b題_西安市環(huán)境空氣質量問題數(shù)模論文

1、 .裝 訂 線摘 要 本文對西安市的空氣污染程度、影響空氣質量的主要因素以及對西安市未來一周空氣污染情況的預測進行了分析研究。利用空氣污染指數(shù)API對西安市大氣環(huán)境進行了評測，同時也利用空氣質量指數(shù)AQI對相應大氣環(huán)境進行了進一步分析并將兩者作比較。利用模糊數(shù)學評價模型建立合理的綜合評價，對空氣污染原因進行研究。通過平滑指數(shù)法對西安市的空氣污染趨勢進行分析，預測未來一周的空氣污染情況。根據(jù)研究分析結果提出較為客觀的合理化建議。問題一使用Excel對西安市大氣污染物濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)、各區(qū)縣規(guī)模以上工業(yè)增加值以及氣象數(shù)據(jù)等多方面數(shù)據(jù)進行分類、總結。本文結合氣象數(shù)據(jù)，首先通過各區(qū)縣API指數(shù)趨勢、西安市

2、API指數(shù)因素趨勢、API與生產總值相關性分析對西安市空氣質量從API指數(shù)角度進行評價，然后通過各區(qū)縣AQI指數(shù)趨勢、西安市AQI指數(shù)因素趨勢對西安市空氣質量從AQI指數(shù)角度進行評價，最后對API指數(shù)與AQI指數(shù)評價結果進行對比、分析。 問題二采用模糊數(shù)學綜合評價模型方法分析影響西安市空氣質量的因素，本文主要考慮二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物(PM10)，以及細顆粒物(PM2.5)四個主要污染因子。將大氣環(huán)境質量按照最大隸屬原則，劃分三個污染等級；根據(jù)污染等級利用降半階梯型求出隸屬函數(shù)；對西安市四個代表區(qū)域的大氣污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)進行評價，結合隸屬函數(shù)得到模糊關系矩陣R；計算這四大因素所占的權重

3、得到權重矩陣A；在此基礎上,得到模糊綜合評價矩陣B,反應出主要影響因子及其對各個污染等級的隸屬度。 問題三采用指數(shù)平滑法模型，結合相關數(shù)據(jù)運用Excel軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，考慮到污染級別不同和首要污染物的種類兩個因素來對西安市未來一周（2013年4月30日至5月6日）的空氣質量狀況進行預測。最后本文根據(jù)以上研究分析得出的結論，結合西安市具體情況、主要環(huán)境污染因子等，對西安市環(huán)保部門提出有關環(huán)境空氣質量檢測與控制方面的合理性意見。并就當下倡導建設環(huán)境友好型和資源節(jié)約型社會出發(fā)，對如何兼顧經濟發(fā)展與環(huán)境保護給出指導性建議。最后就西安市未來一周的空氣質量預測給出出行和生活方面的建議。關鍵詞：空氣質量指

4、數(shù)AQI，空氣污染指數(shù)API，模糊數(shù)學法，隸屬度，相對權重，指數(shù)平滑法，可吸入顆粒，細顆粒物，二氧化硫，二氧化氮目 錄一、問題的提出31.1背景介紹31.2 問題概述3二、基本假設4三、問題的分析4四、符號說明5五、模型的建立及求解55.1問題一模型建立與求解55.1.1使用空氣污染指數(shù)（API）進行評價55.1.2使用環(huán)境空氣質量指數(shù)（AQI）進行評價95.2問題二模型建立與求解115.2.1評價標準115.2.2評價步驟125.3問題三模型的建立于求解185.4問題四的分析解決22六、模型評價，改進及推廣236.1模糊數(shù)學評價模型236.2指數(shù)平滑的方法模型23七、參考文獻24八、附錄25

