【正文】 價內(nèi)容與方法。公眾健康評價、風險評價等開始引入我國的評價領域。1979年9月，中國環(huán)境學會在南京召開了學術座談會，總結(jié)了這一階段環(huán)境質(zhì)量評價工作的經(jīng)驗，編寫了“環(huán)境質(zhì)量評價參考提綱”，為各地環(huán)境質(zhì)量評價研究提供了方法學。(1972一1979)這是我國環(huán)境保護事業(yè)創(chuàng)業(yè)階段。 環(huán)境質(zhì)量評價從辭義上講是對環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的定量描述和評定，把環(huán)境保護確立為我國的基本國策，并提出了“預防為主，防治結(jié)合、綜合治理”的基本方針，實現(xiàn)這一方針的重要手段是開展環(huán)境質(zhì)量評價。武漢市作為華中第一大城市和最大工業(yè)中心，其城區(qū)主要特征是人口密集，工商業(yè)分布相對集中。有估計表明，在中國的主要城市中，；每年因大氣污染致病而造成的工作日損失達740萬人年；截止到1995年全國135條受監(jiān)測的城市河段中有52條已受到嚴重的污染，其水質(zhì)連灌溉的標準都達不到，成千上萬的城市居民的未來生活飲用水源遭到威脅；中國南部和西南部高硫煤大區(qū)的酸雨影響已經(jīng)危及全國百分之十的土地面積，使受影響地區(qū)的農(nóng)作物及林業(yè)生產(chǎn)率平均下降了3%；在沈陽，上海及其其他一些城市，受調(diào)查的兒童血液中鉛含量平均超過對智力發(fā)展不利水平的80%左右。在現(xiàn)實生活中，我們已經(jīng)親身感受到了環(huán)境變化所引起的不良后果。全球意義上的環(huán)境質(zhì)量問題以臭氧層的破壞，全球氣候變暖和生物多樣性的迅速喪失最為引人注目。山東科技大學本科畢業(yè)生論文武漢市大氣環(huán)境質(zhì)量評價模糊數(shù)學模型研究畢業(yè)論文目錄第一章 緒論…………………………………………….…… 1…………………………………………….. 1………………………….. 2 大氣環(huán)境污染……………………………………………………. 4 ……………………………………….9第二章 模糊綜合評判法的研究 ………………………..….14 模糊綜合評價的理論基礎……………………………………… 14 ……………………………………24 模糊綜合評判法數(shù)學模型的的建立…………………………. 27第三章 武漢市大氣環(huán)境質(zhì)量評價資料收集與分析研究…. 30 武漢市大氣環(huán)境資料的收集………………………………… 30 武漢市大氣環(huán)境監(jiān)側(cè)資料的分析研究……………………… 33第四章 武漢市大氣環(huán)境質(zhì)通評價數(shù)學模型的建立…… 40 綜述……………………………………….……………………… 40 數(shù)學模型的選擇與建立 …………………………………………41 數(shù)學模型的建立步驟 …………………………………………….42第五章 結(jié)論與建議 …………………………………………56 結(jié)論 …………………………………………………………….56 建議 ……………………………………………………………..58參考文獻……………………………………………………….. 58致謝…………………………………………………………… 61英文參考文獻………………………………………………… 62英文翻譯……………………………………………………… 87第一章 緒論20世紀后半期，人類歷史進入了一個新紀元。在區(qū)域范圍內(nèi)，普遍存在著自然資源的過度消耗，土地過度墾殖，草地過度放牧，林木過度砍伐，地下資源過度開采，人類以極快的速度消耗著需要上萬年甚至上億年才形成的資源。