時間：2024-02-02 15:05:11
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2018年整個省內(nèi)的空氣質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)，但針對不同的縣市因為受小范圍的影響，各有區(qū)別，現(xiàn)在我們針對望城的今年6月和7月以及去年的6月和7月對比一下各項參數(shù)來分析一下原因和改善方法。
望城2017年6、7月與2018年6、7月各項污染指數(shù)（2018年7月為1-21號數(shù)據(jù)）
2017-6月單項指數(shù)
2017-6月單項指數(shù)排名
2017-7月單項指數(shù)
2017-7月單項指數(shù)排名
2018-6月單項指數(shù)
2018-6月單項指數(shù)排名
2018-7月單項指數(shù)
2018-7月單項指數(shù)排名
PM2.5
0.63
53
0.43
42
0.69
30
0.63
63
PM10
0.49
48
0.47
66
0.54
43
0.5
56
NOX
0.6
90
0.62
90
0.55
90
0.45
89
SO2
0.15
54
0.18
62
0.1
23
0.08
23
CO
0.28
55
0.28
77
0.25
28
0.22
31
O3
0.86
78
0.82
87
1.05
81
0.82
84
綜指和排名
3.01
82
2.8
87
3.18
79
2.7
78
從此表可以看出，并不是綜合指數(shù)低排名就會一定前進，全省各個縣市區(qū)的污染源及治理重點肯定存在差異，而綜合指數(shù)的計算方法及統(tǒng)計規(guī)則同樣會對綜合指數(shù)有直接影響，不過綜合指數(shù)能大體代表著本地的空氣質(zhì)量狀況。
同時，全省各個縣市區(qū)的空氣質(zhì)量各項污染物的指數(shù)受各種氣候條件及氣象有很大影晌，而湖南地型多樣，氣候氣象條件也非常復雜，各地污染物指數(shù)受影響度不一樣，不同的地形在強光降雨大風等不同條件下存在著明顯區(qū)別。
7月5號的降雨，從下午三點開始，因為范圍小，形成的氣流差和地形輸送通道，望城經(jīng)開區(qū)PM2.5出現(xiàn)連續(xù)五個小時的中度和重度污染，而其它的地方受影響時間一般平均為兩到三個小時。這說明經(jīng)開區(qū)氣流的流通和擴散緩慢，容易出現(xiàn)累積。從氮氧化物和臭氧的數(shù)據(jù)來看也確實如此。
天然排放的NOx,主要來自土壤和海洋中有機物的分解，屬于自然界的氮循環(huán)過程。 人為活動排放的NO，大部分來自化石燃料的燃燒過程，如汽車、飛機、內(nèi)燃機及工業(yè)窯爐的燃燒過程；也來自生產(chǎn)、使用硝酸的過程，如氮肥廠、有機中間體廠、有色及黑色金屬冶煉廠等。空氣中的NO和NO2通過光化學反應，相互轉(zhuǎn)化而達到平衡。.大氣中的氮氧化物主要源于化石燃料的燃燒和植物體的焚燒,以及農(nóng)田土壤和動物排泄物中含氮化合物的轉(zhuǎn)化。
臭氧不是人類直接排放的污染。它是由氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機化合物（VOC）在日光（sunlight）中的紫外線作用下反應產(chǎn)生的。工業(yè)生產(chǎn)設施、電力設施、機動車尾氣、汽油燃燒產(chǎn)物、化學溶劑的排放等等，是空氣中氮氧化物和揮發(fā)性有機化合物的來源。如果這些污染物能夠盡快擴散，也就不容易形成臭氧。但是，如果沒有風使得污染物擴散不利，就會積累到較高濃度；再加上氣溫高、光照強，就會產(chǎn)生出大量臭氧。
由此可以看出，望城經(jīng)工區(qū)氮氧化物和臭氧數(shù)據(jù)超高，排除其它的因素，本身地形所導致的氣象影響也是原因之一。這也是我們處理臨時突發(fā)狀況的思路之一。
從顆粒物指數(shù)明顯可以看出，今年顆粒物污染明顯比去年上升，主要原因排除其它的因素影響，眾多的基建項目是主因。
一氧化碳和二氧化硫，從此表可以看出，跟全省各地的趨勢大體一致，呈現(xiàn)有規(guī)則的下降趨勢。說明在環(huán)境的治理上區(qū)環(huán)保局工作還是非常有成效。
從此表可以看出，要想改變目前排名落后的情況，讓空氣質(zhì)量達到均衡改善，重點是顆粒物臭氧和氮氧化物。
一，城市工業(yè)環(huán)境整治，區(qū)內(nèi)或近郊都存在一些具有一定大氣污染的工廠。對于這些工廠，我們不僅要政府需明確污染排放許可證頒發(fā)的法規(guī)和管理流程，，還需嚴格按照國家相關部門的要求，要求工廠進行廢氣的處理，達到環(huán)保要求。目前隨著環(huán)境治理的深入，這已經(jīng)達到了一個平衡點，但不能松懈。
二，揚塵污染對造成城市空氣中顆粒物污染的影響越來越突出。揚塵是指地表松散顆粒物質(zhì)在自然力或人力的作用下進入環(huán)境空氣中形成一定粒徑范圍的空氣顆粒物，主要分為土壤揚塵、施工揚塵、道路揚塵和堆場揚塵。目前，揚塵污染是造成顆粒物污染的主要原因。
造成揚塵污染的主要來源：
1，不利的氣候條件導致的自然塵揚塵的天然來源主要是裸露地表，各種沉降在地面上的氣溶膠粒子等都是揚塵的天然來源。在不利氣候條件下，這些顆粒物就會從地表進入空氣中。
2，建筑揚塵近年來，我國正處于城市基礎設施建設的高峰時期，建筑、拆遷、道路施工及堆料、運輸遺灑等施工過程產(chǎn)生的建筑塵不斷增多，已成為TSP污染的重要原因之一。在施工過程中，由于管理措施不夠完善，一些工地粗放式施工。料堆遮擋不夠完整、嚴密，造成容易起塵的物料、渣土外逸；不能及時清理和覆蓋建筑垃圾、渣土等；施工現(xiàn)場的路面不能及時清掃、出入工地的機動車不能及時沖洗等等，均易產(chǎn)生建筑揚塵。
3，、堆放物塵各類工業(yè)鋼渣、粉煤灰、堿渣的堆放場、垃圾堆放場、原煤堆放場等是揚塵的又一重要來源。在我國城市中，各類物料堆放場隨處可見，并且大多數(shù)都沒有采取有效的防塵措施，在不利的氣象條件下，其對大氣中揚塵污染的貢獻是很大的。
4，道路揚塵交通運輸過程中灑落于道路上的渣土、煤灰、灰土、煤矸石、沙土、垃圾等各種固體，以及沉積在道路上的其他排放源排放的顆粒物，經(jīng)往來車輛的碾壓后形成粒徑較小的顆粒物進入空氣，形成道路交通塵。由于道路兩旁綠化不好、清掃方式不合理、路面灑水頻次不夠、緊靠重點建設工程現(xiàn)場的路段清掃不及時等諸多因素，造成路面塵土飛揚。
5，露天燒經(jīng)營場所因為沒有配備相應的排煙除塵設備，致使產(chǎn)生大量的有毒有害煙塵和異味氣體，對空氣造成了嚴重污染。
顆粒物污染涉及的部門很多，包括環(huán)保、城建、園林、交通、環(huán)衛(wèi)、房屋等行政管理部門，因此當?shù)厝嗣裾淖饔弥陵P重要。政府要明確各有關行政管理部門的職責，組織協(xié)調(diào)各職能部門，同時按照屬地原則，實行分區(qū)負責制，形成政府主導，各部門各負其責、各區(qū)政府齊抓共管的工作機制，有效地遏止顆粒物污染。
一、加強對建筑工地的揚塵管理
城市建成區(qū)內(nèi)的所有建筑工地(包括拆遷工地)周邊必須設置圍擋，土堆、料堆要有遮蓋或噴灑覆蓋劑；指定專人清掃工地路面，要按規(guī)定使用預拌混凝土，有攪拌站的，必須采取控制揚塵措施；施工道路要硬化，在公路出口處設置清除車輪泥土的設備，確保車輛不帶泥土駛出工地；施工工地要隨時灑水。城市道路建設工地實行封閉式施工。嚴禁在車行道上堆放施工棄土，要采用灑水、遮蓋物或噴灑覆蓋劑等措施防治揚塵。政府職能部門要負責監(jiān)督和管理建筑、道路施工工地的防塵工作，和施工單位簽定揚塵防治責任書，對未達到環(huán)保要求的工地要限期整改；對逾期未達到環(huán)保要求的，要依法責令其停工整頓。在建地域的裸地應隨建設工程的結(jié)束時間而完成綠化工程。
二、加強對煤臺、礦場、料堆、灰堆的揚塵管理
所有煤臺、礦場、料堆、灰堆必須密閉、半密閉堆放或噴灑覆蓋劑。鍋爐除塵器下灰必須以袋裝方式收集和運輸。政府職能部門要定期對煤臺、礦場、料堆、灰堆防塵措施進行監(jiān)督檢查，對違反規(guī)定的，要依據(jù)有關法規(guī)責令其限期整改并預以處罰。
三、加強對露天燒烤的管理