5、一、問題的提出1.1背景介紹 大氣環(huán)境是指包圍在地球外圍的空氣層，是地球自然環(huán)境的重要組成部分之一。近年來，隨著我國經濟社會的快速發(fā)展，以煤炭為主的能源消耗大幅攀升，機動車保有量急劇增加，經濟發(fā)達地區(qū)氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機物（VOCs）排放量顯著增長，臭氧（O3）和細顆粒物（PM7820849752.5）污染加劇，在可吸入顆粒物（PM10）和總懸浮顆粒物（TSP）污染還未全面解決的情況下，京津冀、長江三角洲、珠江三角洲等區(qū)域PM2.5和O3污染加重，灰霾現(xiàn)象頻繁發(fā)生，能見度降低，環(huán)境空氣質量評價以及污染治理等問題再一次引起大眾的關注。 目前新標準中對大氣質量的監(jiān)測主要是監(jiān)測大氣中二氧化

6、硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、可吸入顆粒物（PM10，粒子直徑小于等于10m）以及細顆粒物（PM2.5，粒子直徑小于等于2.5m）等六類基本項目和總懸浮顆粒物（TSP）、氮氧化物（NOx）、鉛（Pb）、苯并a芘（BaP）四類其他項目的濃度。研究表明，城市環(huán)境空氣質量好壞與季節(jié)、城市能源消費結構等因素的關系十分密切。1.2 問題概述本文主要針對以下幾個問題進行相關分析：1) 根據(jù)西安市的13個監(jiān)測點（從2010年1月1日至4月28日）污染物濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)，使用空氣污染指數(shù)（API）和環(huán)境空氣質量指數(shù)（AQI）對西安市的空氣質量進行評價，對評價結果進行對比、分析；

7、2) 根據(jù)分析結果得出影響西安市空氣質量的原因；3) 然后對未來一周（2013年4月30日至5月6日）西安市的空氣質量進行預；4) 就環(huán)境空氣質量的監(jiān)測與控制對西安市環(huán)保部門提出意見。二、基本假設1. 假設表格中已有的數(shù)據(jù)具有權威性，值得相信，具有使用價值。2. 假設空氣質量相同等級的污染程度相同3. 不考慮突發(fā)事件即人為因素（如工業(yè)事故）造成的空氣質量突變。4. 假設各種因素對環(huán)境的影響最終主要表現(xiàn)在二氧化硫、二氧化氮/可吸入顆粒PM10、細顆粒物PM2.5上,其他影響因素忽略掉。5. 假設影響大氣環(huán)境的各項因素不會出現(xiàn)非預期的劇烈變化。6. 在分析西安市各個區(qū)域的空氣質量情況時，取四個具有

8、代表性的地方，假設其能基本反映西安市的大氣環(huán)境情況。7. 假設PM2.5可根據(jù)其濃度及等級劃分，分到相對應的API的三個污染等級中作分析。8. 分析主要污染因素時，假設忽略季節(jié)、天氣以及人為的影響問題。三、問題的分析1) 問題一要求分別使用空氣污染指數(shù)（API）和環(huán)境空氣質量指數(shù)（AQI）對西安市的空氣質量進行評價，并對評價結果進行對比、分析。本文結合氣象數(shù)據(jù)，首先通過各區(qū)縣API指數(shù)趨勢、西安市API指數(shù)因素趨勢、API與生產總值相關性分析對西安市空氣質量從API指數(shù)角度進行評價，然后通過各區(qū)縣AQI指數(shù)趨勢、西安市AQI指數(shù)因素趨勢對西安市空氣質量從AQI指數(shù)角度進行評價，最后對API指數(shù)