比如生態(tài)破壞所引起的干旱，洪澇，不潔凈空氣，它們引發(fā)的疾病，自然生態(tài)變化以及所導致的生物大量滅絕，等等。中國的大氣和水污染，尤其是細微顆粒物對人體健康對人體健康的危害每年至少達540億美元，幾乎是1995年中國國內(nèi)生產(chǎn)總值的8%。隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，武漢市每年排放的廢氣超過1000億立方米，其中城區(qū)就占80%以上，對大氣環(huán)境造成了嚴重污染。環(huán)境質(zhì)量評價是環(huán)境科學的分支學科。1972年中國派團出席斯德哥爾摩人類環(huán)境會議，接著在1973年召開了全國第一次環(huán)境保護會議。.(19801990)自從1979年9月《中華人民共和國環(huán)境保護法(試行)))頒發(fā)以來，環(huán)境評價工作進入了一個全新的發(fā)展階段。環(huán)保法規(guī)形成體系，大大推動了環(huán)境評價制度的發(fā)展。 大氣環(huán)境污染通常所說的的環(huán)境污染，是指大氣中有害物質(zhì)的數(shù)量，濃度和存留時間超過大氣環(huán)境所允許的范圍。自然源包括風吹揚塵，火山爆發(fā)產(chǎn)生的氣體與塵粒，閃電產(chǎn)生的氣體如臭氧和氮氧化物，植物和動物腐爛產(chǎn)生的氣體，森林火災造成的煙氣與飛灰，自然放射性源和其他產(chǎn)生的有害物質(zhì)并向大氣排放的源。以上三種形式的源強都指連續(xù)排放而言的，對于瞬時源則是以一次施放的污染物的總量表示的。根據(jù)空氣污染物形成的方式，則可以分為一次性污染物和二次性污染物，前者是從污染源直接生成并排放進入大氣的，在大氣中保持其原有的化學物質(zhì)；后者則是在一次污染物之間或大氣中非污染物之間發(fā)生化學反應而形成的。表1—3—1列出了潔凈大氣的組成和城市環(huán)境污染空氣中一些成分的含量（濃度表示）。這是由于大氣對污染物的稀釋擴散能力隨著氣象條件的不同而發(fā)生巨大的變化的緣故。（1）大氣湍流湍流是一種不規(guī)則的運動，其特征量是時空隨即變量。一般情況下，大氣湍流的強弱取決于熱力和動力兩因子。支配空氣污染物的散布。見表1—3—2表1—3—2判斷近地面穩(wěn)定度的條件穩(wěn)定γγd中性γ=γd不穩(wěn)定γγd大氣湍流結(jié)構(gòu)與大氣層溫度分布密切相關，所以在研究大氣擴散時，大氣層的穩(wěn)定度是很重要的因子。②輻射和云：太陽輻射是地球大氣的主要能量來源，地面和大氣層一方面接受太陽輻射能，另一方面放出輻射能。有探測結(jié)果表明某些地區(qū)冬季陰天時，溫度結(jié)層幾乎沒有晝夜變化。夜間有利于形成輻射逆溫阻止污染物擴散，容易造成地面污染。由于地形的影響會使地表受熱不均勻，從而形成山谷風，以及由于地表性質(zhì)不均而形成的海陸風等，都會改變大氣流場和溫度場的分布，從而影響空氣污染物的散布。如果有另一個因子，如HF濃度介于二級和三級之間，這時又如何判定空氣質(zhì)量的級別?因此,這時采用模糊數(shù)學的綜合評定法則更全面、更客觀。環(huán)境質(zhì)量評價的本質(zhì)決定了環(huán)境質(zhì)量的基本特點:(l)環(huán)境質(zhì)量評價隨評價主體的變化而變化。環(huán)境質(zhì)量評價的結(jié)果要受到道德準則的制約和影響。應用模糊綜合評判法建立了加權(quán)平均型數(shù)學模型。② 圍繞評價的目的選擇評價參數(shù)。環(huán)境質(zhì)量評價實際上是對環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的評定過程，而且是一種有公向性的評定過程。目前國內(nèi)外使用的大氣環(huán)境質(zhì)量評價方法很多，但大體上可分為以下幾類，它們各有特點，各有利弊。