環境空氣質量研究綜述

11級環境工程顏廷文2011214059

環境空氣質量研究綜述目錄1234引言國內外研究現狀與發展動態

預測及影響因子分析的常規方法小結與展望目錄1234引言國內外研究現狀與發展動態預測及影響因子引言PM2.5將空氣質量問題推向風口浪尖2011年深秋入冬時節，北京等城市連續遭遇大霧彌漫天氣，引發網民對空氣質量的擔憂。

細顆粒物PM2.5也由此進入公眾視野，成為網絡微博和媒體熱議話題。引言PM2.5將空氣質量問題推向風口浪尖2011年空氣污染——各大城市關注的焦點引言YourTexthere經濟快速發展城市建設工程規模擴大大氣污染物排放增加空氣質量遇嚴峻挑戰空氣污染——各大城市關注的焦點引言YourTexther國際標準化組織（ISO）對空氣污染的定義

空氣污染通常是指由于人類活動和自然過程引起某種物質進入大氣中，呈現出足夠的濃度，達到了足夠的時間并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環境的現象。”

我國自20世紀80年代以來，環境壓力就開始明顯增大，長期積累的環境風險也逐漸顯現，一些大中城市的空氣質量呈惡化的趨勢。近年來，我國采取了一系列措施進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重，重點城市中有三分之一以上空氣質量達不到二級標準，大氣污染源和環境污染物不斷增加，污染范圍也在擴大。引言國際標準化組織（ISO）對空氣污染的定義引言

城市人口對生活環境的要求以及環保意識變得越來越強烈，空氣質量直接影響著人們的各種活動和身體健康，改善環境質量、控制大氣污染的呼聲日益高漲。研究城市空氣質量現狀及污染變化特征、從而預測未來發展趨勢，有利于更好的進行空氣污染的預防。根據預測采取相應的限制減排措施，避免可能的更加嚴重污染造成的損失，分析影響城市空氣質量的系列因素，對城市空氣環境管理和綜合防治提供一定的依據。

降低污染、利用人為控制來改善和保護環境，這對治理城市的空氣環境有十分重要的意義。引言城市人口對生活環境的要求以及環保意識變得越來越強空氣質量評價研究進展

空氣質量的綜合評價是確定、說明和預測一定區域范圍內空氣環境對人體健康、生態系統和環境的影響程度，是對空氣質素的優劣進行定性和定量的評述和分級。目前，對空氣質量評價的方法在國內外已經有了很多的探討。近年來，空氣質量評價方法的發展趨勢是多元化、綜合化的，研究者常采用多種方法進行對比分析或將幾種方式結合運用。由此可見，空氣質量評價現在已經不僅僅停留在理論研究階段，在現實運用中也有了長足的進步，很多國家把新型的方法應用在環境管理體系中，為環境決策者提供指導意見。國內外研究現狀與發展動態

空氣質量評價研究進展

空氣質量的綜合評價是國內外研究現狀與發展動態NehaKhanna在2000年時提出利用多種污染物的綜合評判給出空氣污染指數（API）體系

我國的研究者也常采用模糊綜合評價模型我國學者建立了附加價值評估體系研究和評價了普通人愿意為提高空氣質量狀況而支付的價值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價方法

美國最早進行空氣質量評價

格林大氣污染綜合指數

國外學者還常采用空氣動力學模型進行大氣質量管理

空氣質量評價國內外研究現狀與發展動態NehaKhanna在2000年時空氣質量預測研究進展

隨著經濟的高速發展以及空氣污染的日趨嚴重，從上世紀60年代起，為了更好的防治城市空氣污染，預防污染事件發生，人們迫切的需要了解空氣污染的影響及變化趨勢，空氣質量預測方法的研究以及空氣污染預報工作也開始逐漸被人們所重視。對于空氣質量預測方法的研究，近些年來也在被各國學者不斷的創新，預測趨勢是多元化發展，多種方式結合和補充。我國學者對空氣質量預測方法的研究也集中在神經網絡、灰色系統等方面。空氣質量預測的方法正在向多方向發展，學者們已經在充分考慮各種情況下的預測精度和準度，并不斷的對現有方法進行著創新工作。國內外研究現狀與發展動態空氣質量預測研究進展隨著經濟的高速發展以及空氣污國內外研究現狀與發展動態1988年日本對氮氧化物進行每日預報