9、與AQI指數(shù)評價結果進行對比、分析。2) 問題二是要求分析影響西安市空氣質量的因素，本文主要考慮空氣污染指數(shù)的三個指標：二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物（PM10），以及細顆粒物（PM2.5）四個主要因素。采用模糊數(shù)學綜合評價模型方法，首先對西安市四個代表區(qū)域的大氣污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)進行評價，求出西安市不同區(qū)域主要大氣污染物綜合污染程度；然后考慮這四大因素在總體中的地位配以適當權重，并將大氣環(huán)境質量按照最大隸屬原則，劃分不同環(huán)境空氣質量等級，在此基礎上用模糊概念進行推理，經過運算得出評價結果。3) 問題三要求對西安市未來一周空氣質量做出預測分析。本文采用指數(shù)平滑法進行分析預測，指數(shù)平滑法是在移動平

10、均法基礎上發(fā)展起來的一種時間序列分析預測法，它是通過計算指數(shù)平滑值，配合一定的時間序列預測模型對現(xiàn)象的未來進行預測。其原理是任一期的指數(shù)平滑值都是本期實際觀察值與前一期指數(shù)平滑值的加權平均?；灸Ｐ腿缦拢篎t+1=aYt + (1-a)Ft。4) 問題四主要是根據(jù)上述的計算分析結果，結合西安市的實際情況以及季節(jié)、天氣等因素，就環(huán)境空氣質量的監(jiān)測與控制對西安市環(huán)保部門提出意見。四、符號說明API空氣污染指數(shù)AQI空氣質量指數(shù)Ft+1第t+1時期的時間序列預測值Yt第t時間的時間序列的實際值Ft第t時間的時間序列的預測值a為平滑系數(shù), 其取值范圍為0,1U模糊數(shù)學模型中評價因子矩陣，u表示各污染物

11、的實測值V模糊數(shù)學模型中評價標準集合，v表示各污染因子相應的空氣質量分級標準值A權重模糊矩陣R模糊關系矩陣B模糊綜合評價矩陣五、模型的建立及求解5.1問題一模型建立與求解分別使用空氣污染指數(shù)（API）（舊標準）和環(huán)境空氣質量指數(shù)（AQI）對西安市的空氣質量進行評價（新標準），并對評價結果進行對比、分析。5.1.1使用空氣污染指數(shù)（API）進行評價。1) 結合西安地區(qū)近幾年來的氣象數(shù)據(jù)，從如上西安市20102012年的API趨勢圖可得，由于西安作為一供暖城市，每年11月至次年3月，大量的供暖鍋爐向空氣中排放廢氣，又由于西安的冬季干燥少雨雪，無法及時消除空氣中的可吸入顆粒物，很大程度上使每年的第一

12、季度API季度平均值徘徊在100左右，常常是該年內最高峰，空氣質量狀況為或級。而后，隨著降雨量的增大，西安的API指數(shù)逐漸好轉，空氣質量狀況維持在級。但2013年冬季的西安，由于長時間沒有降雨，API的平均指數(shù)創(chuàng)下了幾年最高，接近于120的值是西安一直處于輕微污染的情況下。由各個檢測點的數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)，以圍繞西安市市中心的幾個區(qū)的API值較高，然后逐漸向郊區(qū)遞減。2) 現(xiàn)就檢測API指數(shù)時所監(jiān)測的各項數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢分析西安空氣質量。A. SO2：主要來源是集中供暖產生的廢氣。分析SO2的趨勢線可知，每年第一季度其濃度最高，第四季度次之，第三季度最低，這與采暖期污染源增加和非采暖期污染源減少相對應。

13、每年的SO2污染濃度最大值與當年的最冷月相對應。B. NO2：主要來源是汽車尾氣的排放。分析NO2的趨勢線可知，每年第一季度其濃度最高，第四季度次之，第三季度最低。其隨著西安市車輛密度的增加而增加，呈正相關。C. PM10：主要來源是汽車尾氣的排放、不合格煙塵排放。每年第一季度其濃度最高，第四季度次之，第三季度最低。由于可吸入顆粒物的濃度與綠化植被覆蓋率、最近降雨量相關，所以在降雨量最大的夏天，PM10值最低，在春秋季較高。每年的PM10最大值與當年的降雨量相對應。 比較三者數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，在用API指數(shù)評價西安空氣質量時，PM10是決定因素，NO2的濃度隨著車輛的增多已逐漸超過SO2的濃度，SO