該方法是從生物學的角度來評價受污染大氣環(huán)境給植物生長帶來的影響，根據(jù)不同生物對不同污染物引起的反應癥狀來判斷生物的污染程度。該方法認為環(huán)境是一種資源，大氣、水、土壤作為環(huán)境要素，為人類提供了賴以生存的必要條件，同時也為人類提供了具有較大經(jīng)濟價值和經(jīng)濟效益的生產(chǎn)資料和消費資料，環(huán)境的這些功能給人們帶來的效益作為環(huán)境效益。這種方法的運用只能是從另一角度，宏觀地、粗略地進行評價，而且常常因人的主觀愿望的變化而變化。參與這些評價的大都是某一方面的權(quán)威，其評價意見具有權(quán)威性，但同時也具有一定的主觀性。由以上分析可見，大氣污染指數(shù)評價法優(yōu)點很多，但缺點也突出，而模糊數(shù)學法更具科學性，它將成為今后大氣環(huán)境質(zhì)量評價的方向。評價程序流程圖如圖1—4—1所示。模糊數(shù)學是研究和處理模糊性現(xiàn)象的科學。事物的模糊性并不是完全消極的和沒有價值的，在某些情況下，用模糊的概念來處理問題甚至比用精確的方法更顯得優(yōu)越，因為不確定性是客觀事物具有的一種普遍屬性。只要時間過去到了明天，“明天有雨”是否會發(fā)生就變成確定了。為了定量刻畫模糊概念和模糊現(xiàn)象，加利福尼亞大學教授扎德在1965年引入了模糊集合(Fuzzy Sets)這一概念。 A(u)的值越接近0，表示u隸屬于的程度越低。當論域U為一般集合(包括有限或無限集合)，查得給出A的另一種表示法如下：A= （2—5）表示無限多個元素合并的一種縮寫。它們分別表示inf和SuP(取下、上確界)，在有限元素之間則表示min和max(取最小值、最大值)。如果(u，v) ∈UV，稱為μR (u，v)為(u，v)具有關系R(u，v)的程度，μR(u，v) 亦可簡記為R（u ，v）當U=v時，稱R為U中的模糊關系。當R為U中的模糊關系時，R可以表示成n階模糊矩陣。模糊關系的建立關鍵是確定rij,a. 最大最小法:rij=[]/ [）] （i，j≤n） （2—16）.b. 算術平均最小法 rij=[]/ [(1/2) ）] （i，j≤n） （2—17）. （i，j≤n） （2—18）. （i，j≤n） （2—19）.(歐幾里德距離)當i=j時當i≠j時 （2—20）. （i，j≤n） （2—21）. （2—22）.請專家或有經(jīng)驗的人打分，經(jīng)過統(tǒng)計平均，最后歸納為[ 0，1]的數(shù)。(2)超標加權(quán)法超標加權(quán)的各因子權(quán)重可用下式計算: （n為評價等級數(shù)） （2—22）為第i評價因子在第k監(jiān)測點上的權(quán)重值。(4)模糊綜合評判的權(quán)重計算其權(quán)重計算一般采用下式 （2—24）式中: Wi 為污染物i的權(quán)重: Xi為污染物i的濃度。并將權(quán)數(shù)由小到大分成K組③計算結(jié)在每組內(nèi)權(quán)數(shù)的頻數(shù)和頻率。”由于大氣環(huán)境污染程度由輕到重是逐漸過渡的，沒有明確的界限，因此，對大氣環(huán)境質(zhì)量進行綜合評價時宜采用模糊集理論方法。把環(huán)境系統(tǒng)作為事件，用不同的污染級別作決策，而最佳的對策就是被確定的環(huán)境質(zhì)量級別，從而達到定量描述環(huán)境系統(tǒng)在各個污染物共同作用下的環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣程度。論域Uk上有一標準模型A，待識別的對象有n個即X1，X2，X3，…Xn，若某個Xk滿足A(Xk)=u{A(x1)}，當某一元素相對于一個集合的模糊關系的機會大些或頻率多些時，則此時的隸屬度值也相對大些，那么占的權(quán)重也大些，應作為首選的因子考慮，這就是模糊綜合評判法中最大隸屬度原則。