环境监测与评价.ppt

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1、第三部分 环境质量评价,环境监测与评价,授课老师：金腊华 教授（QQ:279457930）,内容提纲,环境质量概念环境标准环境质量评价方法水环境质量评价空气环境质量评价声环境质量评价生态环境质量评价,3.环境质量评价方法,3.1 环境质量评价对象和内容3.2 环境质量评价方法,3.1.1 环境质量评价的概念3.1.2 环境质量评价的对象3.1.3 环境质量评价的内容3.1.4 环境质量评价程序,3.1 环境质量评价对象和内容,环境质量评价是利用近期的环境监测数据，对照环境质量评价标准，评价环境系统的内在结构和外部状态对人类以及生物界的生存和繁衍的适宜性程度。环境质量评价是对环境质量与人类社会生

2、存发展需要满足程度进行评定。,3.1.1 环境质量评价的概念,环境质量评价的对象是环境质量与人类生存发展需要之间的关系，也可以说环境质量评价所探讨的是环境质量的社会意义。环境质量评价包括对水环境质量、环境空气质量、土壤环境质量、声环境质量和生态环境质量等进行评价。,3.1.2 环境质量评价的对象,(1)自然环境 包括水环境、大气环境、土壤环境、生态环境、地质环境等。评价中需调查环境的结构、物质流、演变情况及污染状况，确定环境质量状况的功能属性，为合理利用环境资源提供依据。(2)社会环境 包括五个方面的内容：人口、经济状况、政治法律、宗教信仰和生活环境。,3.1.3 环境质量评价的内容,1)污染

3、源调查与评价；2)环境污染物监测项目的确定；3)环境监测网点的布设；4)获得环境监测数据；5)建立环境质量指数系统进行综合评价；6)得到环境质量现状评价结论。,环境质量现状评价的内容,分四个阶段：(1)准备工作阶段(2)现状监测阶段(3)现状分析评价阶段(4)评价报告书编制阶段,3.1.4 环境质量评价程序,(1)准备工作阶段 确定评价目的、范围、方法、评价的深度和广度，制定出评价工作计划。组织各专业部门分工协作，充分利用各专业部门积累的资料，并对已掌握的有关资料作初步分析，初步确定出主要污染源和主要污染因子。做好评价工作的人员、资源及物资的准备。,(2)现状监测阶段 在准备工作的基础上，根据

4、确定的主要污染因子和主要污染项目，开展环境质量现状监测工作。在监测工作中，定区、定点、定时间很重要，应当按照评价工作等级要求开展监测工作。在监测工作中，要注意监测资料的代表性、可比性和准确性，具体监测方法应按国家标准规定进行。,(3)现状分析评价阶段 选用适当的评价方法，根据环境监测资料、生物学监测资料和环境医学监测资料，对不同地区、地点、不同季节和时间的环境污染程度进行定量和定性的判断和描述，得到不同地区、不同时间环境质量评价结果，并分析说明造成环境污染的原因、重污染发生的条件以及这种污染对人、植物、动物的影响程度。,(4)评价报告书编制阶段 把环境质量现状调查和现状评价的过程和结果编制成报

5、告书。,3.2.1 污染源调查与评价 3.2.2 环境质量指数评价法,3.2 环境质量评价方法,2.2.1.1 污染源概述 2.2.1.2 污染源分类2.2.1.3 污染源调查目的和内容2.2.1.4 污染源调查方法2.2.1.5 污染源评价,3.2.1 污染源调查与评价,污染源通常是指向环境排放或者释放有害物质或者对环境产生有害影响的场所、设备和装置。,3.2.1.1 污染源概述,任何以不适当的浓度、数量、速度、形态和途径进入环境系统并对环境产生污染或者破坏物质和能量，通称为污染物。,污染物,根据污染的产生过程，污染物可以分为两类：一次污染物：由污染源释放的直接危害人体健康或者导致环境质量下

6、降的污染物。二次污染物：排放物质在一定环境条件下产生的一系列物理、化学和生物化学反应，导致环境质量下降。例如，废水中的无机汞在水体的底泥中累积，在一定的条件下，通过微生物的作用转化为甲基汞，然后通过食物链危害人体健康。这里的甲基汞就是二次污染物。,污染物分类,按来源分：自然污染源、人为污染源按环境要素分：大气污染源 水污染源 土壤污染源 生物污染源 声污染源,3.2.1.2 污染源分类,按污染物性质分：物理性污染源 化学性污染源 生物性污染源按生产行业分：工业污染源 农业污染源 交通污染源 生活污染源,目的：通过调查，弄清楚评价区域内已有污染源的类型、位置及其排放的污染物的种类、数量、排放方式

