环境质量评价方法.ppt

1、a,1,环境质量评价方法,a,2,前言,环境质量(environmental quality)一般是指一定范围内环境的总体或环境的某些要素对人类生存、生活和发展的适宜程度。 环境质量评价(environmental quality assessment)，按照一定的评价标准和评价方法对一定区域范围内的环境质量进行说明、评定和预测。,a,3,引子,2011年12月4日19时，美使馆监测到的北京PM2.5瞬时浓度为522ug/m3，对应空气质量指数(AQI)为上限值500，健康提示为“指数以外”。 美使馆监测到的PM 2.5浓度数值，通过一定的公式转换为AQI指数，对应地作出空气质量评价。其中，污

2、染最严重的等级为AQI达到301500，对应的空气质量评价为H (危险的)，而500就是AQI的最高值。 这次事件促进了公众对于自身生活环境的关注和对于政府政策管理监督和参与的积极性，直接促成了空气污染监测管理的新标准、政策的发布，具有一定的积极意义。,a,4,目录,污染指数法 模糊数学法 灰色系统评价法 层次分析法 神经网络法 污染损失率法,a,5,一、污染指数法,将某污染物质浓度与该物质的环境质量标准对比，比值就是污染指数。 当污染指数大于1时，表示超标。数值越大，污染越重。在环保站，环境质量报告书的编写多用指数法。,a,6,（一）大气质量评价,1. 美国PSI指数 美国于1976年9月首

3、次公布了污染物 标准指数(PSl)。PSI 指数考虑CO、NO2、SO2、氧化剂和颗粒物质五个参数，以及SO2和颗粒物质浓度的乘积。,a,7,（一）大气质量评价,2.环境空气质量指数（AQI） 空气质量指数（Air Quality Index，简称AQI）定义为定量描述空气质量状况的无量纲指数，针对单项污染物的还规定了空气质量分指数（Individual Air Quality Index，简称IAQI）。利用空气质量指数可以直观地评价大气环境质量状况并指导空气污染的控制和管理。,a,8,（一）大气质量评价,环境保护部于2012年2月29日批准环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）( HJ

4、 6332012 2016-01-01实施) 为国家环境保护标准。该标准依据环境空气质量标准，规定了环境空气质量指数日报和实时报工作的要求和程序。,a,9,（一）大气质量评价,该标准选取了CO、NO2、SO2、O3和PM10、PM2.5六个参数计算AQI。 污染物项目P的空气质量分指数（IAQIP）按下式计算：,a,10,（一）大气质量评价,举例说明其计算方法： 如：测得的SO2 24小时平均浓度为76g/m3, 按标准表1，SO2的空气质量分指数计算公式为：,a,11,（一）大气质量评价,空气质量指数（AQI）按下式计算：,即取各空气质量分指数的最大值。,a,12,空气质量指数及相关关系,a

5、,13,（一）大气质量评价,由上表可知，当SO2 24小时平均浓度为76g/m3时， SO2空气质量指数为102，空气质量指数级别为三级，类别为轻度污染。按照标准，IAQI大于100为超标污染物，可知， SO2 24小时平均浓度超标。,a,14,（一）大气质量评价,值得一提的是该标准重要更新之一：新增污染项目指标颗粒物(粒径小于等于2.5m)，即通常所称的PM2.5。,a,15,（一）大气质量评价,3、其它大气质量指数 （1）白勃考大气污染综合指数 （2）橡树岭大气质量指数(ORAQI) （3）密特大气质量指数 （4）超标指数 等等,a,16,（二）水质污染评价,1、单因子污染指数法 目前我国

6、的水质监测公报中采用的便是单因子污染指数法评价水体综合水质。 其基本思想是：在所有参与综合水质评价的水质指标中,选择水质最差的单项指标所属类别来确定所属水域综合水质类别。,a,17,1、单因子污染指数法 计算公式为： 式中， Ii为水体中污染物i的环境质量指数；Ci为污染物i的实测浓度； Coi为污染物i的评价标准值。,（二）水质污染评价,a,18,2、K法和P法 目前我国用的水质评价方法是综合污染指数(K)法及水质质量系数(P)法。,（二）水质污染评价,a,19,（二）水质污染评价,（1）水质质量系数（P）：其计算式如下： 式中：ci各种污染物的实测含量； coi地面水中各种污染物浓度的最高

7、 允许标准,a,20,（二）水质污染评价,（2）综合污染指数（K）：其计算式如下：,式中：ck根据具体条件规定的水体各种污染物浓度的统一最高允许标准。即为权重校正因子。,a,21,（二）水质污染评价,3、其它水质评价指数法 （1）布朗水质评价指数 （2）普拉特（L. Prati）水质评价指数 （3）内梅罗（N. L. Nemerow）水质指数 （4）（S. L. Ross）罗斯水质指数 等等,a,22,（三）土壤污染评价,1单因子污染指数法。计算公式为： 式中， 为土壤中污染物i的环境质量指数； 为污染物i的实测质量分数(mgkg-1)；,为污染物i的评价标准(mgkg-1)。,a,23,（三