采取疏堵結(jié)合的方式，建立封閉的集中燒烤場所，配備相應排煙除塵設備，積極引導燒烤業(yè)主到園內(nèi)營業(yè)；加大執(zhí)法檢查力度，依法取締露天燒烤業(yè)戶，同時改變過去的單一部門、單一手段的執(zhí)法為多部門聯(lián)合、人性化執(zhí)法。
二、四、以治理道路揚塵為重點，繼續(xù)深入開展“洗路降塵”行動
實施了道路灑水和沖洗作業(yè)，減少路面“積塵”；增加機掃面積，降低作業(yè)“揚塵”；強力開展“清臟治亂”行動，推行小街巷衛(wèi)生管理專業(yè)化。
氮氧化物是生成臭氧的重要物質(zhì)之一，與城市臭氧濃度和光化學污染緊密相關。同時，氮氧化物還是城市細粒子污染的主要來源。
目前流動源增加造成的氮氧化物污染問題日益突出，氮氧化物已成為少數(shù)大城市空氣中的主要污染物。造成大氣污染的主要指NO和NO2。人類活動排放的NOx主要來自各種燃料的燃燒過程，其中工業(yè)窯爐和汽車排放最多。此外，硝酸的生產(chǎn)或使用過程，氮肥廠，有機中間體廠，有色及黑色金屬冶煉廠的某些生產(chǎn)過程也有NOx的生成。 氮氧化物的治理，強化總量減排指標體系，制定區(qū)域和重點企業(yè)氮氧化物污染總量控制目標。此外，在控制氮氧化物污染的同時，應同時兼顧臭氧、揮發(fā)性有機化合物等其他污染物的協(xié)同控制，以達到改善環(huán)境質(zhì)量和降低污染減排成本的目的。
臭氧污染主要出現(xiàn)在夏季，這是因為汽車、工廠等污染源排入大氣的揮發(fā)性一次污染物，在強烈的紫外線照射下，使原有的化學鏈遭 到破壞，發(fā)生光化學反應，生成臭氧等二次污染物。臭氧污染的出現(xiàn)，一般從每年的4月份開始，一直持續(xù)到10月，其中6月至8月的濃度比較高。
臭氧的形成，主要與空氣中的揮發(fā)性有機化合物（VOCs）的含量有關。 近地面臭氧是典型的二次污染物，是由空氣中的氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機化合物（VOCs）在強烈陽光的照射下，通過十分復雜的光化學反應生成的。 揮發(fā)性有機物(VOCs)是形成臭氧的重要前體物。需要通過調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，控制揮發(fā)性有機物排放，來減輕污染物的排放量。
涉揮發(fā)性有機物排放的“散亂污”企業(yè)，主要為涂料、油墨、合成革、橡膠制品、塑料制品、化纖生產(chǎn)等化工企業(yè)，使用溶劑型涂料、油墨、粘 劑和其他有機溶劑的印刷、家具、鋼結(jié)構(gòu)、人造板、注塑等制造加工企業(yè)以及露天噴涂汽車維修企業(yè)等。嚴格禁止露天噴涂，重點加強對建筑裝飾、汽車 維修等行業(yè)的監(jiān)管，全面取締露天和敞開式噴涂作業(yè)。
在交通污染源方面，所有加油站禁止銷售普通柴油，全部供應符合國六標準的車用汽柴油。在高排放車輛通行的主要道口，逐步安裝固定式遙感監(jiān)測設備，配備移動式遙感監(jiān)測設備，篩查柴油貨車和高排放汽油車。加強重型柴油車排放道路執(zhí)法檢查和限行區(qū)域管控，重點在貨運通道、交通主要干線、城市建筑工地周邊等重型柴油車出現(xiàn)頻次較多的路段，抽檢尾氣。 城市建成區(qū)，禁止使用冒黑煙高排放工程機械(含挖掘機、裝載機、平地機、鋪路機、壓路機、叉車等)，加快淘汰高排放的工程機械、農(nóng)業(yè)機械等設備。
在工業(yè)污染源方面，重點推進石化及煤化工、精細化工、工業(yè)涂裝、包裝印刷、橡膠制品業(yè)等行業(yè)揮發(fā)性有機物污染防治。
在生活源方 面，加強對建筑裝飾、汽修、干洗、餐飲等生活源揮發(fā)性有機物治理，同時結(jié)合民用散煤清潔化治理、生物質(zhì)秸稈焚燒等工作，減少民用散煤和生物質(zhì)燃燒的揮發(fā)性 有機物排放，并嚴控露天燒烤等。
關鍵詞：空氣污染；層次分析；判斷矩陣；排名
環(huán)境問題是當前世界各國普遍關注的問題之一，是21世紀人類面臨的重大挑戰(zhàn)。亞洲雖然國家眾多城市眾多，但是不同的國家引起空氣污染的污染物種類和污染指數(shù)不同，所以各個國家的污染嚴重程度不同。而且城市空氣污染是多種不同污染物綜合作用的結(jié)果。根據(jù)亞洲11個城市的空氣質(zhì)量調(diào)查情況，如何評價這11個城市空氣污染嚴重程度，這是本文所要著重研究的問題。
空氣中的污染物主要有SO2、SPM（懸浮顆粒物）、NOх、CO，一般分為三級，其中超過WHO指標100%以上為Ⅲ（非常嚴重污染）；超過WHO指標，達到100%以下為Ⅱ（中度嚴重污染）；符合WHO指標或少量超過為Ⅰ（低度污染）。根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署《全球環(huán)境展望2003》（中國環(huán)境科學出版社2003）的記載，這11個城市空氣中SO2、SPM、NOх、CO的質(zhì)量分別是：（1）曼谷為Ⅰ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ；（2）北京為Ⅲ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅰ；（3）加爾各答為Ⅰ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅰ；（4）新德里為Ⅰ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅰ；（5）雅加達為Ⅰ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅱ；（6）卡拉奇為Ⅰ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅰ；（7）馬尼拉為Ⅰ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ；（8）孟買為Ⅰ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅰ；（9）漢城為Ⅲ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅰ；（10）上海為Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ、Ⅰ；（11）東京為Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ。
一、建模的建立（表1）
1、將研究目標（Z）、因素（P）、對象（C）按相關關系構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)圖，這三個層次最高層是目標（Z），中間層是因素（P），最低層是排序城市（C）。
2、給出SO2，SPM，NOх，CO兩兩成對比較的判斷矩陣A。再進行層次單排序及其一致性檢驗。A的給出主要是依據(jù)SO2，SPM，NOх，CO在空氣污染中的重要程度及對人群的影響在研究中發(fā)現(xiàn)二氧化硫亦會導致死亡率上升，尤其是在懸浮顆粒物的協(xié)同作用下。2000年，研究人員對北京的兩個居民區(qū)作了大氣污染與死亡率的相關值研究。研究結(jié)果表明，大氣中二氧化硫的濃度每增加1倍，總死亡率增加ll%；總懸浮顆粒物濃度每增加1倍，總死亡率增加4%。由此可以說明二氧化硫的影響較顆粒物的影響大很多。SO2，SPM，NOх都會引起呼吸系統(tǒng)疾病，而且SO2和NOх的水溶物還是酸雨的主要成分。所以SO2和NOх對空氣質(zhì)量的影響比SPM的影響大。再從SO2和NOх的來源來比較，可以看出城市中的SO2和NO的污染水平相當。SPM的污染水平次之，但也是緊隨其后。而SO2、SPM、NOх、CO中CO對環(huán)境的影響最小。據(jù)此給出SO2、SPM、NOх、CO兩兩成對比較的判斷矩陣。由Perron－Frobenions定理，非負矩陣存在正的最大模特征值，對應著正的特征向量。借助Matlab軟件進行求取最大模特征根及相應特征向量的計算，再將所求的特征向量單位化后得到的就是因素P對目標Z相對重要性的權(quán)重，記為W。
λmax=4.0206；CI=0.0069；RI=0.90；CI/RI=0.0077；CR＜0.1
因為CI/RI