7、和途径。内容：调查内容同污染源分类密切相关。工业污染源：企业概况、生产工艺、原材料和能源消耗、生产布局、管理状况、污染物排放与防治、污染危害调查等。生活污染源：人口、用水排水状况、生活垃圾等。,3.2.1.3 污染源调查目的和内容,内容：农业污染源：农药使用、化肥使用、农业废弃物、水土流失情况等。交通污染源：道路状况、车型和流量状况等。,(1)原则 普查与详查相结合。普查：对评价区域内所有污染源进行统计调查。详查：对于排放量大、影响范围广、危害严重的重点污染源进行详细调查。调查人员要深入现场，何时被调查对象填报的数据是否准确，同时进行必要的监测。(2)污染物排放量的估算 物料平衡法、排污系数法

8、、实测法。,3.2.1.4 污染源调查方法,(1)目的 把标准各异、量纲不同的污染源和污染物的排放量，通过一定的数学方法变换成一个统一的可比较值，从而确定出主要的污染物和主要的污染源。(2)评价方法 等标污染负荷法。,3.2.1.5 污染源评价,(1)等标污染负荷 第i个污染源的第种污染物的等标污染负荷定义为 第i个污染源的等标污染负荷PI是其所有污染物的等标污染负荷之和，即,等标污染负荷法,评价区域的等标污染负荷P是其所有污染源的等标污染负荷之和，即,(2)等标污染负荷比 就是二个等标污染负荷之比。某种污染物j 占污染源i 的等标污染负荷比 某污染源i 占区域的等标污染负荷比,将某区域所有污

9、染源的等标污染负荷按照数值大小排列，从小到大分别计算百分比和累计百分比，将累计百分比大于80的污染源确定为该区域的主要污染源。,主要污染源的确定,主要污染物的确定,将某污染源的所有污染物的等标污染负荷按数值大小排列，从小到大分别计算百分比和累计百分比，将累计百分比大于80的污染物确定为该污染源的主要污染物。,例题：,某地区建有毛巾厂、农机厂和家用电器厂，其污水排放量与污染物监 测结果见表所示，试确定该地区的主要污染物和主要污染源(其它污染源 和污染物不考虑)。,解：主要污染源：毛巾厂和农机厂；主要污染物：COD和Cr6。,3.2.2.1 环境质量指数及其设计原则 环境质量指数是一个有代表性的、

10、综合性的数值，表征着环境质量的整体优势。环境质量指数可使用单个环境因子的监测值计算得到，也可由多个环境因子监测值综合算出。设计原则：与代表评价因子相关、具有可比性、具有可累加性、直观易懂。,3.2.2 环境质量指数评价法,(1)单因子评价指数(2)单要素多因子环境质量分指数(3)多要素环境质量综合指数,3.2.2.2 环境质量指数评价方法,(1)单因子环境质量指数,式中：Ii 为第i种污染物的环境质量指数；Ci为第i种污染物的环境浓度；Si 为第i种污染物的环境质量评价标准。Ii表示某种污染物在环境中的浓度超过评价标准的程度，亦称超标倍数。该值是相对于某一评价标准而言的。,(2)单要素多因子环

11、境质量分指数,式中：n为参与评价的因子数目。均值型指数的基本出发点是各种因子对环境的影响是等权的。,1）均值型多因子指数,2）计权型多因子指数,式中：Wi 为对应于第i个因子的权系数。权系数的确定是关键，常用专家调查法。,加权系数的确定,应用单个因子观测值的统计资料来确定权值应用单个因子的环境容量来确定权值 应用环境化学或环境毒理学研究结果确定权值,3）内梅罗型多因子指数,式中：Iimax 为参与评价的最大的单因子指数；Iave 为参与评价的单因子指数的均值。,例题：试按下表给定的数据计算某处的大气质量指数 评价因子 飘尘 SO2 NOx CO日均浓度 mg/m3 0.22 0.32 0.13

12、 5.20评价标准 mg/m3 0.25 0.25 0.15 6.70计权系数 0.20 0.5 0.20 0.10,单因子环境质量指数 评价因子 飘尘 SO2 NOx CO Ii 0.88 1.28 0.87 0.70均值型多因子环境质量指数 加权型多因子环境质量指数内梅罗型多因子环境质量指数,4）橡树岭大气质量指数(ORAQI),式中：Ci 为参与评价的污染物24小时环境平均浓度 Si 为相应的大气质量评价标准 ORAQI 规定采用5种污染物参与评价：SO2、NOx、CO、O3和TSP。当环境浓度相当于未受污染的背景值时：ORAQI=10；当环境浓度等于评价标准时：ORAQI=100。,5