我國80年代以SO2為主預測90年代末展開了空氣質量周報、日報PatricioPerez等發展了綜合人工神經網絡模型，用來預測智利圣地亞哥PM10的日均濃度最大值

EliasKalapanidas等探討了希臘雅典的短期NO2最大濃度預測模式NEMO樣板

朱悅等利用灰色GM(1,1)模型對大連市5年內的SO2濃度變化趨勢進行了預測

趙宏等提出了基于GA-ANN改進的空氣質量預測模型，將遺傳算法和神經網絡算法相結合

國內外研究現狀與發展動態1988年日本我國80年代以SO2為空氣質量影響因子研究進展國內外研究現狀與發展動態人類排放

煤炭消耗量

人為增加的污染源

能源的損失率

ClicktoaddtextClicktoaddtext自然過程

氣象氣候條件降水

風向

濕度

氣壓

Clicktoaddtext空氣質量影響因素

空氣質量影響因子研究進展國內外研究現狀與發展動態人類排放自

Chung-MingLiu等分析了亞洲沙塵天氣對臺灣空氣質量的影響，采用揚塵強度等級對1994-2005年的空氣質量分類，發現臺灣西部地區PM10濃度的增加是兗州沙塵入侵和當地污染物共同作用的結果。FilippoGiorgi等回顧了氣候變化對空氣質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應充分考慮氣候變化因素。XingWang等對2008年北京奧運期間的空氣質量狀況分析，發現由于奧運期間北京良好的交通管制以及污染排放限制措施的執行，使得空氣污染物的遷移發生了變化，不僅改善了空氣環境，也保護了公眾健康。秦保平等將天津市典型高架點源和城市眾多高架源污染綜合分析，論述了高架點源污染分布特征和對天津空氣質量的影響。國內外研究現狀與發展動態Chung-MingLiu等分析了亞洲沙塵天氣對臺灣

空氣質量評價常規方法

空氣質量評價是按照一定的評價標準和方法確定一個區域范圍內的空氣環境質量狀況及變化趨勢，評價人類活動對環境的影響。隨著空氣污染物排放總量的增加及污染范圍的擴大，以PM10、SO2、NOx等為主的空氣污染問題日漸嚴重，通過空氣質量評價，找出區域主要空氣污染物和污染源，以及空氣質量發展變化規律，為制定區域空氣污染控制法規、進行空氣質量管理相關工作提供科學依據。國內外經過幾十年的發展，眾多學者提出了用于空氣質量綜合評價的相關方法，并通過某一地區及某時段多種污染物含量的分析確定該地區及時段空氣污染程度，主要的方法有以下幾種。預測及影響因子分析的常規方法空氣質量評價常規方法預測及影響因子分析的常規方法預測及影響因子分析的常規方法指數評價法

主分量分析評價法

模糊綜合評價法

是利用環境質量相鄰兩個評價等級之間的模糊性，通過對單項污染指標求隸屬度，建立模糊關系矩陣并計算權重及綜合評價等步驟得出結果

是一種基于線性變換，在損失很少信息的前提下把多個指標轉化為幾個綜合指標，從而實現降維的評估方法

從監測點的原始監測數據統計值與評價標準之比作為分指數，然后通過數學綜合作為環境質量評定尺度，是目前進行環境質量評價的最主要方法預測及影響因子分析的常規方法指數評價法主分量分析評價法模預測及影響因子分析的常規方法物元分析評價法

灰色評價法

人工神經網絡評價法

良好的進行模式識別，對標準樣本數據進行訓練學習，得到各連接節點的權值建立評價模型，模型輸入空氣質量標準，輸出空氣質量等級或相應的正交矩陣

引入各評價等級的白化函數，計算評價對象白化值的大小，并按幾個灰類進行歸納，得到聚類對象所屬類別

構造了環境標準物元矩陣和節域物元矩陣，計算評價區域空氣質量對各等級的綜合關聯度，利用關聯函數可以取負的特點，全面的分析了空氣質量屬于某評價等級的程度預測及影響因子分析的常規方法物元分析評價法灰色評價法人工空氣質量預測常規方法預測及影響因子分析的常規方法統計學預測

