一种大气环境本底综合诊断方法与流程

1.本发明涉及大气环境分析技术领域，具体涉及一种大气环境本底综合诊断方法。


背景技术：

2.目前，社会经济飞速发展，人类生存条件改善需求领域愈加深刻广泛。空气质量问题直接影响人体健康，大气成分含量超标的长期效果会影响地球气候环境变化。人类活动主要是在近地面的大气环境中，人类居住的1500米以下低空大气空气质量及影响环境，包括霾-雾、沙尘等都是导致能见度降低，空气混浊度加大，是人群生存环境中的空气质量转差的一种灾害天气现象。此现象在大气流体边界层中形成，其特征是，微小颗粒物与水汽的物理化学作用与混合过程密切联系，尤其在边界层中静稳类气团中，气流湍流混合过程有利于气溶胶颗粒物的水化过程，导致气溶胶浓度在低空聚积加大，使污染物浓度上升，人群生存环境空气质量变差。
3.空气质量通常以环境大气主要成分质量浓度(pm10、pm2.5、so2等)来标定。空气质量的优劣主要受排放源和环境大气条件影响。在前者相对稳定少变的情况下，环境大气条件的影响就至关重要了，从几公里小微尺度到几百乃至数千公里的大尺度环境大气中，诸多因子产生不同影响，靠单一气象要素(如气温、湿度、气压等)的贡献是有限。但事实上，多种大气要素对空气质量影响贡献的测查结果往往千差万别，甚至相互矛盾。目前，有效定量评估由大气环境条件对大气污染加重或减轻影响的方法和产品尚不多，且目前所使用的方法的准确性有待提高。
4.因此，发展大气污染环境条件诊断测评方法以及相应的软件技术，提高空气质量检测预警能力，一直是当今科学技术研究的前沿课题，并有重要的实际应用价值。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种大气环境本底综合诊断方法，解决现有技术中的环境大气条件对空气质量影响的评测方法的准确性不高的问题。
6.为了达到上述目的，提供了一种大气环境本底综合诊断方法，包括以下步骤：
7.s1、获取影响空气质量的敏感大气环境参数，并将敏感大气环境参数进行整理，得到若干指标数据，再根据指标数据建立目标区域的大气环境评价的指标体系；
8.s2、将整理后的指标数据根据对应的敏感大气环境参数的参数类型，从评价方法库中选取对应的评价方法，并根据评价方法的评价核算细则对指标数据进行分数核算；
9.s3、为各个评价指标根据对应的权重系数赋予细则分别赋予对应的权重系数；
10.s4、将各个评价指标的权重系数和分数核算进行加权求和计算，得到大气环境本底得分，再根据大气环境本底得分进行大气环境本底状况评估诊断。
11.进一步，所述指标数据包括一级指标数据和二级指标数据，所述一级指标数据包括大气常规污染物、重金属、有毒有害、酸雨和其他污染物，所述二级指标数据包括对应一级指标数据中大气常规污染物的so2、no2、co、o3、pm
2.5
和pm
10
，对应一级指标数据中重金属的
pb、cd、hg、as和六价铬，对应一级指标数据中有毒有害的苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、正己烷、异丙醇、二硫化碳、甲醛、乙醛、丙酮和丙烯，对应一级指标数据中其他污染物的tvocs、nh3、co2和h2s。
12.进一步，所述指标数据必选指标、可选指标和补充-其他污染物，必选指标：大气常规污染物；可选指标：有毒有害、重金属、酸雨、其他污染物，根据目标区域的大气污染现状，结合当地环境部门大气污染防控实际需求选择可选指标；补充-其他污染物：除列出的4种污染物外，包括自行编辑和自行补充，根据目标区域的实际情况补充其他大气污染物作为评价指标。
13.进一步，所述敏感大气环境参数的获取包括手工监测和自动监测站，所述目标区域所在地级市通常设有环境质量监测的国控站点或市控站点，通过获取覆盖评价区域的国控/市控站点的数据用于目标区域大气常规污染物的诊断评估；
14.手工监测中监测点位布设技术要求为：监测点采样口周围水平面有270
°
以上的捕集空间，不能有阻碍空气流动的高大建筑、树木或其他障碍物；采样口距地面高度1.5～15m范围内，距支撑物表面1m以上，采样时间和频率根据标准文件规定的要求确定。