14、2也由于西安市對鍋爐供暖的加強管理而逐漸減低。3）現(xiàn)結合西安市各區(qū)縣生產總值與API指數(shù)的比較，分析API指數(shù)與生產總值的關系。結合西安各區(qū)縣生產總值分布圖與西安各區(qū)縣API指數(shù)趨勢圖分析可得，在以設備制造、紡織、石化、電力等污染較重的工業(yè)作為支柱產業(yè)的地區(qū)，如蓮湖區(qū)等，其API指數(shù)明顯高于相對于經濟較落后、產業(yè)規(guī)模小的地區(qū)，如灞橋區(qū)等，說明在API指數(shù)往往隨著當?shù)毓I(yè)化程度變化，呈正相關。結合生成總值與API的比較圖分析可得，工業(yè)化程度是API指數(shù)的一個關鍵因素之一，不是唯一決定因素。在每年供暖期間的API指數(shù)，由供暖、工業(yè)、車輛等因素共同決定。隨著西安產業(yè)結構的優(yōu)化與管理，第三服務業(yè)的產值

15、增長，其在生產總值中所占的比例越來越多，工業(yè)生產總值在總生產總值中所占比重減少，這導致生產總值的增長與API指數(shù)的關系逐漸變小，兩者之間的相關性逐漸減低。5.1.2使用環(huán)境空氣質量指數(shù)（AQI）進行評價。1) 由于我國是從2013年起開始正式檢測AQI，所以結合西安地區(qū)2013年來的氣象數(shù)據(jù)與西安市2013年的AQI趨勢圖可得，由于西安作為一供暖城市，大量的供暖鍋爐向空氣中排放廢氣，又由于西安的2013年后干燥少雨雪，導致西安的PM10與PM2.5值居高不下，使AQI指數(shù)在1、2月份保持在200以上，空氣質量狀況為五級重度污染，長期的霧霾天氣不宜出門，醫(yī)院患者明顯增多。而后，隨著3月的幾場降雨

16、，西安的AQI指數(shù)逐漸好轉，空氣質量狀況有一定改善。隨著供暖期的結束，西安的AQI指數(shù)出現(xiàn)明顯下降，空氣質量以改善為四級輕度污染。2) 現(xiàn)就檢測AQI指數(shù)時所監(jiān)測的各項數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢分析西安空氣質量。A. SO2：主要來源是集中供暖產生的廢氣。分析SO2的趨勢線可知，本年1月份至4月份，SO2污染濃度逐漸降低，尤其是3月份停止供暖之后，西安四月份的SO2污染濃度下降了35%。這與采暖期污染源增加和非采暖期污染源減少相對應。預計，每年的SO2污染濃度最大值與當年的最冷月相對應。B. NO2：主要來源是汽車尾氣的排放。分析NO2的趨勢線可知，本年1月份至4月份，NO2污染濃度逐漸降低。其隨著西安市車

17、輛密度的增加而增加，呈正相關。C. PM10：主要來源是汽車尾氣的排放、不合格煙塵排放。本年1月份至4月份，PM10污染濃度逐漸降低。由于可吸入顆粒物的濃度與綠化植被覆蓋率、最近降雨量相關，所以在4月幾場大的降雨量后，PM10值降低了43%。預計，每年的PM10最小值與當年的降雨量相對應。D. CO：主要來源是汽車尾氣的排放、集中供暖產生的廢氣。本年1月份至4月份，CO污染濃度逐漸降低。在車流量大、住宅區(qū)密集的地方，CO污染濃度明顯高于其他地區(qū)。E. O3：主要來源是汽車尾氣的排放、不合格廢氣排放。本年1月份至4月份，隨著溫度的不斷升高，O3污染濃度逐漸上升。汽車廢氣和工業(yè)排放物會釋放出一系列

