环境空气质量研究综述

国内外研究现状与发展动态
空气质量评价研究进展
• 空气质量的综合评价是确定、说明和预测一定区域范 围内空气环境对人体健康、生态系统和环境的影响程度， 是对空气质素的优劣进行定性和定量的评述和分级。目前 ，对空气质量评价的方法在国内外已经有了很多的探讨。
• 近年来，空气质量评价方法的发展趋势是多元化、综 合化的，研究者常采用多种方法进行对比分析或将几种方 式结合运用。
• Filippo Giorgi等回顾了气候变化对空气质量影响的建 模候工变具化和对方污法染，物并总用量欧有洲潜夏在季的O影3浓响度，与因气此候决的策关污系染证消明减气措 施时应充分考虑气候变化因素。
• Xing Wang等对2008年北京奥运期间的空气质量状况分 析，发现由于奥运期间北京良好的交通管制以及污染排放 限制措施的执行，使得空气污染物的迁移发生了变化，不 仅改善了空气环境，也保护了公众健康。
• 由此我们也可以看到，侧重保护人群健康，注重人的 感受，应该逐步成为我国环境影响评价的发展方向。
感谢您的关注！
知识回顾 Knowledge Review
祝您成功！
主要的研究方法
环境库兹涅茨 灰色关联
曲线分析
分析法
主成分 分析法
其它分 析方法
环境污染 和经济增长 之间呈倒U 型关系曲线 ，比较适用 于定性分析
通过比较分 析多因素间的 差异性和关联 度，找出影响 系统行为的主 要因子，并加 以控制，改善 空气环境质量
利用数理 统计法，精 选出若干个 有代表性的 指标，再根 据这些指标 来分析空气 环境质量
灰色评价法
引入各评价 等级的白化函 数，计算评价 对象白化值的 大小，并按几 个灰类进行归 纳，得到聚类 对象所属类别
人工神经网络评价法
良好的进行模 式识别，对标 准样本数据进 行训练学习， 得到各连接节 点的权值建立 评价模型，模 型输入空气质 量标准，输出 空气质量等级 或相应的正交
矩阵
预测及影响因子分析的常规方法
综合评判给出 空气污染指数（API）体系
空气质量评价
杨晓华等给出了物元分析法， 并指出这是一种
解决不相容问题的 简便有效的评价方法
我国的研究者也常采用 模糊综合评价模型
我国学者建立了附加价值评估体系 研究和评价了普通人愿意为
提高空气质量状况而支付的价值
国内外研究现状与发展动态
空气质量预测研究进展
• 随着经济的高速发展以及空气污染的日趋严重，从上 世纪60年代起，为了更好的防治城市空气污染，预防污染 事件发生，人们迫切的需要了解空气污染的影响及变化趋 势，空气质量预测方法的研究以及空气污染预报工作也开 始逐渐被人们所重视。
•Click to add text
人类排放
•煤炭消耗量 •人为增加的
污染源 •能源的损失率
•Click to add text •Click to add text
国内外研究现状与发展动态
• Chung-Ming Liu等分析了亚洲沙尘天气对台湾空气质量 的影响，采用扬尘强度等级对1994-2005年的空气质量分类 ，污发染现物台共湾同西作部用地的区结P果M1。0浓度的增加是兖州沙尘入侵和当地
• 对于空气质量预测方法的研究，近些年来也在被各国 学者不断的创新，预测趋势是多元化发展，多种方式结合 和补充。
• 我国学者对空气质量预测方法的研究也集中在神经网 络、灰色系统等方面。
• 空气质量预测的方法正在向多方向发展，学者们已经 在充分考虑各种情况下的预测精度和准度，并不断的对现 有方法进行着创新工作。
以空P气M质10、量S评O2价、，NO找x等出为区主域的主空要气空污气染污问染题物日和渐污严染重源，，通以过及
空气质量发展变化规律，为制定区域空气污染控制法规、 进行空气质量管理相关工作提供科学依据。
国内外经过几十年的发展，众多学者提出了用于空气 质量综合评价的相关方法，并通过某一地区及某时段多种 污染物含量的分析确定该地区及时段空气污染程度，主要 的方法有以下几种。
小结与展望
• 对空气质量进行评价、预测及影响因子分析是我国环 境影响评价中的一项重要组成部分。
• 现阶段，我国的学者侧重于将环境影响评价理解为一 个技术过程，并将重点放在影响的识别、预测和分析上， 而国外学者则比较注重社会内容，更注重于“人的感受”
• 以开篇的PM2.5监测为例，从最初的质疑监测数据，之 后一些城市在2012年伊始逐步开展PM2.5的监测及预报，再 到PM2.5进入国标，公众对PM2.5的持续关注在很大程度上推 动了我国空气质量评价、预测工作的发展。
• 秦保平等将天津市典型高架点源和城市众多高架源污染 综合分析，论述了高架点源污染分布特征和对天津空气质 量的影响。
预测及影响因子分析的常规方法
空气质量评价常规方法
空气质量评价是按照一定的评价标准和方法确定一个 区域范围内的空气环境质量状况及变化趋势，评价人类活 动对环境的影响。
随着空气污染物排放总量的增加及污染范围的扩大，
环境空气质量研究综述
11级环境工程 颜廷文
2011214059
目录
1 引言 2 国内外研究现状与发展动态 3 预测及影响因子分析的常规方法 4 小结与展望
引言
PM2.5将空气质量问题推向风口浪尖
2011年深秋入冬 时节，北京等城市 连续遭遇大雾弥漫 天气，引发网民对 空气质量的担忧。
细颗粒物PM2.5也 由此进入公众视野 ，成为网络微博和 媒体热议话题。
空气质量预测常规方法
空气质量的长期 和短期预测
数值学预测
•根据污染物在空气中的 变化规律，构造数学方程 •用数值计算求解该方程 得出污染物的浓度分布和 变化趋势 •采用各种模式对未来大气 环境质量进行定性或半定量 分析