15.进一步，所述评价方法包括大气常规污染物评价方法、有毒有害vocs评价方法、大气重金属评价方法、酸雨污染评价方法和其他污染物评价方法；
16.大气常规污染物评价方法：大气常规污染物依据环境空气质量指数标准文件计算成空气质量分指数，空气质量指数级别根据对应的污染物项目浓度限值进行划分，最后根据各项大气常规污染物的分指数为对应的指标数据进行赋分；
17.有毒有害vocs评价方法：参考空气质量目标值标准文件的标准限值作为评价人体健康风险的基准值，并根据基准值和有毒有害vocs分级标准及赋分表为对应的指标数据进行赋分；
18.大气重金属评价方法：根据环境空气质量标准文件的标准限值作为大气重金属评价的基准值，并根据基准值和大气重金属物质分级标准及赋分表为对应的指标数据进行赋分；
19.酸雨污染评价方法：酸雨污染等级分类参考酸雨和酸雨等级标准文件中给出的标准限值进行评价，按照雨水样品不同的酸度等级和酸雨程度分级标准及赋分表为对应的指标数据进行赋分；
20.其他污染物评价方法：根据文献调研的方式以获取污染物的基准值，并根据基准值和大气其他污染物分级标准及赋分表为对应的指标数据进行赋分。
21.进一步，所述步骤s3中为各个评价指标分别赋予对应的权重系数的方法包括ahp层次分析法、熵值法和ahp层次分析法+熵值法，所述ahp层次分析法：适用于评价指标的数据样本量小于30个的环境要素；熵值法：适用于评价指标的数据样本量大于30个的环境要素；ahp层次分析法+熵值法：适用于评价指标的数据样本量大于30个的环境要素。
22.进一步，所述ahp层次法通过向专家进行综合咨询评分方法得到ahp层次法指标权重赋分表，依据ahp层次法指标权重赋分表对各项指标进行赋权。
23.进一步，所述熵值法：根据各指标信息载量的大小来确定指标权重，通过分析各指标之间的关联度及各项指标所提供的信息来决定指标权重，具体计算方法如下所示：
24.各指标的属性和量纲不同，为了消除维数和单位，对各个因素按照每个选项的数
量进行归一化处理：
[0025][0026]
其中，x
ij
为j指标中voc物种i的归一化值；x
ij
为j指标中物种i的原始值；min(x
ij
)和max(x
ij
)分别表示j指标中所有voc物种的最大值和最小值；
[0027]
第j个指标的熵可以用以下两个公式计算得出：
[0028][0029][0030]
根据以上计算所得到的熵值，通过下式计算指标权重：
[0031][0032]
其中，ej表示第j个指标的熵，wj表示第j个指标的权重。
[0033]
进一步，所述ahp层次法+熵值法包括两种方案，第一种为：一级指标使用ahp层次法赋予权重，二级指标使用熵值法得到权重系数再乘以一级指标的权重得出，不同二级指标使用不同的赋权方法，第二种为：一级指标使用ahp层次法赋予权重，二级指标使用熵值法得到权重系数再乘以一级指标的权重得出，而同一二级指标同时使用两种赋权方法进行组合权重计算；
[0034]
所述组合权重计算方式如下：
[0035][0036]
式中，αj为层次分析法计算所得的权重；βj为熵值法计算所得的权重。
[0037]
进一步，所述步骤s4大气环境本底得分通过以下等式进行计算：
[0038][0039]
其中，a表示各类环境要素综合各指标汇算得到的分值；x
ij
表示某一级指标i中二级指标j的分值；wj表示二级指标j的权重。
[0040]
原理及优点：
[0041]
结合环境健康、生态环境保护、生命健康与安全等方面的研究成果，开展生态本底评价指标体系研究筛选，分别从科学性、地域性、可操作性、目的性、综合性等方面开展符合当地生态本底大气环境健康相符合的指标体系，建立区域生态本底大气环境评价的指标体系。再根据大气环境质量本底现状调查结果，按照大气环境评价指标体系，综合上述几个指标的诊断结果，按照所选评估指标的加权平均分值评估大气环境综合评估分值，及其大气环境本底状态，得出优秀、良好、一般、较差、差结论。通过本发明方法计算得到的结果具有较高的准确率，对大气环境监测预警展示出较强的评测能力，因此具有重要的实际应用价
值，适用于大气污染监测、评估、预警及防治等相关的科研与业务应用领域。
