大氣污染預測方法及應用實踐研究

王 超，張新嬌，王 芳

（五蓮縣行政審批服務局政務服務中心，山東日照 262300）

當前要確保城市經濟發展與環境保護更加有效銜接，大氣污染預測工作是不可缺少的重要因素。大氣污染預測在城市相關區域的環境管理和污染防治方面有著重要的指導作用，為此，準確的預測城市大氣污染已經成為當前需重點研究的問題之一。城市大氣污染源具有排放口較高、周圍人口密度較大、不易擴散等方面的特點，這便要求在對大氣污染進行預測的過程中，相關工作人員需要充分地考慮點源與面源，從而為更加精準的大氣污染預測奠定堅實的基礎。

1 大氣污染的來源及危害

1.1 大氣污染的來源

結合大氣污染的基本特點，其主要來源包括：

（1）生產性污染。對于這種污染而言，主要包括：①燃料的燃燒，在人們的日常生活中，煤、石油、天然氣等燃料燃燒時會釋放大量的有害物質，如煙塵、二氧化硫、氮氧化物等；②生產中排出的煙塵、廢氣會對城市造成一定的污染，如火力發電廠、石油化工廠以及水泥廠等，這些場所作為污染較為嚴重的區域，會對環境造成十分嚴重的影響；③在農業生產的過程中，田間噴灑的部分農藥以霧滴或顆粒物的形式散逸，會加劇粉塵及霧滴的危害。

（2）交通運輸性污染。在汽車、火車以及飛機等運輸中，會產生尾氣排放，這些排放物質會對人體造成直接危害，如一氧化碳、碳氫化合物以及鉛塵等物質。

1.2 大氣污染的危害

大氣污染的危害體現在以下幾方面：①當有害物質進入到大氣之后，會對環境、空氣以及人們的身體健康造成影響，而且在高濃度的污染情況下，會引發急性中毒問題，導致人體出現支氣管哮喘、肺氣腫等癥狀。②對植物造成危害。大氣污染會對區域中的植物造成損害，這種損害現象一般表現為二氧化硫、PAN、氯化氫以及硫化氫等對植物葉子造成的損傷。在環境污染的情況下，植物葉子的海綿狀組織先受到影響，之后葉子中的柵欄細胞被侵蝕，最終葉子細胞逐步瓦解，從而影響葉子的組織成分，影響葉子的健康生長；③對大氣能見度造成影響。在大氣污染的狀況下，大氣中的污染物質逐漸增加，在微粒折射以及吸收之后，會降低大氣中的能見度，這種現象不僅會影響人們的心情，同時也會對人們造成嚴重的心理影響，甚至影響交通安全。

2 大氣環境監測中存在的問題

2.1 監測設備有待更新

結合大氣污染的監測現狀，在環境污染分析的過程中，相關部門需要通過各項數據的分析及探究，詳細分析大氣污染數據，對于這些數據而言，一定要有精準性、及時性的特點，以便及時更新環境的監測效果，提高大氣環境監測的整體效果。由于環境監測點逐漸增多，在實際的環境監測中，需要監測部門及時掌握環境變化，并通過資金以及精力的投入，提高大氣環境的監測效果；但是，在部分地區的環境監測中，受到設備儀器相對滯后的影響，導致設備監測的結果不精準，無法提高監測管理的整體效果。因此，在大氣環境監測中，為了提高環境監測檢測的有效性，相關部門要及時引入先進的設備，通過環境監測方案的完善以及監測效果的提升，優化引入全新的設備更新機制，實現大氣環境治理及環境保護的目的。

2.2 大氣環境監測體系不完善

根據大氣環境的監測現狀，雖然部分地區認識到環境監測的重要性，但是在實際的環境監測及管理中，并沒有建立大氣應急監測系統，導致平臺中的信息缺少共享性，各地區的監督部門各自為政，無法形成合力達到監督及預測的目的。而且，在地區中出現大氣污染問題之后，各個部門之間并沒有建立良性互動價值，導致政府部門的職能相對滯后，無法發揮環境預測及監督管理的目的。因此，在當前的大氣污染預測中，為了提高結果預測的整體效果，環境監督部門應該結合行業的發展現狀以及技術運用特點，設置完善性的環境監督管理體系，避免由于監督管理不足引發的環境預測問題，提高大氣污染預測的整體質量，滿足當前社會環境的可持續發展需求。

2.3 專業人才隊伍缺失

結合大氣污染預測工作的特點，通過環境監督以及環境治理方案的構建，可以根據區域環境的特點，對環境的大氣情況進行分析，之后設置有效性的監督管理機制，充分滿足大氣污染預測的需求。在科學技術逐漸創新的背景下，先進的監測設備成為行業關注的焦點。一些環境監督部門為提高大氣污染預測效果，會引進先進的設備，但是，由于大氣污染預測人員的職能限制，在環境預測中出現了技能相對滯后的問題，無法發揮先進設備的監測優勢。而且，部分監測人員在實際工作中缺少嚴謹的態度，不能及時發現細微環境的變化，長期發展中會降低環境監測的整體效果，無法滿足環境治理的基本需求。

