，大氣污染源和環(huán)境污染物不斷增加，污染

4、范圍也在擴(kuò)大。,引言,,城市人口對生活環(huán)境的要求以及環(huán)保意識(shí)變得越來越強(qiáng)烈，空氣質(zhì)量直接影響著人們的各種活動(dòng)和身體健康，改善環(huán)境質(zhì)量、控制大氣污染的呼聲日益高漲。 研究城市空氣質(zhì)量現(xiàn)狀及污染變化特征、從而預(yù)測未來發(fā)展趨勢，有利于更好的進(jìn)行空氣污染的預(yù)防。 根據(jù)預(yù)測采取相應(yīng)的限制減排措施，避免可能的更加嚴(yán)重污染造成的損失，分析影響城市空氣質(zhì)量的系列因素，對城市空氣環(huán)境管理和綜合防治提供一定的依據(jù)。 降低污染、

5、利用人為控制來改善和保護(hù)環(huán)境，這對治理城市的空氣環(huán)境有十分重要的意義。,引言,空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)研究進(jìn)展,空氣質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)是確定、說明和預(yù)測一定區(qū)域范圍內(nèi)空氣環(huán)境對人體健康、生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境的影響程度，是對空氣質(zhì)素的優(yōu)劣進(jìn)行定性和定量的評(píng)述和分級(jí)。目前，對空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法在國內(nèi)外已經(jīng)有了很多的探討。 近年來，空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的發(fā)展趨勢是多元化、綜合化的，研究者常采用多種方法進(jìn)行對比分析或?qū)追N方式結(jié)合運(yùn)用。 由此可見，空氣

6、質(zhì)量評(píng)價(jià)現(xiàn)在已經(jīng)不僅僅停留在理論研究階段，在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中也有了長足的進(jìn)步，很多國家把新型的方法應(yīng)用在環(huán)境管理體系中，為環(huán)境決策者提供指導(dǎo)意見。,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài),,,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài),,,,,,,,Neha Khanna在2000年時(shí)提出利用多種污染物的綜合評(píng)判給出空氣污染指數(shù)（API）體系,我國的研究者也常采用模糊綜合評(píng)價(jià)模型,我國學(xué)者建立了附加價(jià)值評(píng)估體系研究和評(píng)價(jià)了普通人愿意為提高空氣質(zhì)量狀況而支付的價(jià)值

7、,楊曉華等給出了物元分析法，并指出這是一種解決不相容問題的簡便有效的評(píng)價(jià)方法,美國最早進(jìn)行空氣質(zhì)量評(píng)價(jià) 格林大氣污染綜合指數(shù),國外學(xué)者還常采用空氣動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行大氣質(zhì)量管理,空氣質(zhì)量評(píng)價(jià),,,,,,,空氣質(zhì)量預(yù)測研究進(jìn)展,隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及空氣污染的日趨嚴(yán)重，從上世紀(jì)60年代起，為了更好的防治城市空氣污染，預(yù)防污染事件發(fā)生，人們迫切的需要了解空氣污染的影響及變化趨勢，空氣質(zhì)量預(yù)測方法的研究以及空氣污染預(yù)報(bào)工作也開始逐漸被人

8、們所重視。 對于空氣質(zhì)量預(yù)測方法的研究，近些年來也在被各國學(xué)者不斷的創(chuàng)新，預(yù)測趨勢是多元化發(fā)展，多種方式結(jié)合和補(bǔ)充。 我國學(xué)者對空氣質(zhì)量預(yù)測方法的研究也集中在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色系統(tǒng)等方面。 空氣質(zhì)量預(yù)測的方法正在向多方向發(fā)展，學(xué)者們已經(jīng)在充分考慮各種情況下的預(yù)測精度和準(zhǔn)度，并不斷的對現(xiàn)有方法進(jìn)行著創(chuàng)新工作。,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài),,,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài),,,,,,,,,,,,1988年日本對氮氧化物進(jìn)

9、行每日預(yù)報(bào),我國80年代以SO2為主預(yù)測90年代末展開了空氣質(zhì)量周報(bào)、日報(bào),Patricio Perez等發(fā)展了綜合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，用來預(yù)測智利圣地亞哥PM10的日均濃度最大值,Elias Kalapanidas等探討了希臘雅典的短期NO2最大濃度預(yù)測模式NEMO樣板,朱悅等利用灰色GM(1,1)模型對大連市5年內(nèi)的SO2濃度變化趨勢進(jìn)行了預(yù)測,趙宏等提出了基于GA-ANN改進(jìn)的空氣質(zhì)量預(yù)測模型，將遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法相結(jié)合,空氣