18、氮氧化物氣體和揮發(fā)性有機化合物。在春末、夏季和初秋陽光燦爛的高溫天氣條件下，NOX和VOC與氧發(fā)生化學反應，形成臭氧。與溫度和日照存在正相關,濕度存在負相關。F. PM2.5：主要來源是汽車尾氣的排放、集中供暖產生的廢氣。判斷霧霾天氣的主要指標。由于可吸入顆粒物的濃度與綠化植被覆蓋率、最近降雨量相關，所以在4月幾場大的降雨量后，PM2.5值降低了25%。預計，每年的PM2.5最小值與當年的降雨量相對應。3) API、AQI評價結果對比分析：由于AQI參與評價的污染物為細顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)6項，每

19、小時發(fā)布一次；而API評價的污染物僅為SO2、NO2和PM103項，每天發(fā)布一次，而霧霾的主因PM2.5并未納入其中。觀察API與AQI的趨勢圖可以明顯看到，因為關注到了細顆粒物，在供暖期12月份內，AQI指數(shù)要么比API高，要么等于API；在非供暖其3、4月份后，AQI與API指數(shù)一般相同。 就數(shù)據(jù)的準確性而言，由于AQI采用的標準更嚴、污染物指標更多、發(fā)布頻次更高，其評價結果也更加接近公眾的真實感受、更準確。5.2問題二模型建立與求解5.2.1評價標準 評價標準采用中華人民共和國國家標準環(huán)境空氣質量標準(GB3095-1996)，并將AQI中新增的計算因素PM2.5控制標準日平均，指數(shù)級別

20、轉換為API指數(shù)級別：一級、二級、三級，對應空氣質量指數(shù)的一二級、三四級、五六級。 表1 大氣質量評價標準（日平均） （單位：mg/m3） 污染物名稱一級標準二級標準三級標準二氧化硫（SO2）0.050.150.25二氧化氮(NO2)0.080.080.12可吸入顆粒物（PM10）0.050.150.25細顆粒物（PM2.5）0.0750.150.5 5.2.2評價步驟1) 確定被評價污染物各因子的集合:U=u(SO2),u(NO2),u(PM10),u(PM2.5)2) 確定評價集：根據(jù)表1的大氣質量評價標準設定評價集:V=v(一級)，v(二級)，v(三級)3) 污染物隸屬關系的確定隸屬度是

21、描述污染物的啊哈能量與各個污染物等級之間的相關程度的參數(shù)。由于確定空氣污染程度是一個模糊的概念，空氣分級標準也是模糊的，所以采用隸屬度（rij ）來劃分分級界限是科學的。 在計算污染物的隸屬度時，需要選擇一個隸屬度函數(shù)，本文采用降半階梯型隸屬函數(shù)，其計算公式如下：其中:j表示污染的等級，j=1,2,3; Xi 表示換江中的第I種污染物的實測值； Sij表示第I種污染物的第j級標準值； rij表示第I種污染物對第j級的隸屬度。根據(jù)SO2的三級標準可做出其三個級別的隸屬函數(shù)：一級標準：1 x<=0.05 U1(x) = 0.05 <=x<=0.15 (1)0 x>=0.15

22、二級標準： 0.05 <=x<=0.15U2（x）= 0.15<=x<=0.25 (2)0 X<=0.05，x>=0.25 三級標準：0 x<=0.15 U3（x）= 0.15<x<0.25 (3)1 X>=0.25同理，其他各項指標可按相同的方法求出隸屬函數(shù)，從而可以得到模糊關系矩陣R.4) 西安市大氣環(huán)境質量評定的監(jiān)測情況(2013年)： 表 西安市各地區(qū)大氣污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)（注：由附件5數(shù)據(jù)轉換而得）區(qū) 域SO2NO2PM10PM2.5高壓開關廠0.1540.1810.2640.610興慶小區(qū)0.1420.1640.2760.24