3、給出最低層對中間層的各個因素的判斷矩陣并進行分析。由于各個城市只存在污染程度的不同，所以只需給出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之間的關系即可。我所給出的關系是Ⅰ/Ⅰ=1，Ⅱ/Ⅱ=1，Ⅲ/Ⅲ=1，Ⅲ/Ⅰ=5，Ⅲ/Ⅱ=4，Ⅱ/Ⅰ=3。在這個關系的基礎上，給出了最低層C：{C1，C2，C3，C4，C5，C6}對于中間層p：{P1，P2，P3，P4}各個因素的判斷矩陣，并用MATLAB進行了類似的計算，顯示出了對P1，P2，P3，P4的權(quán)重。結(jié)果如下，從結(jié)果中我們清楚地看到對這四個因素的排序都有滿意的一致性，真正的反映了C在P1，P2，P3，P4中所占的比重。
λmax=6.0881；CI=0.0176；RI=1.24；CI/RI=0.0142；CR＜0.1
同理我們可以求出P2－C、P3－C、P4－C的相應數(shù)據(jù)。
4、層次總排序（見表3）即C層對目標Z的總排序。
方法是將P－C所得到的四個經(jīng)過單位化的特征向量作為列向量構(gòu)成6×4矩陣，和由P對目標Z的權(quán)量構(gòu)成的4×1矩陣做乘法，結(jié)果即是11個城市的空氣污染嚴重程度的權(quán)重向量，那么數(shù)值較大的數(shù)所對應的城市空氣污染程度就比較嚴重。
總排序一致性的檢驗：
CR=（0.3849×0.0176+0.1428×0+0.3849
×0+0.0879+0）/1.24=0.005463
CR
此結(jié)果有說明總排序有非常滿意的一致性。
二、結(jié)果分析和模型討論
從模型層次總排序的結(jié)果，我們很清楚的看到C對目標Z的權(quán)重C2>C4>C1>C5>C3>C6。那么C1―C6所對應的城市的空氣污染程度也有同樣的排序。由此我們得到了11城市的污染嚴重程度排序，結(jié)果如下：（1）北京、漢城；（2）雅加達；（3）曼谷、馬尼拉；（4）上海；（5）加爾各答、德里、卡拉奇、孟買；（6）東京。
這個模型的結(jié)論從另一個側(cè)面反映了所給的原始數(shù)據(jù)所代表的實際情況。結(jié)論顯示北京和漢城的空氣污染程度在11個國家里最嚴重。對于北京從實際出發(fā)，我們可以找到一點答案。首先，中國是亞洲人口最多的國家，而且北京作為中國的首都，政治文化的中心，必然是人口積聚的中心。人口密集，交通擁擠，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模愈來愈大，能流物流高度集中，使得空氣污染日益加劇。其次，問題的數(shù)據(jù)來自于1992年，當時的中國發(fā)展還比較落后，而且進行改革開放也才初見成效。對環(huán)境污染的認識還很粗淺，對環(huán)境污染的治理也不夠徹底，治理方法還比較初等。除此以外，還有一個不容忽視的因素，我國大氣污染物的主要來源主要是煤，當時城市中的能源消耗也主要是煤，燃煤排放的污染物占燃燒的96%。在眾多因素的影響下，北京當時的環(huán)境水平還不是很高，與北京這座歷史名城成為世界級都市還有很大差距。那么近年來北京變化比較大，到處高樓聳立，綠樹成蔭，工廠，汽車所排放的氣體都要符合一定的標準，對環(huán)境污染的治理也卓見成效，隨著科技的進步，一些新的能源發(fā)揮著巨大的作用，北京的環(huán)境正發(fā)生著巨大的變化。
參考文獻：
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關鍵詞 EXCEL；環(huán)境空氣質(zhì)量；AQI；自動計算
中圖分類號X3 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）121-0227-03
2013年1月1日起，京津冀、長三角、珠三角等重點區(qū)域以及直轄市和省會城市等共74個城市按照環(huán)境空氣新標準《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095-2012）要求進行監(jiān)測與評價。新標準增加了污染物監(jiān)測項目，嚴格了部分污染物濃度限值?？諝馊請笾?，由包含六項污染物的空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）替換了原來包含三項污染物的空氣污染指數(shù)（API），評價方法更加復雜，靠人工計算工作量非常大。一些軟件雖有自動統(tǒng)計功能，但也存在局限性，例如本單位的軟件尚不能統(tǒng)計AQI，上級環(huán)保部門數(shù)據(jù)庫雖然功能較齊全，但只能進行整年或者整月的統(tǒng)計，而且必須是上報后的數(shù)據(jù)才能統(tǒng)計出結(jié)果，時效性欠佳。EXCEL 2003是一款簡單易學且普及的軟件，使用門檻低，無人員權(quán)限限制。前人曾探討過應用EXCEL來計算評價單個AQI，但其在污染物濃度取值超出范圍及存在兩個以上首要污染物時存在漏洞，而且尚無對任意日期范圍內(nèi)自動統(tǒng)計及自動生成圖表方面的研究。
本文介紹的EXCEL 2003軟件的應用結(jié)果，只要在相應單元格中輸入各項空氣污染物濃度日均值，excel可自動批量計算每日空氣質(zhì)量指數(shù)，并顯示空氣質(zhì)量級別及首要污染物、超標污染物；輸入需要統(tǒng)計的起止日期，EXCEL便能自動統(tǒng)計給定日期范圍內(nèi)的有效天數(shù)，AQI最大值、最小值、均值及各級別空氣質(zhì)量的天數(shù)等信息，并自動生成空氣質(zhì)量各級別天數(shù)比例的餅狀圖；同時，輸入統(tǒng)計時段，可自動生成一張包含各污染物最大日均值、平均值、特定百分位數(shù)、單項污染指數(shù)、最大日超標倍數(shù)、超標率等項目的評價表，方便且直觀。
1原理
1.1空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）的計算
污染物項目P的空氣質(zhì)量分指數(shù)按式（1）計算：
環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)及空氣質(zhì)量分指數(shù)的計算結(jié)果應全部進位取整數(shù)，不保留小數(shù)?？諝赓|(zhì)量指數(shù)的范圍為0500，指數(shù)越大，級別越高，說明污染越嚴重。
1.2首要污染物及超標污染物的確定方法
AQI大于50時，IAQI最大的污染物為首要污染物，若IAQI最大的污染物為兩項或兩項以上時，并列為首要污染物。IAQI大于100的污染物為超標污染物。
1.3基本評價項目、評價標準及評價方法
基本評價項目包括二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）共6項。各項目評價執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095-2012）中的二級標準。
污染物濃度評價結(jié)果符合GB3095-2012和HJ663-2013的規(guī)定，即為達標。其中，污染物年評價達標是指該污染物年平均濃度（CO和O3除外）和特定百分位數(shù)濃度（SO2、NO2日均值的第98百分位數(shù)，CO、PM10、PM2.5日均值的第95百分位數(shù)，O3的日最大8小時滑動平均值的第90百分位數(shù)）同時達標。
2 應用EXCEL的函數(shù)公式編制相關統(tǒng)計表
EXCEL工作簿包含“日報AQI”、“環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計”和“主要污染物評價結(jié)果”三張EXCEL表格。我們設置白色背景的單元格為輸入?yún)^(qū)域，深綠色背景的單元格為字段區(qū)域，淺綠色背景的表格為函數(shù)自動統(tǒng)計結(jié)果的區(qū)域。
2.1“日報AQ1”表格的制作
表格的第一、二行用來顯示字段名，本表包含18列，A列至G列為輸入?yún)^(qū)域，分別用于輸入日期及六項基本空氣污染物的日均值、H列至R列為自動計算輸出區(qū)域，分別顯示六項污染物的空氣質(zhì)量分指數(shù)IAQIn、AQI、空氣質(zhì)量級別、空氣質(zhì)量類別、首要污染物和超標污染物。見圖1。
