第三章环境质量评价

地理与环境科学学院第三章环境质量现状评价1确定评价目标2收集与评价有关的背景资料3环境质量现状监测4背景值的预测5环境质量现状分析6评价结论与对策第一节环境质量现状评价的基本程序第一节环境质量现状评价的基本程序目标决定评价区域的范围、评价参数、评价标准。确定评价目标第一节环境质量现状评价的基本程序环境污染为主——污染源、污染现状调查；生态环境破坏为主——人群健康的回顾调查；美学评价为主——自然景观资料的收集。资料收集第一节环境质量现状评价的基本程序根据评价目的，确定监测因子。现状监测第一节环境质量现状评价的基本程序分析区域主要的污染源及污染物种类数量；对环境质量状况给出总的结论并提出防治对策。分析与评价第二节环境质量现状评价方法分类环境质量指数法概率统计法模糊数学法生物指标法一般指数类分级指数类方法分类细目逻辑概念因子特点模糊定权法模糊定级法模糊聚类发环境质量是确定的、可推理的。环境质量是随机变化的。等级与变化的界限是模糊的。生物与它生存的环境是统一整体；生物对其生活环境变化敏感（1）理化指标（2）民意测验或专家咨询得到评分值（1）理化指标（2）民意测验或专家咨询得到评分值（1）理化指标（2）民意测验或专家咨询得到评分值（1）生物的生理反应指标（2）环境中生物的种、群变化指示生物法生物指数法其他互相渗透，综合运用指数评价法第三节环境质量现状评价技术方法环境质量是各个环境要素优劣的综合概念。衡量环境质量优劣的因素很多，通常用环境中污染物质的含量来表达。环境质量指数就是这样一个有代表性的数，是质量好坏的表征，既可以表示单因子的，也可以表示多因子的环境质量状况。指数评价法是最早用于环境质量评价的一种方法。近十几年来，这一方法在环境质量评价中得到了广泛的应用，并有了很大的发展。根据不同评价目的的需要，环境质量指数可以设计为随环境质量提高而递增，也可设计为随污染程度的提高而递增。单因子指数假设只有一种污染物作用与环境因素的情况下，其环境质量指数的公式可以写成：Si指该评价因子的评价标准；Ci评价因子在环境中的观测值。iiiSCP•P是无量纲数，表示污染物在环境中实际浓度超过评价标准的程度，即超标倍数。•P值越大，环境质量越差多因子指数任何一个具体的环境质量问题都不是单一污染物的问题，若某一环境因素中有多种污染物，且这些污染物之间并没有明显的激发或抑制作用，则环境质量指数为niiinniSCSCSCSCP12211均值型多因子环境质量指数nniiiSCnP11•若考虑各环境因素在某一环境中所占的比例不相等，需根据各环境要素在环境系统中各自与人类行为发生关系时所占的比列来确定其权重•计权型多因子环境质量指数iinniiSCwP1•总环境质量指数Wi——相应分类指数Ij的加权系数；n——分类参数的个数；m——系数。mnjiiEQImIW/11)(•P1环境质量不能满足评价标准的要求•P=1临界状态•P1较好•计算P值的注意事项：•根据评价的目的不同，s有不同的选择•环境质量值是一个污染物影响的综合结果，计算时应以污染物种类的数目作为计算公式中参数的数目。定权的方法：•评价参数为抽象的、宏观的，如美学评价参数、综合评价的评价参数如大气、水体等，可采用打分法或调查统计法两类定权方法；•评价参数若为具体的、微观的，如评价参数为SO2、NOX等，尽量选用客观定量数据作为定权因子，用序列综合法或公式法来定权。指数法的局限：•不能全面的反映某一种环境的污染情况。空气污染指数–空气污染指数（AirPollutionIndex,简称API）就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式，并用于分级表征空气污染程度和空气质量状况。–这种方法适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。–根据我国空气污染的特点和污染防治工作的重点，目前计入空气污染指数的污染物项目暂定为：二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物。随着环境保护工作的深入和监测技术水平的提高，再调整增加其它污染项目，以便更为客观地反应污染状况。空气污染指数的分级标准是：•（1）空气质量指数API50对应的污染物浓度为国家空气质量日均值一级标准；•（2）API100对应的污染物浓度为国家空气质量日均值二级标准；•（3）API更高值段的分级对应于各种污染物对人体健康产生不同影响时的浓度限制。API空气质量级别空气质量状况对健康的影响0～50I优可正常活动51～100II良可正常活动101～150IIIIII1轻微污染长期接触,易感人群出现症状151～200III2轻度污染长期接触,健康人群出现症状201～250IVIV1中度污染一定时间接触后,健康人群出现症状251～300IV2中度重污染一定时间接触后,心脏病和肺病患者症状显著加剧300V重度污染健康人群明显强烈症状,提前出现某些疾病空气污染指数分级标准(试行)（2000年4月27日发布）空气质量描述空气质量等级API二氧化硫浓度可吸入颗粒物严重污染V50026204002100中度污染IV3001600轻度污染III200250350良II100150150优I505050二氧化硫和可吸入颗粒物的API分级标准。（μg/NM3）模糊综合评判22一、模糊现象与模糊数学基础二、模糊综合评判法的主要步骤三、模糊综合评判法的主要算子四、模糊综合评判法实例23一、模糊现象与模糊数学基础24模糊数学绪论用数学的眼光看世界，可把我们身边的现象划分为：1.确定性现象：物质的汽化、冷凝，运动的速率，这种现象的规律性靠经典数学去刻画；2.