23、0紡織城0.0860.1720.2600.362臨潼區(qū)0.1400.1690.4600.4585) 建立模糊關系矩陣先用全部污染物建立一個m*n的隸屬度矩陣，本文考慮的污染物項目數(shù)為m=4,類表標準為n=3,即可建立一個各個地區(qū)的4*3的隸屬度矩陣。將各個地區(qū)的相應數(shù)據(jù)代入上面確定的隸屬度函數(shù)中，就可以得到其隸屬度，并建立各個地區(qū)的模糊評價矩陣，模糊評價矩陣R是評價各級隸屬度的一種轉化關系。即：R= 根據(jù)以上求得的隸屬函數(shù)和西安市各地區(qū)大氣污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)計算模糊關系矩陣，利用MATLAB工具計算得到各個矩陣的值(具體見附錄)。為方便表示和研究分析，將其填入如以下的表格。西安市的四個地區(qū)的模糊矩

24、陣見下表：以臨潼區(qū)為例，二氧化硫的濃度為二級的標準達90%的程度，二氧化氮的濃度為三級的標準達到100%的程度，同時，PM10的濃度為三級的標準也達到100%的程度，PM2.5的濃度達到二級的標準達到88%的程度。6) 確定權重矩陣A 為突出西安市不同地區(qū)主要污染區(qū)在評價中的作用，本文采用超標加權法計算各污染因子權重，計算公式如下： 上式中，Vi取第i個污染因子三個指標的平均值，Aij為西安市上述所選的四個區(qū)域的第j個區(qū)域i個污染物權重，對Aij進行歸一化處理后，組成如下權重矩陣A Aj=(Aj1, AJ2 , ,Ajm) 具體得到的是一個1*4的權重值矩陣A,具體結果如下： 權重矩陣A區(qū)域S

25、O2NO2PM10PM2.5高壓開關廠0.1270.1500.2180.505興慶小區(qū)0.1730.2020.3330.292紡織城0.0980.1960.2960.411臨潼區(qū)0.1140.1380.3750.373 7) 計算模糊綜合評價矩陣B B=A·R,得到一個一維向量即1*3的矩陣，包含3個元素，一句最大隸屬度原則可以由結果矩陣得出評價對象的污染等級，即結果矩陣的3個元素對應著3個污染等級，結果矩陣三個元素中哪一個數(shù)職最大，評價對象的污染等級就是哪一級。本文主要是采用先乘后并的方法，以便獲得比較清晰的結果矩陣，準確的得出評價對象的污染等級，從而對評價對象做出較為準確的分析。

26、 對于二氧化硫： B1=A1R1=0.127,0.173，0.098，0.114· = 0, 0.061, 0.451 對于二氧化氮： B2=A2R2=0.150,0.202,0.169.0.138· = 0, 0.068, 0.591對于PM10： B3=A3R3=0.218，0.333，0.296，0.375· =0，0，0.998對于PM2.5：B4=A4R4=0.505，0.292，0.411，0.373· = 0,0.175,0.0.8258）模型求解得出評價結果 由上面各個因素的綜合矩陣可以得出初步結論：各因子環(huán)境質量存在一定的差異，SO2對

27、一級，二級，三級的隸屬度分別為0,0.061,0.451，屬于二級標準（中度污染）；NO2對一級，二級，三級的隸屬度分別為0,0.068,0.591，屬于二級標準（中度污染）；PM10對一級，二級，三級的隸屬度分別為0，0，0.998，屬于三級標準（重度污染）；PM2.5對一級，二級，三級的隸屬度分別為0,0.175,0.0.825，屬于三級標準（重度污染）；也就是說，對于西安市，可吸入顆粒物PM10對空氣質量的影響最大，緊接著是細顆粒物PM2.5，兩者對空氣污染等級的最高級的隸屬度都是三個等級中最高的。相對來說，二氧化硫和二氧化氮對西安市空氣質量的影響較前兩者小。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)結果說明，影響

