西安空气质量检测报告

目录
一、问题重述........................................................ 2 二、模型假设........................................................ 2 三、符号说明........................................................ 3 四、问题分析........................................................ 3 五、模型的建立与求解................................................ 4 5.1 问题一的解法与评价 .......................................... 4 5.1.1 AQI 与 API 的计算 ...................................... 4 5.1.2 API 与 AQI 的对比与分析 .................................... 6 5.2.1 模型的建立............................................ 6 5.2.2 模型的求解............................................ 7 5.2.2 季节及其他因素的影响 .................................. 9 5.3 问题三模型的建立与求解 ..................................... 12 5.3.1 模型Ⅰ：时间序列模型 ................................. 12 5.3.2 模型Ⅱ： B P 神经网络模型 .............................. 12 5.4 问题四的解析 ............................................... 15 六、模型的评价与优化............................................... 16 6.1 模型的优点 ................................................. 16 6.2 模型的缺点 ................................................. 16 6.3 模型的优化 ................................................. 16 七、参考文献....................................................... 16
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一、问题重述
随着我国经济社会的快速发展， 大气环境污染随之加重， 雾霾现象频繁发生， 从而对各地空气质量构成巨大压力， 环境空气质量评价标准以及污染治理等问题 再次引起大众的关注。 2012 年 2 月 29 日之前，我国以《环境空气质量标准》为依据，通过空气污 染指数（API）主要监测大气中的 SO2、NO2 和可吸入颗粒物等来判断空气质量； 近几年，以煤炭为主的能源消耗大幅攀升，机动车保有量急剧增加，经济发达地 NOX 和 VOCS 排放量显著增长，O3 和细颗粒物污染加剧，目前包括京津冀、长三 角、珠三角的城市群，以及各省省会，全部实施了新的空气质量标准 GB3095-1996，以及新的空气质量评价体系，即空气质量指数（AQI） 。 新标准中对大气质量的监测主要是监测大气中二氧化硫 （SO2） 二氧化氮 、 （NO2） 、 一氧化碳（CO） 、臭氧（O3） 、可吸入颗粒物（PM10）以及细颗粒物（PM2.5）等 六类基本项目和总悬浮颗粒物 （TSP） 氮氧化物 、 （NOX） 铅 、 （Pb） 苯并[a]芘 、 （BaP） 四类其他项目的浓度。此外，研究表明，城市环境空气质量好坏与季节、城市能 源消费结构等因素的关系十分密切。 现有西安市 13 个监测点从 2010 年 1 月 1 日至 2013 年 4 月 28 日污染物浓度 的监测数据，本文需要回答以下问题： 问题一：分别利用附件给出的空气污染指数（API） （旧标准）和环境空气质 量指数（AQI） （新标准）对西安市的空气质量进行评价，并对两种评价结果进行 对比、分析，得出结论； 问题二： 根据问题一的结论及附件所给资料，建立模型分析影响城市空气污 染程度的主要因素是什么？ 问题三：对未来一周（取 2013 年 4 月 30 日至 5 月 6 日）西安市空气质量状 况进行预测； 问题四： 根据上述结论，试就环境空气质量的监测与控制对西安市环保部门提出 建议。
二、模型假设
1) 2) 3) 4) 5) 假设题目给出的各组数据真实可信， 不考虑人为因素， 具有统计、 预测意义。 假设影响大气环境的各项因素不会出现非预期的剧烈变化。 假设相关数据具有独立性，各个指标也不相互影响。 空气质量相同等级的污染程度相同。 不考虑突发事件或造成的空气质量突变。
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三、符号说明
符号
API
AQI
表示意义
空气污染指数 空气质量指数 空气污染分指数 空气质量分指数 某污染物的浓度 各污染物综合后的指标 指标在公共因子上的载荷 两种污染物之间的相关系数 时间序列
IA P I
IA Q I
xi
zi
lij rij
 X t
四、问题分析
近来空气质量的降低引起了大众对空气质量问题的关注。 针对空气质量的评 判，国家先后发布了两套不同的评判标准。本文旨在通过对已有数据的分析，进 行两个标准的比较，并建立模型对以后的空气质量进行预测及建议。 本文主要解决四个问题。首先通过量化的数学指标来进行两个标准的对比与 分析。 其次通过关联度的分析求出影响西安空气质量的原因。近而利用已有数据 对未来一周的空气情况预测。最后根据前三问的过程给出自己的建议。 问题一：为了从 API 和 AQI 两个指数对西安市的空气质量进行评价，我们 首先应根据其各自的计算公式算出两者的值， 同一段时间内优良及各类污染的比 例是否有差异，通过折线图进行直观的对比。然后搜集资料，对比两个标准，分 析出二者的不同。 问题二：由于 AQI 的指标与 SO2、NO2、PM10、CO、O3、PM2.5 六项有直接的 关系， 且测量结果较为准确， 可以用灰色关联度模型， 通过模型计算出各项与 AQI 的关联度，找出影响较大的污染物，从而进一步分析原因。
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