根據(jù)空氣質(zhì)量分指數(shù)IAQIn的計算方法，應用IF嵌套函數(shù)進行分段線性計算，同時應用ROUNDUP函數(shù)實現(xiàn)計算結(jié)果的進位取整，即可計算出相應污染物的質(zhì)量分指數(shù)。以SO2為例說明空氣質(zhì)量分指數(shù)的計算方法，在H3單位格內(nèi)輸入公式：=ROUNDUP（IF（B3
這樣，只要在B3單元格中輸入一個SO2日均值濃度，H3單元格即自動顯示SO2的質(zhì)量分指數(shù)。NO2、PM10、PM2.5、CO、O3的空氣質(zhì)量分指數(shù)同理可得。
N3單元格利用MAX函數(shù)確定空氣質(zhì)量指數(shù)AQI，同時利用IF、AND函數(shù)排除分指數(shù)均為0時的異常情況，公式為：=IF（AND（H3=0，I3=0，J3=0，K3=0，L3=0，M3=0），””，MAX（H3，I3，J3，K3，L3，M3））。
O3單元格利用IF嵌套函數(shù)實現(xiàn)對空氣質(zhì)量級別的描述。公式為：=IF（N3=""，""，IF（N3
P3單元格利用IF嵌套函數(shù)實現(xiàn)對空氣質(zhì)量類別的描述。公式為：=IF（O3=""，""，IF（O3="一級"，"優(yōu)"，IF（O3="二級"，"良"，IF（O3="三級"，"輕度污染"，IF（O3="四級"，"中度污染"，IF（O3="五級"，"重度污染"，"嚴重污染"））））））。
Q3單元格顯示首要污染物。AQI為空值或小等于50時，不顯示首要污染物。當有兩種或兩種以上首要污染物時，則能將所有首要污染物同時顯示。公式為：=IF（N3=""，""，IF（N3
R3單元格顯示超標污染物。AQI為空值或小等于100時，不顯示超標污染物。公式為：=IF（N3=""，""，IF（N3100，"二氧化硫"，""））&（IF（I3>100，"二氧化氮"，""））&（IF（J3>100，"可吸入顆粒物"，""））&（IF（L3>100，"一氧化碳"，""））&（IF（M3>100，"臭氧日最大8小時值"，""））&（IF（K3>100，"細顆粒物"，""））））。
將A3至R3的公式自動向下填充（假定向下填充至第10000行）。
對手動輸入的A列至G列進行數(shù)據(jù)有效性設置，可防止輸入不合適的數(shù)據(jù)而擾亂后期的統(tǒng)計結(jié)果。
2.2 “環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計”表格制作
如圖2，在深綠色背景的單元格內(nèi)輸入需要統(tǒng)計的項目字段，預留B1、D1單元格，用來手動輸入統(tǒng)計起止日期。B2至B17單元格及D3至D8單元格為自動計算輸出區(qū)域，即顯示給定日期范圍內(nèi)相應的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。下面分別介紹：
B2單元格顯示給定日期范圍內(nèi)AQI不為空值的天數(shù)，利用數(shù)組公式可實現(xiàn)：=SUMPRODUCT（（日報AQI！$A$3：$A$10000>=B1）*（日報AQI！$A$3：$A$10000
B3-B8單元格分別顯示給定日期范圍內(nèi)不同質(zhì)量類別的天數(shù)。以“優(yōu)的天數(shù)”為例，B3的公式為：=SUMPRODUCT（（日報AQI！$A$3：$A$10000>=B1）*（日報AQI！$A$3：$A$10000
D3-D8單元格分別顯示給定日期范圍內(nèi)不同質(zhì)量類別的天數(shù)比例，以“優(yōu)的天數(shù)比例”為例，D3的公式為：=B3/B2。
B9單元格顯示給定日期范圍內(nèi)的AQI均值，保留整數(shù)。公式為：=ROUNDUP（AVERAGE（IF（（日報AQI！$A$3：$A$10000>=B1）*（日報AQI！$A$3：$A$10000
B10和B11單元格分別顯示給定日期范圍內(nèi)AQI的最小值和最大值，以最小值為例，公式為：=MIN（IF（（日報AQI！$A$3：$A$10000>=B1）*（日報AQI！$A$3：$A$10000
B12-B17單元格分別顯示給定日期范圍內(nèi)各首要污染物的天數(shù)。以“首要污染物為可吸入顆粒物的天數(shù)”為例，公式為：=SUM（N（（日報AQI！A$3：A$10000>=B1）*（日報AQI！A$3：A$10000
在C9：D17區(qū)域范圍內(nèi)，插入餅狀圖，源數(shù)據(jù)選取“=環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計！C3：D8”，根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ633-2012）規(guī)定選擇表征顏色，即生成給定日期范圍內(nèi)的不同空氣質(zhì)量級別天數(shù)比例的扇形圖，簡潔美觀。
為了避免輸入錯誤的日期格式，可在菜單欄“數(shù)據(jù)”-“有效性”中選擇“允許日期”，進行相應的設置即可。
2.3 “主要污染物評價結(jié)果”表格制作
“主要污染物評價結(jié)果”表格主要統(tǒng)計指定日期范圍內(nèi)的各空氣污染指標的大值日均值、平均濃度、特定百分位數(shù)、單項指數(shù)、日最大超標倍數(shù)、超標率等。首先，設計好表格格式，輸入污染物指標名稱及評價項目，標記上深綠色背景，然后在需要利用EXCEL公式自動計算的單元格范圍標記上淺綠色背景，如圖3。
下面以二氧化硫為例說明各評價項目的計算公式。
B4單元格計算最大日均值，公式為：=MAX（IF（（日報AQI！A3：A10000>=E2）*（日報AQI！A3：A10000
B5單元格計算平均濃度，公式為：=ROUND（AVERAGE（IF（（日報AQI！A3：A10000>=E2）*（日報AQI！A3：A10000
B6單元格計算特定百分位數(shù)，公式為：=ROUND（PERCENTILE（IF（（AQI計算！$A$3：$A$10000>=$E$2）*（AQI計算！$A$3：$A$10000
B7單元格計算單項指數(shù)，公式為：=ROUND（MAX（B5/0.06，B6/0.15），2）。
B8單元格計算最大日超標倍數(shù)，公式為：=IF（B4
B9單元格計算超標率，公式為：=ROUND（SUMPRODUCT（（AQI計算！$A$3：$A$10000>=E2）*（AQI計算！$A$3：$A$100000.15））/SUMPRODUCT（（AQI計算！$A$3：$A$10000>=E2）*（AQI計算！$A$3：$A$10000
3 數(shù)據(jù)驗證
3.1 “日報AQI”批量計算結(jié)果的驗證
將我市2013年1月1日-2013年12月31日監(jiān)測的六項污染物日均值濃度復制到工作表“日報AQI”中，EXCEL自動計算得出分指數(shù)、空氣質(zhì)量指數(shù)、首要污染物、超標污染物等結(jié)果，與福建省環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)中的統(tǒng)計結(jié)果完全一致。
3.2 “環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計”表及“主要污染物評價結(jié)果”表的計算結(jié)果驗證
在“環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計”及“主要污染物評價結(jié)果”表格的空白單元格分別輸入起始日期“2013-1-1”和終止日期“2013-12-31”，excel自動統(tǒng)計的結(jié)果與福建省環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)中的統(tǒng)計結(jié)果一致。
4 結(jié)論
用EXCEL編制公式來自動計算空氣污染指數(shù)及自動評價，只要電腦有EXCEL 2003以上版本就可以使用，不需要網(wǎng)絡連接，沒有權(quán)限限制，可以實時計算，成本忽略不計，而且隨著評價方法的改變，更改公式也很容易，是環(huán)境分析人員日常統(tǒng)計的好幫手。
參考文獻
[1]GB 3095-2012環(huán)境空氣質(zhì)量標準[S].