28、西安市空氣質量的原因主要是可吸入顆粒物PM10和細顆粒物PM2.5,其次是二氧化硫和二氧化氮的影響。各個影響因子對高污染等級的隸屬度處于增長的趨勢，表明西安市大氣污染已經比較嚴重，提高大氣環(huán)境質量是當務之急。同時，根據(jù)結果可基本得出，防治風沙、治理沙塵氣候是今后西安市政府在環(huán)境保護方面的意向重要任務。5.3問題三模型的建立于求解 預測西安市未來一周的空氣質量狀況主要采用指數(shù)平滑的方法來建立數(shù)學模型。5.3.1用excel統(tǒng)計出西安市2010年到2012年的空氣污染指數(shù)，如下表所示： 西安20102012空氣污染指數(shù)統(tǒng)計 優(yōu) 良 輕微 輕度 中度 中度重重度2010142885460012011

29、3527146140002012222844653412013014027270485.3.2根據(jù)上表，做出統(tǒng)計表，然后做出分布圖。如下所示：空氣污染指數(shù)統(tǒng)計表占全年 空氣污染百分比/% 指數(shù) 年份0100100200>200201083.216.50.3201183.616.40.0201283.814.81.4201312.014.841.4 空氣污染指數(shù)分布圖5.3.3.分析2010年到2013 年的空氣污染指數(shù) 根據(jù)這個分布圖可以看出西安空氣污染指數(shù)的大體情況，結合2013年每月的空氣污染指數(shù)，本文對西安下個星期（2013-4-30至5-6）的空氣污染指數(shù)進行預測。運用指數(shù)平滑法

30、進行計算。 分析：為了預測西安下個星期（2013-4-30至5-6）的空氣污染指數(shù)，不僅要知道前面幾個月的實際空氣污染指數(shù)，還需要知道前面幾個月的預測空氣污染指數(shù)。舉例：假設已經知道了西安4月27日至4月29日的空氣污染指數(shù)，F(xiàn)1=Y1?？諝馕廴局笖?shù)雖然有波動，但長期變化趨勢不大時，可選稍大的a值，常在0.10.4之間取值；取a=0.3進行計算，則F2=0.3Y1+0.7F1，F(xiàn)3=0.3Y2+0.7F2 取a=0.3 日期空氣污染指數(shù)(Yt)移動平均法預測值(Ft)預測偏差偏差平方值2013/04/271692013/04/2886169-8368892013/04/2961144.1-83

31、.16905.61 119.17合計6897.31 解得2013/04/30的空氣污染指數(shù)為F6=0.3Y5+0.7F5 =0.3×61+0.7×145.47 =119.17第六日(4月30)的預測偏差的平方值為=(6897.31.12)/4=6897.31不同的a取值對第六日的預測值和預測偏差的平方值的影響，公式寫為Ft+1=a .Yt+(1-a)Ft=a .Yt+Ft-aFt=Ft+a(Yt-Ft)選取不同的值獲得結果如下表所示: 取a不同值的預測偏差的平方值 a第6日預測值第6日預測偏差平方估計平均值01696897.310.1150.736714.550.2129.

