基于层次分析的福州市环境空气质量评价
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节能环保 LOW CARBoN W0RLD 2017/3
基于层次分析的福州市环境空气质量评价
周世营(福州I市环境监测中心站,福建福州I 350000)
【摘要】依照《环境空气质量标准》(GB 3095—2012),采用层次分析法对福州市2013~2016年环境空气质量进行分析评价。结果显示:2015年
开始福州市环境空气质量得到较大幅度提升,福州市环境空气质量受PM: 、PM NO 的影响较大,0,次之。在环境空气质量6个基本评价因子
中,PM PM NO 、S0 对福州市环境空气质量的影响逐渐减弱,O,对福州市环境空气质量的影响逐渐变大。要提高福州市环境空气质量,关
键是加强对PM 、PM NO 、0 的污染控制,因此需进一步加强对福州市施工扬尘、道路扬尘、燃煤锅炉、餐饮油烟污染、烧烤大排档污染、焚烧
垃圾、机动车尾气、挥发性有机物等治理。 【关键词】层次分析法;福州;环境空气质量
【中图分类号】X823 【文献标识码lA 【文章编号】2095—2066(2017)09—0024—04
空气质量直接关系到广大群众的幸福感。近年来,一些地
方空气质量恶化引起人们的高度关注.改善空气质量成为全
民共识。2012年2月29日《环境空气质量标准》(GB 3095-2012) 【 】发布,福州市即开始实施环境空气质量新标准监测,当年10
月福州市所有国控监测点位便具备了SO2、NO2、PM PM1I)、 CO、0 等6参数自动监测能力。目前,环境空气质量的评价方
法主要有综合指数法[21、层次分析法【31、模糊综合评价法 、灰色 聚类关联分析法 、神经网络16]等,它们各有特色。本文采用层
次分析法对福州市2013—2016年环境空气质量进行评价.该 方法系统性强、较为简便,能将结构复杂、目标众多的问题量
化.从而为相关政策制定、实施提供决策依据。 1层次分析法
层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)是美
国运筹学家T・L・Saaty教授于2O世纪7O年代初.提出一种定
性和定量相结合的、系统化、层次化的决策分析方法I3]。它是将
一个复杂的多目标决策问题作为一个系统.将目标分解为多
个目标或准则,进而分解为多指标的若干层次,通过两两判断
比较并计算出层次单排序和总排序权值。进而根据综合权重 按最大权重原则确定最优方案m。
1.1建立层次结构模型 层次结构模型的层次一般分为三种。最上层为目标层,一 般只有1个因素,最下层为方案或对象层,中间可以有一个或
几个层次,通常为准则或指标层。这样的层次结构确定了这三 层的隶属关系.即同一层次的因素对下一层次的某些因素起
支配作用.同时它又受到上一层次因素的支配,形成一个自上
而下的递阶层次 1.2构造判断矩阵和求特征向量
层次结构模型确定了上下层元素间的隶属关系.因此可 对指标层和对象层的影响因子,根据两两因子的相对重要性,
给出判断矩阵。设判断矩阵为A=(巩) ,其具有如下特征:
Vi,j∈N,有aij>0;a。 =__l_;aii=1,其中,i,j=1,2,…,n ail 判断矩阵的最大特征根及特征向量采用方法根进行计
算,步骤如下:
(1)计算两两判断矩阵每一行元素的乘积:M,=n ,j=
1,2,…n;
(2)计算M 的n次方根:Wi: ,i=l,2,…,n;
(3)对向量 :(_W ,W ,…,~W ) 做正规化:w :— lL
∑ 。w
2.2生物过滤的应用方法
(1)原理。在适宜的条件下通过微生物固体载体的废气首 先是被固体吸收才能慢慢被固体所依附的微生物分解.如此
一来除臭工作便完成了,其实并没有什么大费周折的过程。因
此应用生物过滤法除臭是最便捷也是最有效的方法 完成物 质转换功能的主体是微生物.生物过滤法和生物膜技术方法
一样微生物的培养环节尤为重要.因此需要为微生物的顺利 繁殖提供足够的养分
(2)生物过滤法下填料的选择。由于生物过滤法的应用比
较简单,并不像以上例举的生物膜技术方法的实践那样需要
繁琐的步骤。生物过滤法除臭效果的强弱,其关键因素在微生
物填料的选择。一般来说面积大、无异味、结构均匀、吸水性足
够都是填料的选择标准,选择填料并不能一味的让价格左右 自己的选择,应该在保证上文例举的条件都一一满足后,再考
虑到其经济性。 2.3活性污泥的应用方法
以上例举的方法都是针对污染气体的处理.而现在所说
的方法是针对水体处理。和细菌、真菌直接从可溶性有机物中
摄取营养物质不同。微生物虽然和细菌一样同样渺小到需要
借助显微镜才能发现它的运动轨迹.但只有腐生性微生物才 能达到和细菌、真菌在摄取营养物质过程中同样的效果。微生
物好气性的微生物和无机有机物所生成的微生物属于活性污 泥的组成部分.以满足对于污染物质的降解处理。这种存在于
活性污泥的部分是容易与水分离的物质.该物质并不是不太
易分辨的透明物质,而是具备着鲜明的黄褐色。 3结语
生物技术在环保领域中常用于固体垃圾污染方面、治理 废气污染方面、处理水污染方面.不同的生物技术应采取合理
的应用方法才能保证生物技术在环保工程中发挥出最大化的 作用
参考文献
[1]杜静盛,何雯艳,陈杰.生物技术在环保工程中的应用分析l J1.资源 节约与环保,2016(1O):156. 『21王忠杰,杨霆.浅谈生物技术在环保工程中的应用IJ1.科技创新与应 用.2Ol5(24):292. f3]王久明.浅析生物技术在污水处理中的应用【JI.中小企业管理与科 技(上旬刊),2o12(o9):198 ̄199.
