西安市十三五期間大氣環境質量綜合評價

（陜西煤業化工技術研究院有限責任公司，陜西西安市，710100）阮 幸

西安地處關中平原中部，北瀕渭河，南依秦嶺，八水潤長安，是世界著名的五大歷史古都之一，也是國家實施西部大開發建設和“一帶一路”建設的重點地區，發展潛力非常大。但是西安市大氣環境污染比較嚴重，一定程度上影響了經濟和社會的可持續發展。本文選取西安市主要的大氣污染物SO2、NO2、PM10作為評價因子，以2016～2020年SO2、NO2、PM10的監測數據為依據，對其平均濃度變化趨勢進行分析，并運用模糊數學模型對西安市大氣環境質量進行綜合評價。

1 大氣環境質量綜合評價方法的選擇

大氣環境質量評價方法有多種，如主成份分析法、綜合指數法、模糊綜合評價法等。我國很多城市和地區普遍采用的是各種指數評價方法[1]。該類評價方法屬于一種相對的評價方法，忽略了濃度值間的統計差異性，對比性不強，未能十分完善地反映環境質量的優劣[2]，由于介入主觀因素過多，失去了對環境質量結構客觀性的準確反應，評價結論是抽象的描述性結論，社會公眾難于理解，削弱了評價結論的社會可接受性。

模糊綜合評價法，考慮了空氣環境質量標準，通過隸屬度來描述大氣污染狀況，通過權重來表現各項參數在總體污染中的作用差異，充分體現了大氣環境系統中各因素間的不確定性、隨機性、模糊性，能有效地解決評價邊界模糊和監測誤差對評價結果的影響[3]。該方法評價結果綜合客觀，不僅考慮到污染因子的綜合作用，而且還考慮到高濃度污染因子的作用，結果不僅能反映大氣污染級別，還反映各種污染物的隸屬情況。因此為了使評價結果更合理、可信，符合實際，本文采用模糊數學綜合評價法。

2 西安市模糊綜合評價

2.1 評價因子的選擇

根據西安市結構特點和工業布局，選擇SO2、NO2、PM10作為該區域大氣環境評價因子集U[4]。根據具體監測值[5]作出主要污染物濃度變化趨勢圖見圖1、圖2。

圖1 2016～2020年SO2、NO2、PM10年際變化趨勢

圖2 2016～2020年SO2、NO2、PM10月際變化

2.2 評價標準及等級的確定

根據中華人民共和國國家標準《大氣環境質量標準》（GB3095—2012）的規定，見表1，建立2級評價標準級V=｛一級，二級｝。

表1 大氣環境質量評價污染物濃度標準

2.3 確定權重集

由于SO2、NO2、PM10對大氣環境質量的影響程度不同，為了突出各年主要污染物在評價中的作用，采用大氣環境質量評價中普遍使用的超標加權法來計算各污染因子的權重，計算公式如下：

其中，uij為各污染因子的監測濃度值，vi取評價因子i的二級標準的算術平均值，bij為2015～2019年第j年第i種污染物的權重系數。由各因子的權重系數構成權重系數集B=｛bij｝[7]。

2.4 模糊綜合計算

由三種大氣污染物的權重與對應的單因子評價矩陣進行模糊矩陣計算，A=B?R，即利用“∧，∨”算子（先取小后取大的方法）進行模糊矩陣復合運算。按照最大隸屬度原則確定各年的大氣環境質量所屬級別，當出現最大值有兩個的情況時，要考慮次大值貼近哪個，最終結論應取偏向次大值的那個評語[8]。結果見表2。

表2 大氣環境各污染因子權重及其質量綜合評價

3 評價結果分析

由圖1可以看出，SO2年平均濃度在2016年達到最大，為20μg/m3，濃度一直在逐年減小，其中2018年、2019年減幅較大，分別比上年度下降了21.1%、40.0%。NO2年平均濃度呈先上升后下降的變化趨勢平穩變化。PM10年平均濃度呈逐年下降趨勢。SO2年平均濃度符合國家環境空氣質量二級標準，PM10、NO2年平均濃度均超標。

由圖2可見，SO2、NO2、PM10總的變化趨勢基本一致，即夏季濃度較低，冬季濃度較高，呈寬“U”型。SO2、NO2濃度各月平均濃度差異不大，呈較平滑曲線變化。PM10全年各月濃度均高于SO2和NO2，污染比較嚴重。

由表2各因子的權重系數可以看出，西安市2016～2020年大氣環境主要污染因子的主次順序基本為：SO2＜NO2＜PM10。即影響西安市空氣質量的主要污染物因子是PM10。西安市大氣環境質量在逐年變好，各年份均達到二級水平，隸屬度上下浮動，2016年二級隸屬度比重最大，說明西安市大氣污染仍然比較嚴重，提高大氣環境質量，仍是當務之急。也能看出近年來西安市政府在治污減霾，鍋爐煤改氣方面做了大量切實有效的工作來改善大氣環境質量。

4 西安市空氣污染原因分析

4.1 氣象地形因素的影響

氣象、地形因素在空氣污染的形成中起著重要的作用。西安地處西北黃土高原的特殊地理位置—關中盆地，受大陸性季風氣候影響產生大量自然塵和外來塵。尤其是冬天，空氣干燥、地表植被稀少，氣象條件不利于污染物擴散，更易導致可吸入顆粒物超標。此外，西安正處于加速建設期，大量建筑工地和建設用地產生的揚塵也不容忽視，給大氣環境造成很大的壓力。

4.2 交通因素的影響

隨著西安市經濟的飛速發展，人才引進政策開放，居民生活水平的提高，道路交通也變的日益繁忙。機動車輛數量急劇增加，使得機動車輛尾氣排放越來越多，NO2污染越來越嚴重，同時產生的交通揚塵也是可吸入顆粒物的主要來源，并且隨著車流量的不斷增加，交通揚塵變得更為細小，更易擴散，很大程度上增加了可吸入顆粒物的濃度。

4.3 能源結構因素的影響

大氣中的SO2有90%是煤炭造成的，而西安正是一個以燃煤為主的煤煙污染性城市。雖然政府加快煤改氣政策的推進，也取得了不錯的成績，大氣環境有明顯的好轉，但冬季采暖期，供熱、供氣壓力不斷增大，鍋爐燃燒排放大量含SO2、NO2、PM10的廢氣，排放量遠超夏季，也加重大氣污染，使得NO2、PM10濃度出現些許反彈。

5 結論

綜上所述，西安市近幾年大氣環境質量在逐年變好，基本達到國家二級標準，SO2、PM10、NO2均有所控制。盡管對PM10的治理成效顯著，但其濃度依然超標，權重依然最大，是對大氣污染貢獻最大的污染物。鑒于此，西安市在今后工作中應將控制PM10作為重點工作，同時加強、加大機動車尾氣的監管和治理力度。采用科學的舉措，如調整能源結構[9]，實施清潔生產等，繼續致力于實施“藍天工程”，進一步完善西安市的大氣環境質量。