附图说明
[0042]
图1为本发明实施例一种大气环境本底综合诊断方法的逻辑框图。
具体实施方式
[0043]
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0044]
实施例
[0045]
一种大气环境本底综合诊断方法，基本如图1所示，包括以下步骤：
[0046]
s1、获取影响空气质量的敏感大气环境参数，并将敏感大气环境参数进行整理，得到若干指标数据，再根据指标数据建立目标区域的大气环境评价的指标体系；
[0047]
所述指标数据包括一级指标数据和二级指标数据，所述一级指标数据包括大气常规污染物、重金属、有毒有害、酸雨和其他污染物，所述二级指标数据包括对应一级指标数据中大气常规污染物的so2、no2、co、o3、pm
2.5
和pm
10
，对应一级指标数据中重金属的pb、cd、hg、as和六价铬，对应一级指标数据中有毒有害的苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、正己烷、异丙醇、二硫化碳、甲醛、乙醛、丙酮和丙烯，对应一级指标数据中其他污染物的tvocs、nh3、co2和h2s。大气环境评价指标一览表如下所示：
[0048]
表1大气环境评价指标一览表
[0049][0050]
所述指标数据必选指标、可选指标和补充-其他污染物，必选指标：大气常规污染物；可选指标：有毒有害、重金属、酸雨、其他污染物，根据目标区域的大气污染现状，结合当地环境部门大气污染防控实际需求选择可选指标；补充-其他污染物：除列出的4种污染物外，包括自行编辑和自行补充，根据目标区域的实际情况补充其他大气污染物作为评价指标。
[0051]
所述敏感大气环境参数的获取包括手工监测和自动监测站，所述目标区域所在地级市通常设有环境质量监测的国控站点或市控站点，当前国控站点或市控站点的监测指标
为6种常规大气污染物，分别为so2、no2、co、o3、pm
2.5
和pm
10
，通过获取覆盖评价区域的国控/市控站点的数据用于目标区域大气常规污染物的诊断评估；
[0052]
手工监测采样点应根据监测任务的目的、要求布设，必要时进行现场踏勘后确定。所选点位应具有较好的代表性，监测数据能客观反映一定空间范围内空气质量水平或空气中所测污染物浓度水平。
[0053]
①
监测点位的布设和数量
[0054]
区域监测点位的数量由国家环境保护行政主管部门根据国家规划，兼顾区域面积和人口因素设置，具体参考《环境空气质量监测点位布设技术规范(试行)》(hj 664—2013)。
[0055]
表2环境空气质量评价城市点设置数量要求
[0056][0057]
②
监测点位布设技术要求
[0058]
监测点采样口周围水平面应保证有270
°
以上的捕集空间，不能有阻碍空气流动的高大建筑、树木或其他障碍物。
[0059]
采样口距地面高度1.5～15m范围内，距支撑物表面1m以上。有特殊监测要求时，应根据监测目的进行调整。
[0060]
采样点位布设的其他技术要求按照《环境空气质量监测点位布设技术规范(试行)》(hj 664—2013)执行。
[0061]
③
采样时间和频率
[0062]
大气常规污染物和重金属：so2、no2、o3、co、pm
2.5
和pm
10
，以及大气重金属铅(pb)、镉(cd)、汞(hg)、砷(as)和六价铬(cr(ⅵ))的采样时间及采样频率，根据《环境空气质量标准》(gb 3095—2012)中污染物浓度数值有效性规定的要求确定。
[0063]
表3污染物浓度数据有效性的要求
[0064][0065]
有毒有害vocs：采样时间及采样频率应根据监测点位周围环境空气中污染物的浓度水平、分析方法的检出限及监测目的自行确定。本研究中建议有毒有害vocs的手工监测每个站点一天采集不少于2个样品，每个样品持续采样1小时。具体监测方法详见《环境空气挥发性有机物的测定罐采样/气相色谱-质谱法》(hj 759—2015)和《空气醛、酮类化合物的测定高效液相色谱法》(hj 683—2014)。
[0066]