8、）土壤污染评价,2内梅罗综合污染指数。计算公式为： 式中， 为某地区的综合污染指数； 为土壤污染物中污染指数最大值； 为土壤污染物中污染指数平均值。,a,24,（四）环境质量综合评价,1环境质量综合指数(PI综合) 环境质量综合评价是建立在大气、地面水、地下水和土壤等环境质量评价的基础上进行的。采用迭加法，求出环境质量综合指数(PI综合)： PI综合= PI地面水+ PI地下水+PI大气+ PI土壤+。,a,25,2、带权重的环境质量综合指数(PI综合) 式中：j环境污染要素 Wj权重。 例如：PI综合=1/4(0.6PI大气+0.2PI噪声+0.1PI地面水+0.1PI地下水),a,26,二

9、、模糊数学法,环境质量是一个庞大和非常复杂的综合体,带有明显的随机性和模糊性。而模糊数学是用数学方法研究与处理模糊现象的数学。它把数学的应用范围从确定领域扩大到了模糊领域。越来越多的学者将模糊数学法应用于环境质量评价中。,a,27,模糊综合评价步骤,1、样本的构成 设有k个监测点，且各有i个污染物，每个指标有j个环境质量等级，则能确立因素论域Ux1，x2，xm的m个评价因子，评价论域Vv1，v2，vp 的p个评价标准等级。,a,28,模糊综合评价步骤,2、确定隶属函数 根据环境质量分级标准，采用分段线性变换求每单项污染指标对各评价等级的隶属函数 。,a,29,模糊综合评价步骤,3、确定监测数值

10、在各区间的概率 在研究区域内随机选择k个监测点，根据实际情况，将每一单项污染指标的值划分为一系列连续区间，由该单项污染指标实测值在各区间内的点位数，确定出实测值位于各区间内的概率 。,a,30,模糊综合评价步骤,4、平均隶属度的确定 分别计算各污染物指标在每段区间内的部分对于评价等级、。的平均隶属度，其计算公式为：,a,31,模糊综合评价步骤,5、计算各单项污染指标的模糊概率 根据所建立的各单项污染指标对各评价等级的隶属函数及实测值在区间内点数计算的概率，计算出各单项污染指标在各评价等级的模糊概率，即,a,32,模糊综合评价步骤,6、确定单项污染物的权值。 计算出各单项污染物的分指数，即。归一

11、化后的加权公式为 其中， 为第i种污染物的平均实测浓度； 为第i种污染物的背景值。,a,33,模糊综合评价步骤,7、综合评价 综合计算区域内总体污染隶属于评价等级的大小，公式为：,a,34,三、灰色系统评价法,灰色聚类法是在模糊数学方法基础上发展起来的，但在权重处理等方面更趋于客观合理。灰色聚类法不丢失信息，用于环境质量评价所得结论比较符合实际，具有一定可比性。近年来，灰色聚类法已在大气、水质、噪声等环境质量评价中得到应用。,a,35,定义及特点,灰色系统是指“部分信息已知,部分信息未知”的“小样本”,“贫信息”的不确定性系统,它通过对“部分”已知信息的生成、开发去了解、认识现实世界，实现对系

12、统运行行为和演化规律的正确把握和描述. 灰色系统模型的特点：对试验观测数据及其分布没有特殊的要求和限制，是一种十分简便的新理论，具有十分宽广的应用领域。,a,36,五、神经网络法,神经网络法是基于样本训练的评价方法,它力图模拟人脑的一些基本特性如自适应性、自组织性和容错性等，已广泛应用于模式识别、分析预测、系统辨认及实验条件优化等方面。迄今为止的研究结 果表明，人工神经网络是处理模糊、非线性关系问题的有力工具和手段。,a,37,基本思想,选定样本,通过不断的正向和反向反馈,对神经网络进行训练,直至得出满意的、与样本预期输出相符合的计算结果; 基于训练好的神经网络,对评价样本进行综合环境评价。,

13、a,38,六、污染损失率法,污染损失率法采用一种新的评价理论, 即利用詹姆斯污染- 损害曲线, 从污染程度与危害、损失关系的角度来评价某环境要素的价值, 能有效地克服上述评价方法物理意义不明显的缺陷.,a,39,污染损失率法基本原理,1、 污染损失率 任一环境中都存在多种污染物, 各种污染物造成的损失与污染物浓度呈“S”型非线性关系, 即污染物对环境的损害在低剂量时表现不明显, 在污染物达到临界剂量之后, 随污染剂量的继续增加, 环境受损程度急剧增加; 当污染剂量增加到一定程度后环境质量的受损程度又呈缓慢增长, 达到污染损害的极限。,a,40,污染损失率法基本原理,2、詹姆斯污染- 损害曲线,式中: Si为第i种重金属对土壤环境质量的损害值; Ci为第i种重金属的浓度; K为土壤资源的环境价值总量; ai和bi为待定参数,由第i种污染物的特性确定。 当Ci 时, Si 0, 说明当土壤中某种重金属浓度很大时, 土壤环境质量完全受损.,a,41,污染损失率法基本原理,1、 污染损失率 任一环境中都存在多种污染物, 各种污染物造成的损失与污染物浓度呈“S”型非线性关系, 即污染物对环境的损害在低剂量时表现不明显, 在污染物达到临界剂量之后, 随污染剂量的继续增加