通過積累多年氣象及污染資料，分析天氣變化的典型參數

建立這些參數與相應污染物濃度之間的定量關系，做出預測

數值學預測

根據污染物在空氣中的變化規律，構造數學方程

用數值計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境質量進行定性或半定量分析

空氣質量的長期和短期預測

空氣質量預測常規方法預測及影響因子分析的常規方法統計學預測常用的統計學方法

預測及影響因子分析的常規方法多元線性回歸預測法

神經網絡預測法

灰色系統預測法

建模過程是把已測得的無明顯規律的原始數列進行加工，得到有規律的時間序列后建立微分方程，進行擬合，得到灰色動態預測模型GM(n,h)，用來進行空氣質量的中長期預測。

由大量神經元廣泛互聯形成，反映了人腦的基本特征，可以利用計算機進行自學習、聯想和優化，解決因果關系模糊的高度非線性預測問題，主要應用于空氣污染物濃度的短期預測

根據實測值與預測值間的比較原理，用過去的濃度和氣象資料進行預測常用的統計學方法預測及影響因子分析的常規方法多元線性回歸預空氣質量影響因素分析常規方法

控制空氣污染，改善空氣質量是創造良好城市環境和保障城市可持續發展的必要條件，一般來說，城市空氣污染狀況取決于兩個因素:污染物的排放情況和大氣的擴散能力。基于以上原則，國內外學者近年來對城市空氣質量的影響因素進行了廣泛的研究，其中關于影響空氣污染的主要經濟因素分析的研究較多，包括人口密度、經濟增長、能源消耗、投資政策等等。預測及影響因子分析的常規方法空氣質量影響因素分析常規方法控制空氣污染，改善空氣主要的研究方法

預測及影響因子分析的常規方法環境庫茲涅茨曲線分析

灰色關聯分析法主成分分析法

其它分析方法

環境污染和經濟增長之間呈倒U型關系曲線，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聯度，找出影響系統行為的主要因子，并加以控制，改善空氣環境質量

利用數理統計法，精選出若干個有代表性的指標，再根據這些指標來分析空氣環境質量多元統計方法遺傳算法粗集理論

主要的研究方法預測及影響因子分析的常規方法環境庫茲涅茨曲線

空氣質量作為重要的環境問題，影響著城市人口健康和經濟發展，目前國內外已有大量學者進行了研究，研究方法也不盡相同。但是，這些方法在空氣質量分析過程中都有各自的不適用性。實際上，城市空氣質量的評價、預測、影響因子分析應該是一個綜合考慮的整體體系，每種方法在研究不同問題時都有各自的缺陷，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行空氣質量的整體和統一的分析。小結與展望空氣質量作為重要的環境問題，影響著城市人口健康和對空氣質量進行評價、預測及影響因子分析是我國環境影響評價中的一項重要組成部分。現階段，我國的學者側重于將環境影響評價理解為一個技術過程，并將重點放在影響的識別、預測和分析上，而國外學者則比較注重社會內容，更注重于“人的感受”以開篇的PM2.5監測為例，從最初的質疑監測數據，之后一些城市在2012年伊始逐步開展PM2.5的監測及預報，再到PM2.5進入國標，公眾對PM2.5的持續關注在很大程度上推動了我國空氣質量評價、預測工作的發展。由此我們也可以看到，側重保護人群健康，注重人的感受，應該逐步成為我國環境影響評價的發展方向。小結與展望對空氣質量進行評價、預測及影響因子分析是我國環境影響評感謝您的關注！感謝您的關注！

環境空氣質量研究綜述

11級環境工程顏廷文2011214059

環境空氣質量研究綜述目錄1234引言國內外研究現狀與發展動態

預測及影響因子分析的常規方法小結與展望目錄1234引言國內外研究現狀與發展動態預測及影響因子引言PM2.5將空氣質量問題推向風口浪尖2011年深秋入冬時節，北京等城市連續遭遇大霧彌漫天氣，引發網民對空氣質量的擔憂。

細顆粒物PM2.5也由此進入公眾視野，成為網絡微博和媒體熱議話題。引言PM2.5將空氣質量問題推向風口浪尖2011年空氣污染——各大城市關注的焦點引言YourTexthere經濟快速發展城市建設工程規模擴大大氣污染物排放增加空氣質量遇嚴峻挑戰空氣污染——各大城市關注的焦點引言YourTexther國際標準化組織（ISO）對空氣污染的定義