统计学预测
•通过积累多年气象及 污染资料，分析天气 变化的典型参数 •建立这些参数与相应 污染物浓度之间的定量 关系，做出预测
• 由此可见，空气质量评价现在已经不仅仅停留在理论 研究阶段，在现实运用中也有了长足的进步，很多国家把 新型的方法应用在环境管理体系中，为环境决策者提供指 导意见。
国内外研究现状与发展动态
Biblioteka Baidu
美国最早进行空气质量评价 格林大气污染综合指数
国外学者还常采用 空气动力学模型进行大气质量管理
Neha Khanna在2000年时 提出利用多种污染物的
灰色系统预测法
建模过程是 把已测得的无 明显规律的原 始数列进行加 工，得到有规 律的时间序列 后建立微分方 程，进行拟合， 得到灰色动态
预测模型 GM(n,h)，用来 进行空气质量 的中长期预测。
预测及影响因子分析的常规方法
空气质量影响因素分析常规方法
•
控制空气污染，改善空气质量是创造良好城市环境和
预测
Elias Kalapanidas等 探讨了希腊雅典的短 期NO2最大浓度预测模 赵宏等提出了基于 式NEMO样板 GA-ANN改进的空气质 量预测模型，将遗传 算法和神经网络算法 相结合
国内外研究现状与发展动态
空气质量影响因子研究进展
空气质量影响因素
自然过程
•气象气候条件 •降水 •风向 •湿度 •气压
预测及影响因子分析的常规方法
指数评价法
从监测点的 原始监测数据 统计值与评价 标准之比作为 分指数，然后 通过数学综合 作为环境质量 评定尺度，是 目前进行环境 质量评价的最 主要方法
主分量分析评 价法
是一种基于线 性变换，在损 失很少信息的 前提下把多个 指标转化为几 个综合指标， 从而实现降维 的评估方法
近年来，我国采取了一系列措施进行空气污染防治工 作，但目前全国仍有约五分之一的城市空气污染严重，重 点城市中有三分之一以上空气质量达不到二级标准，大气 污染源和环境污染物不断增加，污染范围也在扩大。
引言
• 城市人口对生活环境的要求以及环保意识变得越来越 强烈，空气质量直接影响着人们的各种活动和身体健康， 改善环境质量、控制大气污染的呼声日益高涨。
多元统计 方法
遗传算法 粗集理论
小结与展望
• 空气质量作为重要的环境问题，影响着城市人 口健康和经济发展，目前国内外已有大量学者进 行了研究，研究方法也不尽相同。但是，这些方 法在空气质量分析过程中都有各自的不适用性。
• 实际上，城市空气质量的评价、预测、影响因 子分析应该是一个综合考虑的整体体系，每种方 法在研究不同问题时都有各自的缺陷，因此我们 有必要考虑只采用一种完善且全面的理论体系进 行空气质量的整体和统一的分析。
引言
空气污染——各大城市关注的焦点
经济快 速发展
Your Text here
城市建 设工程 规模扩
大
大气污 染物排 放增加
空气质量 遇严峻挑
战
引言
• 国际标准化组织（ISO）对空气污染的定义
空气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种 物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间 并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的 现象。” • 我国自20世纪80年代以来，环境压力就开始明显增大 ，长期积累的环境风险也逐渐显现，一些大中城市的空气 质量呈恶化的趋势。
模糊综合评价法
是利用环境 质量相邻两个 评价等级之间 的模糊性，通 过对单项污染 指标求隶属度， 建立模糊关系 矩阵并计算权 重及综合评价 等步骤得出结 果
预测及影响因子分析的常规方法
物元分析评 构造了价环法境
标准物元矩阵 和节域物元矩 阵，计算评价 区域空气质量 对各等级的综 合关联度，利 用关联函数可 以取负的特点， 全面的分析了 空气质量属于 某评价等级的 程度
国内外研究现状与发展动态
我国80年代以SO2 为主预测
90年代末展开了空 气质量周报、日报
1988年日本 对氮氧化物进行每日预报
Patricio Perez等发 展了综合人工神经网 络模型，用来预测智 利圣地亚哥PM10的日
均浓度最大值
朱悦等利用灰色 GM(1,1)模型对大 连市5年内的SO2浓 度变化趋势进行了
预测及影响因子分析的常规方法
常用的统计学方法
多元线性回归预 测法
根据实测值 与预测值间的 比较原理，用 过去的浓度和 气象资料进行 预测
神经网络预 由测大法量神经
元广泛互联形 成，反映了人 脑的基本特征， 可以利用计算 机进行自学习、 联想和优化， 解决因果关系 模糊的高度非 线性预测问题， 主要应用于空 气污染物浓度 的短期预测
• 研究城市空气质量现状及污染变化特征、从而预测未 来发展趋势，有利于更好的进行空气污染的预防。 根据预测采取相应的限制减排措施，避免可能的更加 严重污染造成的损失，分析影响城市空气质量的系列因素 ，对城市空气环境管理和综合防治提供一定的依据。 降低污染、利用人为控制来改善和保护环境，这对治 理城市的空气环境有十分重要的意义。
保障城市可持续发展的必要条件，一般来说，城市空气污
染状况取决于两个因素:污染物的排放情况和大气的扩散
能力。
• 基于以上原则，国内外学者近年来对城市空气质量的 影响因素进行了广泛的研究，其中关于影响空气污染的主 要经济因素分析的研究较多，包括人口密度、经济增长、 能源消耗、投资政策等等。
预测及影响因子分析的常规方法