酸雨样品根据实际降雨情况进行采集，每天的08时为酸雨观测的降水采样日界，当日08时至次日08时为一个降水采样日，具体监测方法详见《酸雨观测规范》(gb/t 19117—2017)
[0067]
其他污染物的样品采样时间和采样频率参照《环境空气质量手工监测技术规范》(hj 194—2017)执行。
[0068]
在获取指标数据后，处理手段还包括：指标数据的数据前处理；
[0069]
常规污染物：评价区域能够获取so2、no2、pm10、pm2.5、co和o3长时间段(每天至少有20个小时平均浓度值)高分辨率的数据资料，依照24小时平均和o3 8小时滑动平均对应的限值进行评价。将so2、no2、pm10、pm2.5和co原始数据计算日均值，以及o3计算成o3 8小时滑动平均值带入评价方法中进行评估。若获取的数据为短时间段小时数据，则将原始小时数据直接带入评价方法中进行评估。
[0070]
有毒有害vocs：目前现有的有毒有害vocs监测方法获取的数据分辨率大多为1小时分辨率，若数据分辨率为0.5小时或其他分辨率，则将1小时内所有的数据平均作为1小时数据代入评价方法中进行评估。
[0071]
大气重金属：将1年内所有的有效数据进行平均得到年均值代入评价方法中进行评估。
[0072]
酸雨污染：将每一次降雨样品的ph值直接带入评价方法中进行评估。
[0073]
其他污染物：参照有毒有害vocs数据处理方法，得到1小时的平均数据后带入评价
方法中进行评估。
[0074]
s2、将整理后的指标数据根据对应的敏感大气环境参数的参数类型，从评价方法库中选取对应的评价方法，并根据评价方法的评价核算细则对指标数据进行分数核算；
[0075]
所述评价方法包括大气常规污染物评价方法、有毒有害vocs评价方法、大气重金属评价方法、酸雨污染评价方法和其他污染物评价方法；
[0076]
大气常规污染物评价方法：大气常规污染物依据环境空气质量指数标准文件(《环境空气质量指数(aqi)技术规定(试行)》(hj 633-2012))计算成空气质量分指数，空气质量指数级别根据对应的污染物项目浓度限值进行划分，最后根据各项大气常规污染物的分指数为对应的指标数据进行赋分；
[0077]
表4空气质量分指数及对应的污染物项目浓度限值
[0078][0079][0080]
o3最大8小时滑动平均指一个自然日内8时至24时的所有8小时滑动平均浓度的最大值，其中8小时滑动平均值连续8小时平均浓度的算术平均值。其计算公式如下：
[0081]
[0082]
式中，ct为臭氧在某日t时的o3浓度。
[0083]
大气常规污染物项目p的分指数按下式计算：
[0084][0085]
式中：iaqi
p
—污染物项目p的空气质量分指数；
[0086]cp
—污染物项目p的质量浓度值；
[0087]
bp
hi
—表5中与cp相近的污染物浓度限值的高位置；
[0088]
bp
lo
—表5中与cp相近的污染物浓度限值的低位置；
[0089]
iaqi
hi
—表5中与bp
hi
对应的空气质量分指数；
[0090]
iaqi
lo
—表5中与bp
lo
对应的空气质量分指数。
[0091]
大气常规污染物分级标准及赋分情况见表5。
[0092]
表5大气常规污染物分级标准及赋分
[0093][0094]
有毒有害vocs评价方法：参考空气质量目标值标准文件(《加拿大阿尔伯塔省空气质量目标值》)的标准限值作为评价人体健康风险的基准值，并根据基准值和有毒有害vocs分级标准及赋分表为对应的指标数据进行赋分；
[0095]
表612种有毒有害vocs基准值
[0096][0097][0098]
12种大有毒有害vocs分级标准及赋分情况见表7。
[0099]
表7 12种大有毒有害vocs分级标准及赋分
[0100][0101]
[0102]
大气重金属评价方法：根据环境空气质量标准文件(《环境空气质量标准》(gb 3095-2012)相应标准限值以及参考美国epa、欧盟和加拿大等组织机构推出的相应标准限值作)的标准限值作为大气重金属评价的基准值，并根据基准值和大气重金属物质分级标准及赋分表为对应的指标数据进行赋分；
[0103]
表8大气重金属物质基准值
[0104][0105]