32、616664.960.3119.176897.310.4108.996014.510.594.255655.630.684.285139.120.775.974689.510.869.814306.680.964.404012.661.0613757當a取1.0時，用指數(shù)平滑法取得的第6日的預測值為61，預測偏差的平方估計平均值最小為3757。因此，1.0為a的最合適取值，61為第6日最精確的預測值。其他日子的空氣污染指數(shù)計算方法如上一樣。最終對西安市下個星期的空氣質量狀況預測情況如下： 西安市下個星期的空氣質量狀況預測詳細列表日期污染指數(shù)首要污染物空氣質量級別空氣質量狀況2013-04-30

33、74可吸入顆粒物良2013-05-0172可吸入顆粒物良2013-05-0251可吸入顆粒物良2013-05-0368可吸入顆粒物良2013-05-0484可吸入顆粒物優(yōu)2013-05-0581可吸入顆粒物良2013-05-0677可吸入顆粒物良5.4問題四的分析解決就環(huán)境空氣質量的監(jiān)測與控制對西安市環(huán)保部門提出意見:1、必須加強環(huán)境空氣質量監(jiān)測能力建設。推進環(huán)境質量檢測與評估考核體系建設，優(yōu)化西安市的環(huán)境空氣質量監(jiān)測點位，提高西安市總體的環(huán)境空氣質量檢測水平，提升區(qū)域特征污染監(jiān)測能力，推進典型農村地區(qū)空氣背景站或者區(qū)域站建設，對于促使環(huán)境空氣質量評價結果更加符合實際狀況，更加接近人民切身感受

34、具有重要意思。2、根據(jù)以上的研究分析可以知道，西安市的空氣質量處于一個急需治理的狀態(tài)，污染情況不容樂觀。主要污染物呈現(xiàn)為可吸入顆粒物PM10和細顆粒物PM2.5,同時二氧化硫與二氧化氮的影響依然沒有減弱。對此，環(huán)保部門應針對這兩個主要污染源進行監(jiān)測控制。3、加快建設先進的環(huán)境空氣質量監(jiān)測預警體系，按照新頒布的環(huán)境空氣質量標準，對細顆粒物（PM2.5）、臭氧（O3）、一氧化碳（CO）等監(jiān)測指標，2012年在京津冀、長三角、珠三角等重點區(qū)域以及直轄市、省會城市和計劃單列市開展監(jiān)測，2013年在113個環(huán)境保護重點城市和環(huán)保模范城市開展監(jiān)測，2015年在所有地級以上城市開展監(jiān)測。自2016年1月1日

35、起，以上各地均按照新標準監(jiān)測和評價環(huán)境空氣質量狀況，并向社會逐點實時發(fā)布監(jiān)測結果。西安市環(huán)保部門應加強這方面的關注力度。4、建議建立城市空氣質量達標規(guī)劃制度。國家環(huán)境空氣質量標準是要達到的目標，所有不達標的城市必須提出空氣質量達標規(guī)劃。環(huán)保部門負責對這些規(guī)劃進行審核批準。該規(guī)劃必須科學、可行，分階段滾動實施。規(guī)劃內容全部公開，對規(guī)劃執(zhí)行情況進行年度評估和問責。5. 及時開展基于問卷的城市公眾空氣質量滿意度調查評估 居民是空氣質量效果的直接“測量者”，因此，通過問卷的方法了解城市居民在日常生活和工作中對空氣質量的真實感受、調查居民對空氣質量管理的信息公開的滿意度、了解公眾參與意識、參與意愿及參與現(xiàn)狀等，是客觀、全面評價城市空氣質量管理績效的重要工作之一。問卷調查是測量環(huán)境政策“ 回應性”基本工具。居民空氣質量滿意度評估不僅能夠反映市民的感受，補充現(xiàn)有環(huán)境統(tǒng)計信息的不足，還能幫助政府改進環(huán)境管理工作，提高服務水平。6、對污染源進行綜合治理。向存在污染的工地下發(fā)停工整改通知，并處以行政處罰，由環(huán)保、規(guī)劃和城管部門監(jiān)督其完成沖洗設備的更新，安排專人負責對施工工地道路硬化、沖洗設備、黃土覆蓋、車輛裝載及出入、道路保潔等，各項要求必須整改達標;不達標者將不允許繼續(xù)施工，并進行嚴厲處罰。7、加強環(huán)衛(wèi)保潔。