空氣污染通常是指由于人類活動和自然過程引起某種物質進入大氣中，呈現出足夠的濃度，達到了足夠的時間并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環境的現象。”

我國自20世紀80年代以來，環境壓力就開始明顯增大，長期積累的環境風險也逐漸顯現，一些大中城市的空氣質量呈惡化的趨勢。近年來，我國采取了一系列措施進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重，重點城市中有三分之一以上空氣質量達不到二級標準，大氣污染源和環境污染物不斷增加，污染范圍也在擴大。引言國際標準化組織（ISO）對空氣污染的定義引言

城市人口對生活環境的要求以及環保意識變得越來越強烈，空氣質量直接影響著人們的各種活動和身體健康，改善環境質量、控制大氣污染的呼聲日益高漲。研究城市空氣質量現狀及污染變化特征、從而預測未來發展趨勢，有利于更好的進行空氣污染的預防。根據預測采取相應的限制減排措施，避免可能的更加嚴重污染造成的損失，分析影響城市空氣質量的系列因素，對城市空氣環境管理和綜合防治提供一定的依據。

降低污染、利用人為控制來改善和保護環境，這對治理城市的空氣環境有十分重要的意義。引言城市人口對生活環境的要求以及環保意識變得越來越強空氣質量評價研究進展

空氣質量的綜合評價是確定、說明和預測一定區域范圍內空氣環境對人體健康、生態系統和環境的影響程度，是對空氣質素的優劣進行定性和定量的評述和分級。目前，對空氣質量評價的方法在國內外已經有了很多的探討。近年來，空氣質量評價方法的發展趨勢是多元化、綜合化的，研究者常采用多種方法進行對比分析或將幾種方式結合運用。由此可見，空氣質量評價現在已經不僅僅停留在理論研究階段，在現實運用中也有了長足的進步，很多國家把新型的方法應用在環境管理體系中，為環境決策者提供指導意見。國內外研究現狀與發展動態

空氣質量評價研究進展

空氣質量的綜合評價是國內外研究現狀與發展動態NehaKhanna在2000年時提出利用多種污染物的綜合評判給出空氣污染指數（API）體系

我國的研究者也常采用模糊綜合評價模型我國學者建立了附加價值評估體系研究和評價了普通人愿意為提高空氣質量狀況而支付的價值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價方法

美國最早進行空氣質量評價

格林大氣污染綜合指數

國外學者還常采用空氣動力學模型進行大氣質量管理

空氣質量評價國內外研究現狀與發展動態NehaKhanna在2000年時空氣質量預測研究進展

隨著經濟的高速發展以及空氣污染的日趨嚴重，從上世紀60年代起，為了更好的防治城市空氣污染，預防污染事件發生，人們迫切的需要了解空氣污染的影響及變化趨勢，空氣質量預測方法的研究以及空氣污染預報工作也開始逐漸被人們所重視。對于空氣質量預測方法的研究，近些年來也在被各國學者不斷的創新，預測趨勢是多元化發展，多種方式結合和補充。我國學者對空氣質量預測方法的研究也集中在神經網絡、灰色系統等方面。空氣質量預測的方法正在向多方向發展，學者們已經在充分考慮各種情況下的預測精度和準度，并不斷的對現有方法進行著創新工作。國內外研究現狀與發展動態空氣質量預測研究進展隨著經濟的高速發展以及空氣污國內外研究現狀與發展動態1988年日本對氮氧化物進行每日預報

我國80年代以SO2為主預測90年代末展開了空氣質量周報、日報PatricioPerez等發展了綜合人工神經網絡模型，用來預測智利圣地亞哥PM10的日均濃度最大值