[2]HJ 633-2012環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）[S].
關鍵詞：聚類分析 空氣質(zhì)量 集中治理污染源
Based on clustering analysis of air quality analysis
Wang Shuai
(College of mechanical Engineering, South East University, Nanjing, 211189)
Abstract: this paper make use of cluster analysis method to study the district shenzhen city air quality problem, the main pollutant SO2, NO2 and PM10 readings - which were taken, CO and O3 undertake an analysis, get the relationship between the content of each pollutant, and the correlation degree, find the main area is polluted, combined with its geographical position to judge the main pollution sources, to the same kind of area with the same method for centralized management.
Keywords: clustering analysis; air quality; centralized management; pollution sources;
中圖分類號：Q938.1+4文獻標識碼： A 文章編號：
由于空氣的擴散作用，導致對空氣環(huán)境的治理有一定的盲目性，不能做到對癥下藥，導致效果不佳。將空氣檢測數(shù)據(jù)進行聚類分析找出污染問題相近的區(qū)域進行其中治理，使方案更加有針對性。
1 數(shù)據(jù)來源
本文所有的數(shù)據(jù)都收集自深圳市環(huán)境空氣質(zhì)量時報.空氣質(zhì)量時報對深圳各區(qū)的空氣主要污染物的濃度進行檢測，進行評級。
2 聚類分析
聚類分析方法聚類分析方法聚類分析方法聚類分析方法聚類分析關注于根據(jù)一些不同種類的度量構(gòu)造一些相似的對象組成的群體。關鍵的思想去確定對分析目標有利的對象分類方法。在聚類分析前，首先把數(shù)據(jù)標準化為Z-分數(shù)，采用系統(tǒng)聚類(Hierachical Cluster) 方法，用音差平方和法(Ward法)計算歐幾里得(Eudlidean)距離。聚類分析依據(jù)的基本原則是：直接比較樣本中各事物之間的性質(zhì)，,將性質(zhì)相近的歸為一類，而將性質(zhì)差別比較大的分在不同類。也就是說，同類事物之間的性質(zhì)差異小，類與類之間的事物性質(zhì)相差較大。其中歐式距離在聚類分析中用得最廣，它的表達式如下：其中Xik表示第i個樣品的第k個指標的觀測值，Xjk表示第j個樣品的第k個指標的觀測值，dij為第i個樣品與第j個樣品之間的歐氏距離。若dij越小，那么第i與j兩個樣品之間的性質(zhì)就越接近。性質(zhì)接近的樣品就可以劃為一類。 當確定了樣品之間的距離之后，就要對樣品進行分類。分類的方法很多，本節(jié)只介紹系統(tǒng)聚類法，它是聚類分析中應用最廣泛的一種方法。首先將n個樣品每個自成一類，然后每次將具有最小距離的兩類合并成一類，合并后重新計算類與類之間的距離，這個過程一直持續(xù)到所有樣品歸為一類為止。分類結(jié)果可以畫成一張直觀的聚類譜系圖。
3. 問題分析
3.1分析方法
本調(diào)查所采用的是聚類分析法，通過SPSS軟件進行統(tǒng)計分析。對問卷進行統(tǒng)計處理得到原始數(shù)據(jù)表（見表1）。利用SPSS軟件得到聚類成員（見表2）和聚類中心（見表3）。同時進行R型聚類即對變量進行分類（見表4）。
表1 原始數(shù)據(jù)
表2 聚類成員
表3 聚類中心
表4 聚類表
圖1樹狀圖
3.2結(jié)果分析
由聚類分析的計算結(jié)果可以看出,原變量之間的差異不大 ,根據(jù)表2所示可知，污染區(qū)域可以分為兩類，第一類包含16個區(qū)域，第二類有兩個區(qū)域即鹽山和葵涌，由聚類中心（表3）可以看出，第一類是以SO2、NO2、PM10為主要污染物的區(qū)域，而第二類則以O3為主要污染物。從表4可以看出各類中各區(qū)域之間的相近程度。從圖1中可以更為直觀的看出福永、光明、橫崗、觀瀾和沙井，相近程度更大，而寶安、龍華和華僑程度相近。南油、荔園和荔香相近。圖中線條長度表示相近程度。
4 結(jié)論
聚類分析法表明，可以將全市分為兩個大的空氣質(zhì)量區(qū)，一區(qū)中的十六個區(qū)域，主要治理SO2、NO2、PM10為主，而二區(qū)以O3的治理為主。由于空氣的擴散作用可知，某一區(qū)域的作用會影響到周圍一大片區(qū)域的空氣環(huán)境，所以可以結(jié)合所屬于同一類的區(qū)域之間的地理位置關系和該區(qū)的主要污染物，對區(qū)域內(nèi)的主要污染源進行排查，從而準確找到相關問題的根源，避免了盲目性。
參考文獻(Reference)
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【關鍵詞】 冬季濃霧氣象 環(huán)境空氣質(zhì)量 節(jié)能減排
冬季濃霧氣象主要是由大量懸浮在地面空氣中的細小水滴，或者細小的冰體所形成的氣溶液物質(zhì)，從而在空氣中生產(chǎn)水汽凝結(jié)的物質(zhì)，最終形式冬季濃霧氣象。并且，在最近幾年，我國工業(yè)和化工等行業(yè)的高速發(fā)生，對我國空氣環(huán)境造成了嚴重的影響，尤其是在冬季的時候，由于天氣相對較為寒冷，為濃霧天氣的形成提供了便利的條件。同時，冬季濃霧氣象的形成，在很大程度上就會降低空氣的透明度，盡管大霧天氣本身具有凈化空氣的作用，但是在濃霧氣象的背景下，在一定程度上就會造成大氣污染，不利于污染物的分散和凈化，嚴重的影響了我國空氣的質(zhì)量，使我國長期的處于霧霾中，對我國社會的發(fā)展也是非常不利的。
1 空氣質(zhì)量信息和數(shù)據(jù)的主要來源
在我國最近幾年發(fā)展的過程中，城市空氣的質(zhì)量變得越來越差，尤其是我國的冬季。在這樣的情況下，我國形成了113環(huán)保重點城市空氣質(zhì)量檢測形式。并且，隨著我國現(xiàn)代化信息技術(shù)的不斷發(fā)展，我國有關部利用信息化網(wǎng)絡技術(shù)形式，對冬季空氣中的SO2、NO2、以及PM10等物質(zhì)的成分，進行全面的監(jiān)控。并且，在對空氣質(zhì)量信息和數(shù)據(jù)獲取的過程中，我國有關部門可以利用自動方法，對冬季的環(huán)境質(zhì)量，進行實時的監(jiān)控，并且對其信息和數(shù)據(jù)進行準確的獲取。一般情況系下，其監(jiān)控的時間為前一天中午的12點，一直到當天中午的12點，其時間為24個小時，對其空間污染的信息和數(shù)據(jù)進行全面的獲取和。通過利用這樣的形式，可以完全的了解冬季濃霧氣象污染的程度，并且制定有效的解決方案，提升我國冬季空氣污染的質(zhì)量，尤其是針對我國的北方地區(qū)。