大气重金属物质分级标准及赋分情况见表9。
[0106]
表9大气重金属物质分级标准及赋分
[0107][0108][0109]
酸雨污染评价方法：酸雨污染等级分类参考酸雨和酸雨等级标准文件(《酸雨和酸
雨等级》(qx/t 372-2017))中给出的标准限值进行评价，按照雨水样品不同的酸度等级和酸雨程度分级标准及赋分表为对应的指标数据进行赋分；
[0110]
表10酸雨程度分级标准及赋分
[0111][0112]
其他污染物评价方法：根据文献调研的方式以获取污染物的基准值，并根据基准值和大气其他污染物分级标准及赋分表为对应的指标数据进行赋分。基准值主要参考了该类污染物在背景点或郊区站点得到的监测结果，在一定程度上能够反映在没有污染存在背景下该类污染物的背景值。本研究中其他污染物基准值具体如下表11。
[0113]
表11大气其他污染物基准值
[0114]
[0115][0116]
大气其他污染物分级标准及赋分情况见表12。
[0117]
表12大气其他污染物分级标准及赋分
[0118][0119]
s3、为各个评价指标根据对应的权重系数赋予细则分别赋予对应的权重系数；所述步骤s3中为各个评价指标分别赋予对应的权重系数的方法包括ahp层次分析法、熵值法和ahp层次分析法+熵值法，所述ahp层次分析法：适用于评价指标的数据样本量小于30个的环境要素；熵值法：适用于评价指标的数据样本量大于30个的环境要素；ahp层次分析法+熵值法：适用于评价指标的数据样本量大于30个的环境要素。
[0120]
所述ahp层次法通过向专家进行综合咨询评分方法得到ahp层次法指标权重赋分表，依据ahp层次法指标权重赋分表对各项指标进行赋权。本实施例汇总，ahp层次法通过向专家进行综合咨询评分的方法，依据评价区域指标的重要性对各项指标进行赋权。ahp层次法指标权重赋分如表13所示：
[0121]
表13ahp层次法指标权重赋分表
[0122][0123]
注：
①
一级指标权重为对应的各项二级指标的加和；
②
所有一级指标和二级指标的权重之和均为1；
③
根据评价区域实际情况，仅对选取的指标进行赋权。
[0124]
所述熵值法：根据各指标信息载量的大小来确定指标权重，通过分析各指标之间的关联度及各项指标所提供的信息来决定指标权重，具体计算方法如下所示：
[0125]
各指标的属性和量纲不同，为了消除维数和单位，对各个因素按照每个选项的数量进行归一化处理：
[0126][0127]
其中，x
ij
为j指标中voc物种i的归一化值；x
ij
为j指标中物种i的原始值；min(x
ij
)和max(x
ij
)分别表示j指标中所有voc物种的最大值和最小值；
[0128]
第j个指标的熵可以用以下两个公式计算得出：
[0129][0130][0131]
根据以上计算所得到的熵值，通过下式计算指标权重：
[0132][0133]
其中，ej表示第j个指标的熵，wj表示第j个指标的权重。
[0134]
所述ahp层次法+熵值法包括两种方案，第一种为：一级指标使用ahp层次法赋予权重，二级指标使用熵值法得到权重系数再乘以一级指标的权重得出，不同二级指标使用不同的赋权方法，第二种为：第一种为：一级指标使用ahp层次法赋予权重，二级指标使用熵值法得到权重系数再乘以一级指标的权重得出，而同一二级指标同时使用两种赋权方法进行组合权重计算；
[0135]
所述组合权重计算方式如下：
[0136][0137]
式中，αj为层次分析法计算所得的权重；βj为熵值法计算所得的权重。
[0138]
ahp层次法和熵值法的适用规则如下表所示：
[0139]
表14 ahp层次法和熵值法适用规则说明
[0140][0141]
[0142]
除了上述赋权方法外，按照评价区域经济与自然特征平台中给出3套推荐权重值作为选择，以及1套适用于重庆区域进行评估的权重值。
[0143]
(1)推荐权重值
[0144]
按照评价区域经济与自然特征，平台中按照不同区域类型给出3套推荐权重值作为选择。
[0145]
①
城市地区
[0146]
结合当前我国城市地区大气污染现状，侧重于对影响城市地区大气环境质量较大的污染物赋予更高的权重。