13、）美国大气污染物标准指数(PSI),美国大气污染物标准指数为二氧化硫、氮氧化物、一氧化氮、臭氧、颗粒物质以及二氧化硫与颗粒物质的乘积，共六项分指数，选择其中的最高值作为该日的大气污染标准指数PSI。即 PSI=maxI1，I2，I3，I4，I5，I6,6）上海大气质量指数,一个区域的环境是由多种环境要素组成，包括大气、水、土壤、野生生物、生态系统、景观生态系统、社会经济环境等诸多方面。因此，要评价一个区域的环境质量，不仅要对其中各环境要素进行评价，还需要对一个区域的环境质量进行综合评价，以得出该地区环境总的质量状况。多要素环境质量综合指数一般是对各要素的环境质量分指数进行线性加权累加得到。根据

14、该综合指数的范围对最终的评价对象确定其环境质量等级，而对分指数的非线性和相互耦合作用较少考虑。,(3)多要素环境质量综合指数,在综合指数计算中，权值的确定仍然是关键。最常见用的权值确定的方法有：专家评分法 模糊综合评判法 层次分析法 主成分分析法,基于专家评分法的层次分析法是T.L.Saaty于1980年提出的，它所需数据量较少、评分费时短、计算工作量小，已成为环境评价中常用的决策分析工具。其步骤如下：专家调查评分重要性标度 构造多因子比较矩阵 求解特征值和特征向量 一致性检验,层次分析法,1)专家调查评分重要性标度,对单个因子相对于分指数的重要性进行评估后，直接计算出相对重要性并经过规一化后

15、得到权值系数。多因子权值分析采用“两两比较法”，每次在n个因子中只对两个因子相互比较相对重要性，并作如下约定：极为重要记为9；很重要记为7；重要记为5；较重要记为3；一样重要记为1；稍为重要记为1/3；次要记为1/5；很次要记为1/7；极为次要记为1/9。,设有n个需比较的因子，专家对其进行两两因子重要程度的比较，可得到如下结果：将结果写成矩阵形式 此为互反性判断阵，矩阵元素存在关系，那么两两比较的次数为n(n-1)/2。,2)构建多因子比较矩阵,3)因子权重系数的确定,对比较矩阵A先计算出其最大特征值，然后求出其相应的规范化特征向量W，即 其中：W的分量(w1,w2,wn)就是对应于n个因子

16、的权重系数。,4)求解特征值和特征向量,有二种近似计算方法：和积法 对矩阵A按列规范化：对A按行相加求得和数 再规范化，即得权重系数,方根法 按行元素求几何均值 规范化后，即得权重系数,5)一致性检验,用两两比较法得到的比较矩阵可能会发生判断不一致的情况，所以需要进行一致性检验。所谓一致性是指当x1比x2重要、而x2比x3重要时，则认为x1比x3重要。当判断完全一致时，应该有，定义一致性指标C.I.为 当一致时，C.I.=0；当不一致时，一般因此 C.I.0。,为了确定C.I.值多大可接受，Saaty构造了最不一致情况：对不同n的比较矩阵中的元素，采取1/9，1/7，1/5，1/3，1，3，5

17、，7，9随机取数的方式赋值，并且对不同的n用了100500个子样，计算其一致性，再求得平均值，记为C.R.。其实验结果为 只要满足C.I./C.R.0.1，就认为是可以接受的。最大特征值的简易算法是：,环境质量分级一般是按一定的指标对环境质量指数范围进行分级。在实际工作中，首先要掌握污染状况变化的历史资料，弄清指数变化与污染状况变化的相关性，先确定出来污染、重污染（质量坏）、严重污染（危险）等几个突出的污染级别与相应的指数范围，然而再根据评价结果作具体分级。较常用的分级方法有总分法、加权求和法和模糊数学法三种。,(4)环境质量综合指数的分级方法,设评价对象有n个因子，每个因子有一个评价指数Ii

18、，计算评价要素中各因子的总分之和为例如，I综合=I大气+I地面水+I地下水+I土壤+I其他。总分法按照I的大小对评价对象排出名次或确定环境质量级别。,1)总分法,应用总分法计算分指数和综合指数进行评价分级和比较时应满足以下条件：1)要求n值是确定的，即进行比较时，所选的因子数应该相同；2)各因子的单因子指数或者某要素分指数的分级标准和等级划分必须一致。,在用总指数值来衡量环境系统的环境质量时，综合指数应当介于0100n之间，将指数高低及其生态学影响结合考虑，将环境质量共分为五个污染等级：,设评价对象有n个因子，每个因子有一个评价指数Ii，计算评价对象中各因子的加权求和值为,2)加权求和法,加权求和的各单因子指数或某要素分指数的分级标准和等级划分应当与加权求和后的值的分级标准和等级划分一致。,以上方法比较简单易行，但在很多情况下，评价等级难于用一个简单的数值来表示。例如，某些城市进行天气预报时，对第二天是否下雨会给出一个概率或可能性。这样既科学、合理，又有利于人们的理解和接受。对环境质量分级同样存在这种要求。因此，将模糊数学观点引入到环境评价中是有实际意义的。,3)模糊数学法,模糊数学法,本 次 课 结 束 谢 谢！,