2 對冬季空氣質(zhì)量信息和數(shù)據(jù)進行分析
2.1 冬季濃霧氣象發(fā)生的次數(shù)
在最近幾年中，根據(jù)我國冬季濃霧氣象統(tǒng)計的情況，例如：圖1所示，我國冬季發(fā)生的大尺度的濃霧天氣現(xiàn)象發(fā)生的次數(shù)達到500多次，其每年大約發(fā)生次數(shù)為70-120次，其主要的原因是：由于我國冬天相對較為寒冷，尤其是在我國北方，大燃燒的煤炭物質(zhì)，往往是導致冬季濃霧氣象發(fā)生的重要因素。因此，在我國空氣環(huán)境不斷發(fā)展的過程中，將我國重點的城市作為的空氣環(huán)境監(jiān)測和整治的重點地區(qū)，作為我國113城市空氣環(huán)境質(zhì)量重點管理地區(qū)。同時，在我國有關部門冬季霧濃度的情況，有所環(huán)節(jié)，并且呈下降的趨勢?？偟膩碚f，我國每年冬季的大霧天氣的對我國城市的空氣的發(fā)展，造成了嚴重的影響，其時間的周期也是相對較長的。
2.2 冬季濃霧氣象天數(shù)所帶來的影響
根據(jù)我國有關部門的統(tǒng)計和分析，在最近的幾年中，我國重點將治理月份放在了11、12、1月份。在冬季濃霧氣象不斷治理的過程中，其發(fā)生大霧天氣的次數(shù)、每年也在不斷的減少，并且天數(shù)超標的次數(shù)也在不斷的有所減少。因此，冬季濃霧氣象的天數(shù)多少，對城市空氣的質(zhì)量，也會造成嚴重的影響?？偠灾?，影響城市空氣環(huán)境質(zhì)量相對較差的時間，大部分都在冬季，并且對其城市空氣環(huán)境質(zhì)量影響的程度，冬季濃霧氣象的天數(shù)是作為重要因素，同時每發(fā)生一次，其冬季濃霧氣象持續(xù)的時間也相對較長。
2.3 冬季濃霧氣象造成的影響
盡管我國有關部門對冬季濃霧氣象進行了有效的治理，但是由我國各個行業(yè)發(fā)展的速度相對較快，其中污染物并沒有進行完善的清除。由于冬季濃霧在空氣的上部都到溫層的干擾，這樣就導致污染物形成堆積的現(xiàn)象，懸浮在半空中，對人們的日常生活造成了嚴重的影響。并且，在冬季濃霧氣象中，含有大量的一氧化碳，人體在日常生活的過程中，會大量的吸入一氧化碳，因此人們在日常生活的過程中，經(jīng)常會感受頭疼的現(xiàn)象，引發(fā)一些其它的疾病。
3 結(jié)語
綜上所述，本文對冬季濃霧氣象的環(huán)境空氣質(zhì)量進行了簡要分析和闡述，也只有這樣才能在制定有效的解決措施，環(huán)節(jié)我國冬季濃霧氣象的程度，以此我國人們的日常生活帶來了相對優(yōu)勢空氣環(huán)境。
參考文獻：
[1]劉從容，卜憲云.冬季濃霧氣象條件下的環(huán)境空氣質(zhì)量分析[J].環(huán)境保護科學，2012，05：1-2.
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關鍵詞：福州市；春節(jié)期間；空氣質(zhì)量；煙花爆竹
中圖分類號：X831
文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）10006003
1 引言
春節(jié)是中國傳統(tǒng)節(jié)日，中國城市空氣質(zhì)量存在春節(jié)效應。福州市從2007年開始，煙花爆竹由“禁放”改為“限放”，規(guī)定市區(qū)限制燃放煙花爆竹地區(qū)即三環(huán)路以內(nèi)地區(qū)、晉安區(qū)新店鎮(zhèn)、馬尾區(qū)馬尾鎮(zhèn)、羅星街道在農(nóng)歷臘月二十四至正月十五的6：00～23：00時段（其中除夕和初一為全天）允許燃放煙花爆竹[1]。煙花爆竹燃放的解禁有利于增加節(jié)日期間歡樂祥和的氣氛，但由此導致的環(huán)境污染問題也受到廣泛關注[2～5]。研究中選取 2017 年春節(jié)期間福州6個國控環(huán)境空氣自動監(jiān)測點的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析評估了春節(jié)期間燃放煙花爆竹對福州市城區(qū)空氣質(zhì)量的影響。
2 監(jiān)測數(shù)據(jù)來源
2.1 站點分布
目前福州市國控環(huán)境空氣自動監(jiān)測點位共6個，分別是五四北路、楊橋西路、紫陽、師大、快安和鼓山（圖1）。其中，五四北路、楊橋西路、紫陽、師大監(jiān)測點位于城區(qū)三環(huán)內(nèi)，快安監(jiān)測點位于三環(huán)外馬尾鎮(zhèn)，鼓山監(jiān)測點位于遠離人口密集區(qū)的鼓山風景區(qū)內(nèi)。五四北路、楊橋西路、紫陽、師大、快安等5個點位為國控評價點，鼓山點位為國控對照點。
2.2 數(shù)據(jù)來源
福州市環(huán)境監(jiān)測中心站空氣自動站，采集了春節(jié)期間（1月27日至2月2日）福州市五四北路、紫陽、師大、楊橋西路、快安和鼓山等6個國控點位的AQI、PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3的小時數(shù)據(jù)。
3 結(jié)果與分析
3.1 春節(jié)期間福州市環(huán)境空氣質(zhì)量總體情況
2017年春節(jié)期間（1月27日至2月2日）福州市城區(qū)空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）小時變化趨勢如圖2。除夕（1月27日）白天空氣質(zhì)量級別為一級，空氣質(zhì)量狀況屬于優(yōu)；除夕至初一凌晨，AQI急劇升高，形成一個波峰，最大值達到200，空氣質(zhì)量狀況出現(xiàn)中度污染；凌晨過后AQI下降，初一、初二、初三、初四（1月28日、 1月29日、1月30日、1月31日） AQI日平均值在50～100之間，空氣質(zhì)量維持在二級良水平，其中初二（1月30日）9：00出現(xiàn)一個波峰，AQI值為140，空氣質(zhì)量狀況出現(xiàn)輕度污染；初五、初六（2月1日、2月2日）空氣質(zhì)量為優(yōu)。
表1為2016～2017年同期福州市春節(jié)期間空氣質(zhì)量級別變化。2017春節(jié)期間，同2016年同期相比，空氣質(zhì)量有4d從優(yōu)變?yōu)榱?。?jīng)計算，1月27日至2月2日福州市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3的平均濃度分別為46.3 μg/m3、50.3 μg/m3、5.7 μg/m3、15.6 μg/m3、74.9 μg/m3，比2016年同期分別增長96.4%、65.3%、-9.1%、-60.2%、90.5%。PM10、PM2.5、03濃度的同比大幅度增加和SO2、NO2濃度的同比下降，可能與春節(jié)期間污染物排放量和氣象條件有關。