[0147]
表15ahp层次法指标权重赋分表
[0148][0149][0150]
②
郊区或农村地区
[0151]
结合当前我国郊区或农村地区大气污染现状，侧重于对郊区或农村地区典型的污
染物赋予更高的权重。
[0152]
表16ahp层次法指标权重赋分表
[0153][0154][0155]
③
工业地区
[0156]
结合当前我国工业地区大气污染现状，侧重于对工业区排放的有毒有害污染物赋予更高的权重。
[0157]
表17ahp层次法指标权重赋分表
[0158][0159]
(2)重庆区域推荐权重值
[0160]
结合当前重庆市大气污染现状，下表14中给出了适用于重庆区域开展评估的推荐权重值。
[0161]
表18ahp层次法指标权重赋分表
[0162][0163]
评估过程中使用推荐指标权重时，出现未将表1中所有指标纳入评估的情况，可将未选择的指标的权重平均分配于其余一级指标，再等比例分配到二级指标权重。计算公式如下：
[0164][0165]
式中，表示所选的一级指标经二次分配后得到的权重；表示所选一级指标初始权重值(详见表13～表17)；wi表示未选的一级指标权重值；n1表示所选的一级指标数量。
[0166][0167]
式中，表示所选的二级指标经二次分配后得到的权重；n2表示该一级指标中涵
盖的二级指标的数量。
[0168]
本项目涉及的2个示范流域，根据实际数据获取情况选择相应的赋权方法计算权重，也可使用本研究中重庆区域推荐权重值。
[0169]
s4、将各个评价指标的权重系数和分数核算进行加权求和计算，得到大气环境本底得分，再根据大气环境本底得分进行大气环境本底状况评估诊断。所述步骤s4大气环境本底得分通过以下等式进行计算：
[0170][0171]
其中，a表示各类环境要素综合各指标汇算得到的分值；x
ij
表示某一级指标i中二级指标j的分值；wj表示二级指标j的权重。
[0172]
大气环境诊断案例分析
[0173]
一、指标选择
[0174]
结合评价区域大气污染特征和大气环境现状，一级指标选择大气常规污染物、有毒有害vocs和酸雨作为大气环境诊断评估指标，具体二级指标如下表所示。
[0175]
表21大气环境评价指标一览表
[0176][0177]
测试数据说明：
[0178]
(1)测试数据监测时段及时间分辨率
[0179]
常规污染物和酸雨监测时间段为2020年8月19日-9月5日，时间分辨率为1小时数据。有毒有害vocs监测时间段为2021年2月1日-2022年1月31日，数据分辨率为小时数据。(考虑到数据的时效性问题，以及结合《环境影响评价导则大气环境》(hj 2.2—2018)的相关要求，本研究设定历史监测数据用于评估时，其数据获取时间应在2年以内。)
[0180]
(2)测试数据处理方法
[0181]
常规污染物：按照大气环境诊断评估模型的设定，评价区域能够获取so2、no2、pm
10
、pm
2.5
、co和o3长时间段(每天至少有20个小时平均浓度值)高分辨率的数据资料，依照24小时平均和o
3 8小时滑动平均对应的限制进行评价。因此本次测试将so2、no2、pm
10
、pm
2.5
和co原始数据计算日均值，以及o3计算成o
3 8小时滑动平均值带入评价方法中进行评估。每种污染物每天评估得到一个分数，最终将每个物质每天的分数进行平均，分别得到每个物质的最终得分。
[0182]
有毒有害vocs：每个物种的小时值带入评价方法中进行评估。每个物种每1小时监测数据得到一个分数，最终将每个物种所有1小时数据评估得到的分数进行平均，分别得到每个物种的最终得分。
[0183]
酸雨：每次雨水样品的ph值带入评价方法中进行评估。最终将所有雨水样品ph值
评估得到的分数进行平均，得到酸雨污染的最终得分。
[0184]
注：出现多个站点采集的同一类型数据的情况时，将所有站点采集到的数据均直接输入到数据集中进行评估。
[0185]
二、指标权重计算
[0186]
采样ahp层次法+熵值法对指标权重进行计算。一级指标采用ahp层次法对指标赋予权重。二级指标中大气常规污染物和有毒有害vocs采用熵值法赋予权重。
[0187]