EliasKalapanidas等探討了希臘雅典的短期NO2最大濃度預測模式NEMO樣板

朱悅等利用灰色GM(1,1)模型對大連市5年內的SO2濃度變化趨勢進行了預測

趙宏等提出了基于GA-ANN改進的空氣質量預測模型，將遺傳算法和神經網絡算法相結合

國內外研究現狀與發展動態1988年日本我國80年代以SO2為空氣質量影響因子研究進展國內外研究現狀與發展動態人類排放

煤炭消耗量

人為增加的污染源

能源的損失率

ClicktoaddtextClicktoaddtext自然過程

氣象氣候條件降水

風向

濕度

氣壓

Clicktoaddtext空氣質量影響因素

空氣質量影響因子研究進展國內外研究現狀與發展動態人類排放自

Chung-MingLiu等分析了亞洲沙塵天氣對臺灣空氣質量的影響，采用揚塵強度等級對1994-2005年的空氣質量分類，發現臺灣西部地區PM10濃度的增加是兗州沙塵入侵和當地污染物共同作用的結果。FilippoGiorgi等回顧了氣候變化對空氣質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應充分考慮氣候變化因素。XingWang等對2008年北京奧運期間的空氣質量狀況分析，發現由于奧運期間北京良好的交通管制以及污染排放限制措施的執行，使得空氣污染物的遷移發生了變化，不僅改善了空氣環境，也保護了公眾健康。秦保平等將天津市典型高架點源和城市眾多高架源污染綜合分析，論述了高架點源污染分布特征和對天津空氣質量的影響。國內外研究現狀與發展動態Chung-MingLiu等分析了亞洲沙塵天氣對臺灣

空氣質量評價常規方法

空氣質量評價是按照一定的評價標準和方法確定一個區域范圍內的空氣環境質量狀況及變化趨勢，評價人類活動對環境的影響。隨著空氣污染物排放總量的增加及污染范圍的擴大，以PM10、SO2、NOx等為主的空氣污染問題日漸嚴重，通過空氣質量評價，找出區域主要空氣污染物和污染源，以及空氣質量發展變化規律，為制定區域空氣污染控制法規、進行空氣質量管理相關工作提供科學依據。國內外經過幾十年的發展，眾多學者提出了用于空氣質量綜合評價的相關方法，并通過某一地區及某時段多種污染物含量的分析確定該地區及時段空氣污染程度，主要的方法有以下幾種。預測及影響因子分析的常規方法空氣質量評價常規方法預測及影響因子分析的常規方法預測及影響因子分析的常規方法指數評價法

主分量分析評價法

模糊綜合評價法

是利用環境質量相鄰兩個評價等級之間的模糊性，通過對單項污染指標求隸屬度，建立模糊關系矩陣并計算權重及綜合評價等步驟得出結果

是一種基于線性變換，在損失很少信息的前提下把多個指標轉化為幾個綜合指標，從而實現降維的評估方法

從監測點的原始監測數據統計值與評價標準之比作為分指數，然后通過數學綜合作為環境質量評定尺度，是目前進行環境質量評價的最主要方法預測及影響因子分析的常規方法指數評價法主分量分析評價法模預測及影響因子分析的常規方法物元分析評價法

灰色評價法

人工神經網絡評價法

良好的進行模式識別，對標準樣本數據進行訓練學習，得到各連接節點的權值建立評價模型，模型輸入空氣質量標準，輸出空氣質量等級或相應的正交矩陣

引入各評價等級的白化函數，計算評價對象白化值的大小，并按幾個灰類進行歸納，得到聚類對象所屬類別

構造了環境標準物元矩陣和節域物元矩陣，計算評價區域空氣質量對各等級的綜合關聯度，利用關聯函數可以取負的特點，全面的分析了空氣質量屬于某評價等級的程度預測及影響因子分析的常規方法物元分析評價法灰色評價法人工空氣質量預測常規方法預測及影響因子分析的常規方法統計學預測

通過積累多年氣象及污染資料，分析天氣變化的典型參數

建立這些參數與相應污染物濃度之間的定量關系，做出預測

數值學預測

根據污染物在空氣中的變化規律，構造數學方程

用數值計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境質量進行定性或半定量分析

空氣質量的長期和短期預測

空氣質量預測常規方法預測及影響因子分析的常規方法統計學預測常用的統計學方法

預測及影響因子分析的常規方法多元線性回歸預測法

神經網絡預測法

灰色系統預測法

建模過程是把已測得的無明顯規律的原始數列進行加工，得到有規律的時間序列后建立微分方程，進行擬合，得到灰色動態預測模型GM(n,h)，用來進行空氣質量的中長期預測。

由大量神經元廣泛互聯形成，反映了人腦的基本特征，可以利用計算機進行自學習、聯想和優化，解決因果關系模糊的高度非線性預測問題，主要應用于空氣污染物濃度的短期預測

根據實測值與預測值間的比較原理，用過去的濃度和氣象資料進行預測常用的統計學方法預測及影響因子分