10、質(zhì)量影響因子研究進(jìn)展,,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài),人類排放 煤炭消耗量 人為增加的 污染源 能源的損失率 Click to add textClick to add text,自然過程 氣象氣候條件降水 風(fēng)向 濕度 氣壓 Click to add text,,,,,,Chung-Ming Liu等分析了亞洲沙塵天氣對臺(tái)灣空氣質(zhì)量的影響，采用揚(yáng)塵強(qiáng)度等級(jí)對1994-2005年的空氣質(zhì)量分類，發(fā)現(xiàn)臺(tái)灣西部地區(qū)P

11、M10濃度的增加是兗州沙塵入侵和當(dāng)?shù)匚廴疚锕餐饔玫慕Y(jié)果。 Filippo Giorgi等回顧了氣候變化對空氣質(zhì)量影響的建模工具和方法，并用歐洲夏季O3濃度與氣候的關(guān)系證明氣候變化對污染物總量有潛在的影響，因此決策污染消減措施時(shí)應(yīng)充分考慮氣候變化因素。 Xing Wang等對2008年北京奧運(yùn)期間的空氣質(zhì)量狀況分析，發(fā)現(xiàn)由于奧運(yùn)期間北京良好的交通管制以及污染排放限制措施的執(zhí)行，使得空氣污染物的遷移發(fā)生了變化，不僅改善了

12、空氣環(huán)境，也保護(hù)了公眾健康。 秦保平等將天津市典型高架點(diǎn)源和城市眾多高架源污染綜合分析，論述了高架點(diǎn)源污染分布特征和對天津空氣質(zhì)量的影響。,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài),,空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)常規(guī)方法 空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)是按照一定的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法確定一個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)的空氣環(huán)境質(zhì)量狀況及變化趨勢，評(píng)價(jià)人類活動(dòng)對環(huán)境的影響。 隨著空氣污染物排放總量的增加及污染范圍的擴(kuò)大，以PM10、SO2、N

13、Ox等為主的空氣污染問題日漸嚴(yán)重，通過空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)，找出區(qū)域主要空氣污染物和污染源，以及空氣質(zhì)量發(fā)展變化規(guī)律，為制定區(qū)域空氣污染控制法規(guī)、進(jìn)行空氣質(zhì)量管理相關(guān)工作提供科學(xué)依據(jù)。 國內(nèi)外經(jīng)過幾十年的發(fā)展，眾多學(xué)者提出了用于空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的相關(guān)方法，并通過某一地區(qū)及某時(shí)段多種污染物含量的分析確定該地區(qū)及時(shí)段空氣污染程度，主要的方法有以下幾種。,預(yù)測及影響因子分析的常規(guī)方法,,,預(yù)測及影響因子分析的常規(guī)方法,指數(shù)評(píng)價(jià)法,主分量分

14、析評(píng)價(jià)法,模糊綜合評(píng)價(jià)法,是利用環(huán)境質(zhì)量相鄰兩個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)之間的模糊性，通過對單項(xiàng)污染指標(biāo)求隸屬度，建立模糊關(guān)系矩陣并計(jì)算權(quán)重及綜合評(píng)價(jià)等步驟得出結(jié)果,是一種基于線性變換，在損失很少信息的前提下把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為幾個(gè)綜合指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)降維的評(píng)估方法,從監(jiān)測點(diǎn)的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)值與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之比作為分指數(shù)，然后通過數(shù)學(xué)綜合作為環(huán)境質(zhì)量評(píng)定尺度，是目前進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的最主要方法,,,預(yù)測及影響因子分析的常規(guī)方法,物元分析評(píng)價(jià)法,灰色評(píng)價(jià)法,人工

15、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法,良好的進(jìn)行模式識(shí)別，對標(biāo)準(zhǔn)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，得到各連接節(jié)點(diǎn)的權(quán)值建立評(píng)價(jià)模型，模型輸入空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，輸出空氣質(zhì)量等級(jí)或相應(yīng)的正交矩陣,引入各評(píng)價(jià)等級(jí)的白化函數(shù)，計(jì)算評(píng)價(jià)對象白化值的大小，并按幾個(gè)灰類進(jìn)行歸納，得到聚類對象所屬類別,構(gòu)造了環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物元矩陣和節(jié)域物元矩陣，計(jì)算評(píng)價(jià)區(qū)域空氣質(zhì)量對各等級(jí)的綜合關(guān)聯(lián)度，利用關(guān)聯(lián)函數(shù)可以取負(fù)的特點(diǎn)，全面的分析了空氣質(zhì)量屬于某評(píng)價(jià)等級(jí)的程度,空氣質(zhì)量預(yù)測常規(guī)方法,,預(yù)測及影響因子分