随机现象：某种事物的分布，故障发生的概率，这种现象的规律性靠概率统计去刻画;3.模糊现象：年轻、重、热、美、厚、薄、快、慢、大、小、高、低、长、短、贵、贱、强、弱，靠模糊数学去刻画。模糊现象的共同特点：外延不清晰模糊数学——研究和揭示模糊现象的定量处理方法。25•产生1965年，L.A.Zadeh（扎德）发表了文章《模糊集》(FuzzySets，InformationandControl,8,338-353)•基本思想用属于程度（隶属度）代替属于或不属于。如某员工属于优秀的程度为0.6,属于良好的程度为0.2，属于一般的程度为0.1，属于较差的程度为0.1。模糊数学绪论26模糊代数，模糊拓扑，模糊逻辑，模糊分析，模糊概率，模糊图论，模糊优化等模糊数学分支•涉及学科分类、识别、评判、预测、控制、排序、选择；人工智能、信息控制、聚类分析、专家系统、综合评判等模糊数学绪论•应用领域27二、模糊综合评判法的主要步骤28设与被评价事物相关的因素有n个，记作},,,{21nuuuU称之为因素集或指标集，考虑用权重},,,{21naaaA来衡量各因素重要程度的大小。又设所有可能出现的评语有m个，记作},,,{21mvvvV称之为评语集或评判集。29（1）确定因素（指标）集};,,,{21nuuuU（2）确定评判（评语）集};,,,{21mvvvV（3）进行单因素评判得到隶属度向量),,,(21imiiirrrr，形成隶属度矩阵：nmnnmmrrrrrrrrrR212222111211（4）确定因素集权重向量，对评判集可数值化或归一化（5）计算综合评判（综合隶属度）向量：对于权重),,,,(21naaaA计算RAB（6）根据隶属度最大原则作出评判，或计算综合评判值模糊综合评判的步骤30【引例】科研成果评价假设评价科研成果，评价指标集合U={u1，u2，u3}={学术水平，社会效益，经济效益}，其各因素权重设为}4.0,3.0,3.0{A31确定评语集为V={V1，V2，V3，V4}={很好，好，一般，差}请该领域专家若干位，分别对此项成果每一因素进行单因素评价，例如对学术水平，有50%的专家认为“很好”，30%的专家认为“好”，20%的专家认为“一般”。由此得出学术水平的单因素评价结果为0,2.0,3.0,5.01R2.03.02.02.01.02.04.03.002.03.05.0321RRRR全部因素的评价结果为32综合评价为•其中“”为模糊算子mnmmnnmrrrrrrrrraaaR21222211121121,,,AB2.03.02.02.01.02.04.03.002.03.05.00.40.30.333三、模糊综合评判法的主要算子34表示取大四个主要的模糊算子(1)算子表示取小),(Mnkrarajkjmjjkjmjk,,2,1,,minmax)(B11＝)4.03.03.0(2.03.02.02.01.02.04.03.002.03.05.02.03.03.03.035(2)算子),(M)4.03.03.0(2.03.02.02.01.02.04.03.002.03.05.0nkrarajkjmjjkjmjk,,2,1,max)(B11＝08.012.012.015.0表示相乘36⊕表示相加(3))4.03.03.0(2.03.02.02.01.02.04.03.002.03.05.03.07.08.08.0),(Mnkramjjkjk,,2,1,,minB137(4))4.03.03.0(2.03.02.02.01.02.04.03.002.03.05.011.072.029.032.0),(Mnkramjjkjk,,2,1,B138以上四个算子在综合评价中的特点是39四、模糊综合评判法实例40【例1】顾客对服装的评判问题。（1）建立因素集},,,,{4321uuuuU其中:1u花色；:2u式样；:3u耐穿程度；:4u价格。（2）建立评判集},,,{4321vvvvV，其中:1v很欢迎；:2v较欢迎；:3v不太欢迎；:4v不欢迎。（3）进行单因素评判得到隶属度向量：)1.0,2.0,5.0,2.0(11ru)0,1.0,2.0,7.0(22ru)1.0,5.0,4.0,0(33ru).0,5.0,3.0,2.0(44ru41形成隶属度矩阵05.03.02.01.05.04.0001.02.07.01.02.05.02.0R（4）确定因素集权重向量设有两类顾客，他们根据自己的喜好对各因素所分配的权重分别为)1.0,15.0,35.0,4.0()4.0,3.0,2.0,1.0(21AA42（5）用算子),(M计算综合评判为)055.0,42.0,36.0,543.0(00.50.30.20.10.50.4000.10.20.70.10.20.50.20.10.150.350.4)04.0,39.0,33.0,42.0(00.50.30.20.10.50.4000.10.20.70.10.20.50.20.40.30.20.12211RABRAB（6）按最大隶属原则，第一类顾客对此服装不太欢迎，而第二类顾客对此服装比较欢迎。43比如用户关心电脑的以下几个指标：“运算功能（数值、图形等）”；“存储容量（内、外存）”；“运行速度（CPU、主板等）”；“外设配置（网卡、调制调解器、多媒体部件等）”；“价格”。【例2】用户对电脑的综合评判441u=“运算功能（数值、图形等）”；2u=“存储容量（内、外存）”；3u=“运行速度（CPU、主板等）”；4u=“外设配置（网卡、调制调解器、多媒体部件等）”；5u=“价格”。},,,,{54321uuuuuU则构成指标集或因素