春節(jié)期間，大量人口返鄉(xiāng)，城區(qū)車流量明顯降低，同時全部工地基本停工，工業(yè)生產(chǎn)活動也基本停止，常規(guī)污染源減少，污染物排放量也明顯減少。@種情況下，春節(jié)期間污染物濃度應比污染源沒有消減時低，然而表1顯示，2017年春節(jié)期間空氣質(zhì)量比2016年同期差，分析原因，春節(jié)是人們?nèi)挤艧熁ū褫^為集中的時段，春節(jié)期間煙花炮竹燃放是空氣質(zhì)量同比較差的主要原因。
3.2 除夕夜污染物濃度變化
根據(jù)《福州市煙花爆竹燃放管理規(guī)定》（市政府令第35號）[1]，福州市市區(qū)限制燃放煙花爆竹地區(qū)在春節(jié)期間6：00～23：00允許燃放煙花爆竹，其中除夕和初一為全天。且除夕至初一凌晨為傳統(tǒng)煙花爆竹燃放時間，所以除夕至初一這個階段城區(qū)燃放煙花爆竹量較多，污染較為嚴重。因此，本研究選擇除夕（2017年1月27日）18：00至初一（2017年1月28日）17：00 這一時間段進行分析。
3.2.1 PM2.5、PM10的濃度變化
除夕（2017年1月27日）當天18：00各監(jiān)測站點PM2.5小時濃度還保持在35 μg/m3以下，空氣質(zhì)量處于優(yōu)的水平；約19：00開始，各站點PM2.5小時濃度開始逐步上升，直至23：00PM2.5小時濃度還維持在75 μg/m3以下，空氣質(zhì)量處于良的水平；除夕23：00到初一（2017年1月28日）2：00，各站點PM2.5小時濃度急劇上升，紫陽站點0：00時PM2.5達到小時濃度最大值250 μg/m3，空氣質(zhì)量處于重度污染的水平；隨時間推移，除快安站點外，其余站點PM2.5小時濃度開始下降，五四北路、楊橋西路、紫陽站點從初一3：00開始，PM2.5小時濃度均保持在75 μg/m3，空氣質(zhì)量處于良的水平；快安站點，PM2.5小時濃度初一4：00躍升至峰值 418 μg/m3，空氣質(zhì)量處于嚴重污染的水平，隨后濃度下降，至初一12：00降至75 μg/m3以下。1月27日18時至1月28日17時PM2.5小時濃度變化如圖3。PM10小時濃度變化趨勢同PM2.5一致。PM10小時濃度最高值出現(xiàn)在初一凌晨1：00的師大站點，小時值為444 μg/m3。1月27日18時至1月28日17時PM10小時濃度變化如圖4。
對照點鼓山站點PM2.5、 PM10小時濃度只存在輕微變化，夜間略有升高，并很快回落，PM2.5最高濃度未超50 μg/m3，說明遠離人口聚集區(qū)的鼓山風景區(qū)內(nèi)幾乎沒有煙花爆竹燃放， PM2.5濃度、PM10濃度受影響小。而城區(qū)的各站點出現(xiàn)了明顯的污染高峰時段，短時間內(nèi)造成了污染。紫陽、五四北路、楊橋西路站PM2.5、 PM10小時濃度最大值都出現(xiàn)在0：00～1：00，且PM2.5、 PM10小時濃度回落較快。師大站、快安站污染高峰卻明顯滯后，且持續(xù)時間較長。分析原因，由于 27日夜至28日凌晨福州出現(xiàn)持續(xù)弱西北風，污染物有明顯的向東南輸送過程，市區(qū)下風向的師大站、快安站可能疊加了城區(qū)污染輸送和附近污染源排放。另外快安站點的凌晨1：00-4：00PM2.5小時濃度遠高于其他站點，結(jié)合2017年福州市區(qū)春節(jié)、元宵兩節(jié)期間燃放煙花爆竹的規(guī)定分析，福州市今年三環(huán)內(nèi)實行煙花爆竹限燃，只允許在除禁燃區(qū)外燃放500響以下爆竹、小型煙花，而三環(huán)外的快安無限燃，大型爆竹煙花燃放可能是造成快安站點PM2.5小時濃度遠高于其他站點的原因。
3.2.2 SO2的濃度變化
SO2小時濃度變化趨勢和PM2.5、 PM10變化趨勢類似，濃度波峰出現(xiàn)在初一凌晨0：00～1：00，最大小時值出現(xiàn)在初一凌晨0：00，小時值高達91 μg/m3。對照點鼓山站點SO2小時濃度只存在輕微變化，其余站點都出現(xiàn)明顯的波峰，其中濃度最高值出現(xiàn)在紫陽站點，快安站點回落速度較慢。1月27日18時至1月28日17時SO2小時濃度變化如圖5。可見，煙花爆竹的集中燃放直接影響了SO2的濃度值，這是引起SO2 污染的重要因素。
3.2.3 NO2的濃度變化
NO2小時濃度變化趨勢不如SO2那樣明顯。NO2的小時濃度峰值出現(xiàn)在初一凌晨0：00，然后逐漸下滑，初一白天有次高峰。對照點鼓山站點同城區(qū)其他站點變化趨勢類似，變化幅度也相差不大?？梢?，煙花爆竹的燃放對 NO2的濃度影響不明顯。另外，同2016年同期對比，NO2小時濃度大幅度低于2016年同期，這可能與春節(jié)期間機動車流量減少， 致使NO2排放減少有關[7]。1月27日18時至1月28日17時NO2小時濃度變化如圖6。
3.2.4 O3的濃度變化
O3小時濃度變化趨勢不同于PM2.5、 PM10和SO2。各站點O3的小時濃度峰值出現(xiàn)在初一15：00左右，最高濃度為122 μg/m3，這主要與中午太陽輻射最強有關。O3的小時濃度在初一凌晨0：00～1：00出現(xiàn)低值。對照點鼓山站點在煙花燃放集中的除夕22：00到初一9：00幾個小時內(nèi)O3的小時濃度則高于城區(qū)各個站點。這與王占山等[8，9]的研究一致，即NOx（NO+NO2）濃度較高時，O3在NO 的作用下生成NO2和O2，故有可能導O3的生成速率小于消耗速率，從而導致煙花爆竹燃放高峰期O3濃度下降。1月27日18時至1月28日17時O3小時濃度變化如圖7。
圖7 2017年1月27日18時至1月28日17時
各國控點O3小時濃度
2017年5月綠 色 科 技第10期
4 結(jié)論
春節(jié)期間福州市城區(qū)空氣質(zhì)量受煙花爆竹燃放的影響顯著。除夕夜煙花爆竹的大量集中燃放使得除夕夜成為空氣污染高峰時段，其中煙花爆竹的大量集中燃放對PM10和 PM2.5濃度有很大影響 ，短時內(nèi)濃度上升，對SO2濃度有明顯影響，對NO2影響相對較小，O3濃度則明顯降低。另外氣象條件也是影響環(huán)境空氣質(zhì)量的重要因素。
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[關鍵詞]井下空氣 污染物 高斯擴建模型 多污染源
中圖分類號：X820 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）20-0296-02
Using Improved Gaussian Expansion Model to Analysis Mining
Yan Xi-rui
（Mechanical and electronic engineering institute，Shandong University of Science and Technology， Qingdao 266590， China）