收稿日期:
2017—2—9 LoW CARBoN WoRLD 2017/3 节能环保8
l=1,2,…,n; 计算所得特征向量:w=(w ,W ,A,W ) ,即为各因素对
上一层某一要素的相对重要性权重值。
(4)计算两两判断矩阵的最大特征根: =
I ∑ 。a n w, 。
l-3层次单排序及一致性检验
层次单排序是同一层各要素对上一层次某一要素的相对 重要性权值的计算过程。
一致性检验是通过计算,检验判断矩阵是否具有满意的
一致性。
判断矩阵的一致性指标为CI(Consistency Index):
cI=
平均随机一致性指标为RI(Random Index)tS1.见表1。
表1平均随机一致性指标 矩阵阶数 1 2 3 4 5 6 R1 0 O 0.58 O.9 1.12 1.24
检验判断矩阵的一致性比率为CR(Consistency Ratio): CR RICI
若CR<0.1,则认为判断矩阵具有满意的一致性,否则需
对矩阵进行修_if-。 1.4层次总排序及一致性检验
层次总排序是利用层次单排序结果,计算方案层各因素对
目标层的相对重要权重值。假设第k层各因素B ,B2,…,B 的
权重值分别为b1,b2,…,b ,第k+l层各因素的权重值为c ,按
表2方法计算第k+l层各因素对k-1层因素的影响权重值。
对层次总排序进行一致性检验,其一致性比率CR:
啡 =舞
其检验方法与层次单排序的一致性检验相同。
表2层次总排序
B1 B2 B C层次总排 层次 b1 b2 b3 b 序权值 m Cl c c c c: ∑b cf¨ 1 m C2 c ” c c c ∑b, ” i=1
m C c:” c c c二|n ∑b,c|1i) i:1 2福州市环境空气质量评价
2.1建立福州市环境空气质量层次结构模型
根据本次评价的目的及评价涉及的因子,将环境空气质 量作为目标层.将评价因子作为指标层.将环境空气质量级别
作为对象层。依照《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)、《环
境空气质量评价技术规范(试行)》(HJ 663—2013)19],结合福州
市实际情况,确定本次环境空气质量评价因子为SO2、NO2、
PM2.5 PMlo、CO、O3,其中SO2、NO2、PM2j、PMl0等4个因子同时 以年均值和日均值的相应百分位数做牟评价.环境空气质量
级别为一级、二级,建立环境空气质量层次结构模型.见图1。
福州市2ol3~2016年环境空气质量评价6因子监测统计 图1层次结构示意图
值如袁3,《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)- ̄表4。
表3福州市2013 2016年城市环境空气质量状况
SO2 N02 PM25 PMlo CO日 O3日最 项目 日均值 日均值 日均值 日均值 均值 大8h滑 年份 年均 的98 年均 的98 年均 的95 年均 的95 的95 动平均值 值 百分位 值 百分位 值 百分位 值 百分位 百分 的90百 数 数 数 数 位数 分位数 2013 0.01l 0.022 0.043 O.07l 0.036 0.077 0.064 0.120 1_3 0.073 2014 0.008 O.O2l 0.036 0.083 0.034 0.065 0.065 0.114 1_3 O.137 2015 0.006 O.013 0.033 0.060 0.029 0.060 0.056 0.1O8 1.O O.1l9
2O16 0.006 O.Ol1 0.030 0.063 0.027 0.055 O.05 0.093 1.1 O.114
表4环境空气污染物浓度限值 单位:mg/m 项目级别 一级 =级
年平均 0.02 O.06 SO2 24h平均 0.05 O.15
年平均 0.04 0.04 NO2 24h平均 0.O8 0.08 年平均 0.0l5 0.035 PM25 24h平均 0.035 0.075
年平均 0.04 0.07 PM10 24h平均 0.O5 O.15 C0 24h平均 4 4 O3 日最大8h平均 O.1 0.16
2.2构造判断矩阵和求最大特征根、特征向量
在环境空气质量层次结构模型中.对环境空气质量这一
目标(A)以各评价因子的污染分指数为标度构建各准则(B )
的相对重要判断矩阵(A—B)(表5以2o13年数据为例,SO
NO,、PM PM 以年均值,CO、O 以日均值百分位数做年评 价),其中各评价因子的污染分指数是以《环境空气质量标准》
(GB 3095—2012)二级标准为基准,计算各评价因子的浓度与
相应二级标准的比值;对环境空气质量评价因子这一准则(B), 以评价因子的浓度值与其相对应各个环境空气质量级别的浓 度限值之差的绝对值的倒数为标度构建各环境空气质量级别 (C)的相对重要两两判断矩阵(B。一C)[7,101(表6~l1)。
表5 A—B判断矩阵
A B1 B2 B3 B4 B5 Wi 一 B1 1 O.1667 0.1748 0.1978 0.. ̄625 O-3913 O.O452
B2 6 1 1.O485 1.1868 3.3750 2.3478 O.2714 B3 5.7222 0.9537 1 1.1319 3.2188 2.2391 0.2588 6.000l B4 5.0556 0.8426 0.8835 l 2.8438 1.9783 0.2286
B5 1.7778 0.2963 O.3107 0_3516 1 0.6957 O.O804