這樣n個評價集就構(gòu)造出一個總的評價矩陣Rr11 r12 …… r1mr11r11r21 r22 …… r2m…… …… …… R=rn1 rn2 …… rnmR即評價因素論域U到?jīng)Q擇評語論域v的一個模糊關系，μR(ui vj)表示因素ui對決等級vj的隸屬度。A稱為U的因素重要程度模糊子集，ai稱為因素ui的重要程度系數(shù)。 模糊綜合評判法數(shù)學模型的的建立設U={X1，X2…Xn}為n種因素(或指標)，V={V1，V2 ，…Vm}為m種評判。綜合評判B依賴于各個因素的權(quán)重，它應該是U上的模糊子集，A={a1，a2，…an}，且=1即第I種因素的權(quán)重。（4）綜合評判:對于權(quán)重A=(a1，a2…an)，運用模糊矩陣的合成運算方法來計算，可得模糊B=AORA∈Γ(U)Rf ∈Γ(UV)B=AOR∈Γ(V)若輸入一種權(quán)重A∈Γ(U) ，則輸出一個模糊綜合評判B=AOR∈Γ(V)。模型3:m(︿ )即用代替*，由 代替*，于是 j=1，2，…，m， （2—31） 這里為取小(min運算，α β=min（1，α+β）， 為對m個數(shù)在 運算下求和，即: bj=min[1，該模型對各rij作有上界相加以求bj。運算下求和，即bj=min[1，該模型在決定各因素的評價對等級vj的隸屬度bj時，考慮了所有因素ui(j=1，2，…，n)的影響，而不是像模型M(.ˇ)那樣只考慮了對bj的影響程度最大的那個因素。 武漢市大氣優(yōu)化布點表表3—1序號測點名稱監(jiān)測項目1東湖監(jiān)測站SO2,NOXTSP CO2江岸區(qū)站3漢陽區(qū)站4武昌火車站5武冶機修城區(qū)降塵監(jiān)測共設17個點，分在7個行政區(qū)(江岸區(qū)，江漢區(qū)，橋口區(qū)，漢陽區(qū)，武昌區(qū)，青山區(qū)，洪山區(qū))，三類功能區(qū)(見表3一2):硫酸化速率共設28個點，分在7個行政區(qū)(江岸區(qū)，江漢區(qū)，橋口區(qū)，漢陽區(qū)，武昌區(qū)，青山區(qū)，洪山區(qū))，三類功能區(qū)(見表3一4，參見圖3一3)，域區(qū)降水監(jiān)測點共8個(見表3一4)。，未超標:，出現(xiàn)在武冶機修測點，其它測點的年日均值均未超標。各監(jiān)測點中，%，出現(xiàn)在武昌火車站測點。另外，從各季度大氣污染物濃度日均值的變化可知，四季度的污染程度最嚴重，三季度的污染程度最輕。 表3一7 1993一1998年氮氧化物污染趨勢分析測點名稱江岸區(qū)站漢陽區(qū)站武昌火車站武冶機修東湖監(jiān)測站城區(qū)Rs結(jié)論— — —上升 —上升 圖3一6氮氧化物濃度日均值歷年變化趨勢(3)總懸浮顆粒物93一98年，城區(qū)總懸浮顆粒物總體污染變化趨勢不明顯，其中%年其污染濃度最小。由此可以預測，隨著武漢市大氣污染程度的加劇，大氣功能區(qū)仍然不能達標。數(shù)學模型可分三大類：第一類是確定性數(shù)學模型，主要研究事物之間的必然聯(lián)系。數(shù)學模型的建立是一個復雜的動態(tài)過程。②隨機數(shù)學模型。 模糊數(shù)學模型的選擇與確定根據(jù)第二章對五種具體模糊數(shù)學模型的分析比較以及對第三章武漢市大氣污染資料的數(shù)據(jù)處理和分析可知，武漢市的大氣污染因子中比較突出的污染因子是氮氧化物和可吸入顆粒物，且這兩者都呈上升趨勢。下面還將通過幾種模型的具體運算證明這點。1 181。5 181。3為NOX: 181。6為飄塵。這四級標準分別表示:優(yōu)(清潔)、良(輕度污染)、中(中度污染)、差(重度污染)。隸屬函數(shù)的確定方法通?？煞譃槟：y(tǒng)計方法與指派方法兩種，常用的是指派方法。其隸屬函數(shù)分布圖如圖4一1所示。aaaa4一表示第I級、II級、III級、IV級大氣環(huán)境質(zhì)量分級標準?；?qū)i視為