[Abstract]In order to study the source and composition of the interaction between them，which from the working face inside mine，the paper will bring the Gauss expansion model in to evaluate the air quality inside mine，and improve the model to establish the optimized Gauss expansion model and air pollutants dispersion with multiple pollution sources，which depend on the physical truth of the work environment inside mine.Finally，based on the established optimized model，simulating the content of air pollutants inside mine during different periods in a day by using MATLAB.As the result suggested，optimized Gauss expansion model do have some application value to evaluate the air quality inside mine in theory.Air pollutants are multi-sources，and during different periods，the content and distribution of air pollutants can be different as well
[Key words]mining air； pollutants； Gaussian expansion model； source
0 引言
近年來，隨著我國煤礦開采的強度和力度不斷的增加，在井下工作過程中產(chǎn)生的大量的污染物，對環(huán)境和工作人員的健康造成了一定的影響，由于大量的空氣污染物，造成了人體健康損害、勞動力下降從而嚴重制約了國民經(jīng)濟的發(fā)展。因此研究怎樣改善作業(yè)環(huán)境質(zhì)量，明確工作面中污染物的來源、成分以及對人體的危害具有重要的意義。
在井下空氣空氣污染物的研究與評價工作中，前人已經(jīng)做出了巨大的貢獻。王海橋等人研究分析了礦井風流的年齡和礦井空氣的品質(zhì)[1]；褚召祥、姬建虎等人綜合的考慮了空氣溫度、濕度以及焓等參數(shù)，提出了以礦井空氣吸熱能力來衡量礦井工作熱環(huán)境[2]；劉偉強、周英烈等人基于物元模型，結(jié)合相應權(quán)重得到關于井下空氣品質(zhì)標準等級的關聯(lián)度，最終求出井下空氣質(zhì)量的評價結(jié)果[3]。以往的研究都具有重大的意義。本文在前人研究的基礎上，引入高斯擴建模型，將其運用到了井下空氣的研究與評價當中，并且針對該模型以往研究的不足之處進行優(yōu)化，在此基礎上，綜合考慮了井下空氣污染物普遍存在生產(chǎn)過程中的每一個環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀。最后，運用MATLAB對礦井不同時間段的空氣污染物進行了模擬評價。
1 高斯擴建模型的建立
1.1 高斯擴建模型的導出
由正態(tài)分布假設可以導出下風向任意一點X（x，y，z）處污染氣體濃度的函數(shù)為[4]：
但是在實際生產(chǎn)過程中，由于頂?shù)装?、圍巖的存在污染物擴散是有界的。故假設地面是一鏡面，對污染物氣體起全反射作用，并采用像源法進行處理。
任意一點p處的濃度為兩部分的貢獻之和：一部分為底板反射作用增強的污染物濃度；另一部分是自由空間內(nèi)的污染物濃度。該處的污染物濃度就相當于不存在限制時由位于（0，0，H）的實源和位于（0，0，H）的像源在P點處所造成的污染物濃度之和。
實源的貢獻為：
像源的貢獻為：
故高架連續(xù)點源高斯煙云擴散公式為兩部分之和得：
1.2 煙云抬升高度計算
煙云抬升高度的影響因素包含許多，主要有：污染源的初始速度和方向、井下環(huán)境風速及風速隨高度的變化率、排放口直徑、溫度、初始溫度以及井下空氣的穩(wěn)定性。根據(jù)大量的現(xiàn)場實驗和工程實踐，可得煙云抬升高度的近似計算公式為：
式中γ1、α1、γ2及α2稱為擴散系數(shù)，由實驗確定系數(shù)，在相當長的x距離內(nèi)為常數(shù)。
2 建立優(yōu)化的高斯擴建模型
將1中已建立的模型應用到實踐當中，發(fā)現(xiàn)高斯模型的峰值幾乎全部低于實測值，峰值濃度出現(xiàn)的距離較實測距離相差較遠[5]。針對當前普遍使用的煙雨擴散模型的計算結(jié)果存在偏差的缺點，現(xiàn)對已建立的高斯擴建模型進行優(yōu)化處理。
筆者認為造成這種誤差的原因除了模型本身的誤差外，還可能與抬升高度H和平均風速u的計算方法存在誤差有關。此外，高斯擴散模型中僅考慮了風速對污染物濃度的影響，未能考慮到污染物在擴散過程中污染物本身以及井下環(huán)境間的相互作用，如高濕高熱的環(huán)境、掩體裂隙的吸附、污染物成分之間的化學反應所造成的污染物濃度的變化。就上述誤差的原因，對現(xiàn)在的高斯擴建模型進行如下的優(yōu)化改進：
由于抬升高度與污染物濃度成反比關系，可以設
結(jié)合上述公式可得抬升公式：
因此抬升的平均風速為：
污染物擴散層的平均風速為：
將式（4）帶入并積分得
式中：T為風速垂直變化參數(shù)。
高濕高熱的環(huán)境、巖體裂隙的吸附、污染物成分之間的化學反應等因素造成的污染物濃度的變化會造成源強Q發(fā)生變化。引入削減系數(shù)為λ，表示高熱高濕等因素對污染物濃度削減作用的大小，λ與各因素強度的關系是：
式中：P，R，…，N為各因素的強度，a，b是經(jīng)驗系數(shù)，分別為a=1.5，b=0.5由于各個因素導致的污染物濃度減小，所以對源強的修正為：
綜上，優(yōu)化后的高斯擴建模型為：
3 多污染源空氣污染擴散模型的建立
井下生產(chǎn)中掘進、鑿巖等環(huán)節(jié)生產(chǎn)大量粉塵，因此井下空氣污染物不是單一的。
據(jù)多污染源排放和井下環(huán)境特點，建立工作面多源排放空氣污染物的平流擴散方程。
空氣污染物的擴散手井下風的平流和湍流擴散影響，建立直角坐標系，取x軸與風向相同，因此湍流擴散可忽略，且風速和污染物排放強度不隨時間變化，為定值。則從污染源排放氣態(tài)污染物的濃度分布遵從平流擴散方程：
4 工程實例
當風速為km/s時建立上風和下風L公里處，污染物質(zhì)濃度的預測模型。據(jù)假設，風速沿x軸正方向，恒為正；對上風向L公里處的有害氣體濃度計算時，方向沿x軸負方向，為負；對上風向L公里有害氣體濃度計算時，方向沿x軸正方向，為正。因此問題轉(zhuǎn)化為求（L，0，z）和（-L，0，z）兩處污染氣體濃度，則污染物質(zhì)濃度的預測模型為
運用MATLAB程序?qū)⑾鄳獢?shù)據(jù)帶入，得某礦井在早8點、中午12點、晚9點空氣污染濃度分布圖（見圖1、2、3）
5 結(jié)論
（1） 本文考慮風速對污染物濃度的影響和污染物擴散過程中污染物本身與環(huán)境間的相互作用對抬升高度H和平均風速u的影響，改進了計算方法，將模型本身的參數(shù)與環(huán)境因素相結(jié)合，得出優(yōu)化的高斯擴散模型
（2） 基于優(yōu)化后的高斯擴散模型計算方式，對不同因素影響下井下空氣污染物的擴散規(guī)律給出更精確的計算模擬方法，優(yōu)化后的模型計算結(jié)果更接近實際，提高空氣污染物的計算精確度。因此，對提高井下空氣污染的控制水平和改善井下工作環(huán)境具有一定的指導作用。
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