16、析的常規(guī)方法,統(tǒng)計(jì)學(xué)預(yù)測 通過積累多年氣象及污染資料，分析天氣變化的典型參數(shù) 建立這些參數(shù)與相應(yīng)污染物濃度之間的定量關(guān)系，做出預(yù)測,數(shù)值學(xué)預(yù)測 根據(jù)污染物在空氣中的變化規(guī)律，構(gòu)造數(shù)學(xué)方程 用數(shù)值計(jì)算求解該方程得出污染物的濃度分布和變化趨勢 采用各種模式對未來大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行定性或半定量分析,,,,,常用的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,,預(yù)測及影響因子分析的常規(guī)方法,多元線性回歸預(yù)測法,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法,灰色系統(tǒng)預(yù)測法,建模

17、過程是把已測得的無明顯規(guī)律的原始數(shù)列進(jìn)行加工，得到有規(guī)律的時(shí)間序列后建立微分方程，進(jìn)行擬合，得到灰色動(dòng)態(tài)預(yù)測模型GM(n,h)，用來進(jìn)行空氣質(zhì)量的中長期預(yù)測。,由大量神經(jīng)元廣泛互聯(lián)形成，反映了人腦的基本特征，可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí)、聯(lián)想和優(yōu)化，解決因果關(guān)系模糊的高度非線性預(yù)測問題，主要應(yīng)用于空氣污染物濃度的短期預(yù)測,根據(jù)實(shí)測值與預(yù)測值間的比較原理，用過去的濃度和氣象資料進(jìn)行預(yù)測,空氣質(zhì)量影響因素分析常規(guī)方法,控制空氣污染，改善空氣質(zhì)量

18、是創(chuàng)造良好城市環(huán)境和保障城市可持續(xù)發(fā)展的必要條件，一般來說，城市空氣污染狀況取決于兩個(gè)因素:污染物的排放情況和大氣的擴(kuò)散能力。 基于以上原則，國內(nèi)外學(xué)者近年來對城市空氣質(zhì)量的影響因素進(jìn)行了廣泛的研究，其中關(guān)于影響空氣污染的主要經(jīng)濟(jì)因素分析的研究較多，包括人口密度、經(jīng)濟(jì)增長、能源消耗、投資政策等等。,預(yù)測及影響因子分析的常規(guī)方法,主要的研究方法,,預(yù)測及影響因子分析的常規(guī)方法,環(huán)境庫茲涅茨曲線分析,灰色關(guān)聯(lián)分析法,主成分分析法,其

19、它分析方法,,,,,環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)增長之間呈倒U型關(guān)系曲線 ，比較適用于定性分析,通過比較分析多因素間的差異性和關(guān)聯(lián)度，找出影響系統(tǒng)行為的主要因子，并加以控制，改善空氣環(huán)境質(zhì)量,利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法，精選出若干個(gè)有代表性的指標(biāo)，再根據(jù)這些指標(biāo)來分析空氣環(huán)境質(zhì)量,多元統(tǒng)計(jì)方法 遺傳算法 粗集理論,,空氣質(zhì)量作為重要的環(huán)境問題，影響著城市人口健康和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，目前國內(nèi)外已有大量學(xué)者進(jìn)行了研究，研究方法也不盡相同。但是，這些方法在空氣質(zhì)量分析過

20、程中都有各自的不適用性。 實(shí)際上，城市空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)、預(yù)測、影響因子分析應(yīng)該是一個(gè)綜合考慮的整體體系，每種方法在研究不同問題時(shí)都有各自的缺陷，因此我們有必要考慮只采用一種完善且全面的理論體系進(jìn)行空氣質(zhì)量的整體和統(tǒng)一的分析。,小結(jié)與展望,,對空氣質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)、預(yù)測及影響因子分析是我國環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的一項(xiàng)重要組成部分。 現(xiàn)階段，我國的學(xué)者側(cè)重于將環(huán)境影響評(píng)價(jià)理解為一個(gè)技術(shù)過程，并將重點(diǎn)放在影響的識(shí)別、預(yù)測和分析上，而國外