3 大氣污染預測方法研究

縱觀國內外用于大氣污染預測的方法中，其最為主要的方法模型為：空氣質量模型、模糊理論模型以及灰色理論模型等。這些方法在大氣污染預測中的使用取得了一定的成效。本文主要對空氣質量模型、高斯模型與模糊理論模型這三個方面展開分析。

在空氣質量模型中，最為常用的有箱模型、高斯模型與K理論模型。本文主要分析箱模型與高斯模型，箱模型是最為簡單的一種城市空氣質量模型。該模型一般將整個城市空間看為一個或者多個矩形的箱形體。主要架設條件為：①在一個箱體內，污染源的源強是常數；②當污染進入到箱體以后，需要馬上在鉛直方向展開均勻分布操作。但是也有一定問題存在，如受到城市污染源分布比較均勻的影響，鉛直擴散速度不斷加快。該種假設擁有一定的合理性，可箱模型的假定和實際情況之間存在一定的差異，在近地面的濃度估算往往比較低。

高期模型就是用高斯概率密度函數（正態分布曲線）精確地量化事物，將一個事物分解成若干的基于高斯概率密度函數形成的模型。高斯模型在城市空氣質量模型中，是被廣泛應用的模型之一。其原因在于：在城市空氣質量模型中有一定誤差存在，而誤差主要來源于模型的輸入參數，尤其對于污染資料而言，其精準性與精細性不可能完美，這對于模型本身而言，其改進會受到影響。立足于數值的角度，復雜數值模型與高斯模型相比，其優勢并不明顯；高斯模型與其他空氣質量模型相比，在對氣象資料需求方面較低，但是該種模型卻擁有比較高的運算效率。

例如上海市針對該城市某區域的大氣污染展開了預測工作，通過高斯模型的預測方法，對污染源參數進行了分析，搜集了當地工業發展污染參數資料，通過資料數據制定應用高斯模型進行預測，并取得了一定的成效。

盡管高斯模型有著簡單實用、空間分辨率比較高等優勢，但也存在著一定的不足之處。高斯模式需假定：①大氣流動是穩定的、有主導方向的；②污染物在大氣中只有物理運動、沒有化學和生物變化；③在預測的范圍內沒有其他同類污染源匯入，也就是說源強是連續均勻的；④在有主導風的情況下，主導風對污染物的輸送應遠大于湍流運動引起的污染物在主導風向上的擴散，即在X方向只考慮遷移，不考慮擴散。如果所模擬的尺度超過幾十公里，或者由于下墊面的不均勻，導致流場更加復雜，那么此時高斯模型的精度便難以達到相關要求；另外，在處理高斯模型的沉積與化學轉化過程期間，處理方式比較粗略，如果這些過程被作為研究對象展開研究，那么在此時高斯模型并不能滿足其研究要求，可見在該種情況下，高斯模型并不適用。

在模糊理論模型中，模糊理論知識已經被廣泛應用在環境預測當中，尤其模糊聚類分析方法、系統模型參數辨識方法與模糊模型識別等。大氣污染預測中，大氣污染物濃度受到較多方面因素的影響，并且大氣污染物濃度的高低沒有明確的界限，這充分體現了其模糊性的特點。實踐表明，一般的單變量統計方法很難客觀地將指標和污染物濃度之間存在的關系表現出來。而模糊識別理論法的應用，便能夠利用已有的實測資料，將最優模糊分類中心矩陣、最優模糊劃分矩陣以及指標綜合權重矩陣等相關參數計算出來。而應用最優模糊識別理論展開相應的預測，能夠依據實測資料的增加與變化，對參數進行相應的調整，使其能夠更加貼切地將實際情況反映出來。在環境污染預測期間，模糊理論知識通常都需要與其他預測模型相結合著使用，以確保能夠得到更加精準的預測結果。

4 大氣污染預測期間所需注意的問題

一般而言，在大氣污染預測期間需要注意的問題主要表現在以下兩點：

1）在大氣污染預測期間，由于擁有較多數量的污染源，并且排放方式不盡相同，污染物的擴散與遷移等方面存在較多的影響因素，這些因素之間相互關聯、相互制約，作用機理比較模糊；由于客觀環境屬于一個極為復雜的系統，以當前的發展情況看，沒有任何計算模型與計算方法能夠將所有的影響因素充分反映出來。為此，當前怎樣將不同類型污染源與大氣污染狀況的主要影響因素確定下來，已經成為大氣污染預測中需高度注意的問題。

2）當前在對大氣污染展開預測期間，依舊沒有擺脫“從假定出發，按照一定準則，展開模擬與做出預測”的模式。該種模式在環境預測中的應用往往會受到極大的限制。針對不同的情況，便需要選取與實際情況相適應的預測模型，以保證能夠利用所選擇預測模型的優點，提升預測的精確度。

5 總結

城市大氣污染問題日益凸顯，為了能夠有效緩解城市大氣污染問題，大氣環境的預測工作實施極為重要。在大氣污染預測中，最為常用的預測方法便是空氣質量模型、高斯模型與模糊理論模型，這三種大氣污染預測方法的應用極為重要，不僅能夠使得城市大氣污染得到有效的預測，同時還能夠幫助相應工作人員制定合理的防治措施，以提升大氣質量，緩解城市污染問題。