表22一级指标权重(ahp层次法)
[0188][0189]
表23二级指标权重(熵值法)
[0190][0191][0192]
三、单一指标得分计算过程
[0193]
(1)大气常规污染物
[0194]
大气常规污染物项目p的小时分指数按下式计算：
[0195][0196]
式中：iaqi
p
—污染物项目p的空气质量分指数；
[0197]
cp—污染物项目p的质量浓度值；
[0198]
bp
hi
—表24中与cp相近的污染物浓度限值的高位置；
[0199]
bp
lo
—表24中与cp相近的污染物浓度限值的低位置；
[0200]
iaqi
hi
—表24中与bp
hi
对应的空气质量分指数；
[0201]
iaqi
lo
—表24中与bp
lo
对应的空气质量分指数。
[0202]
大气常规污染物分级标准及赋分情况见表24。
[0203]
表24大气常规污染物分级标准及赋分
[0204][0205]
(2)有毒有害vocs12种有毒有害vocs分级标准及赋分情况见表25。
[0206]
表25 12种有毒有害vocs分级标准及赋分
[0207]
[0208][0209]
(3)酸雨污染
[0210]
酸雨污染等级分类参考《酸雨和酸雨等级》(qx/t 372-2017)中给出的标准限值进行评价，按照雨水样品不同的酸度等级进行赋分。
[0211]
表26酸雨程度分级标准及赋分
[0212]
[0213][0214]
(4)单一指标得分情况
[0215]
按照上述计算过程，单一指标得分情况如下：
[0216]
表27二级指标得分情况汇总
[0217][0218]
四、大气环境诊断评估综合汇算
[0219]
根据大气环境质量本底现状调查结果，按照大气环境评价指标体系，综合上述几
个指标的诊断结果，按照所选评估指标的加权平均分值评估大气环境综合评估分值，及其大气环境本底状态，得出优秀、良好、一般、较差、差结论。大气环境诊断评估综合汇算通过以下等式进行计算：
[0220][0221]
式中，a表示大气环境诊断评估综合各指标汇算得到的分值；x
ij
表示某一级指标i中二级指标j的分值；wj表示二级指标j的权重。
[0222]
大气环境诊断评估综合汇算得分如下表所示：
[0223]
表28大气环境诊断评估综合汇算
[0224][0225]
通过上述计算，最终大气环境诊断综合得分为91.85，对照表9中不同分值对应的大气环境本底状态，得出评价区域大气环境本底状态为优秀。此外，在表10中显示了所有一级指标评分结果。
[0226]
表29大气环境本底状态评估及对应分值
[0227][0228]
[0229]
表30环境空气质量评价城市点设置数量要求
[0230][0231]
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种大气环境本底综合诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、获取影响空气质量的敏感大气环境参数，并将敏感大气环境参数进行整理，得到若干指标数据，再根据指标数据建立目标区域的大气环境评价的指标体系；s2、将整理后的指标数据根据对应的敏感大气环境参数的参数类型，从评价方法库中选取对应的评价方法，并根据评价方法的评价核算细则对指标数据进行分数核算；s3、为各个评价指标根据对应的权重系数赋予细则分别赋予对应的权重系数；s4、将各个评价指标的权重系数和分数核算进行加权求和计算，得到大气环境本底得分，再根据大气环境本底得分进行大气环境本底状况评估诊断。2.根据权利要求1所述的一种大气环境本底综合诊断方法，其特征在于：所述指标数据包括一级指标数据和二级指标数据，所述一级指标数据包括大气常规污染物、重金属、有毒有害、酸雨和其他污染物，所述二级指标数据包括对应一级指标数据中大气常规污染物的so2、no2、co、o3、pm
2.5
和pm
10
，对应一级指标数据中重金属的pb、cd、hg、as和六价铬，对应一级指标数据中有毒有害的苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、正己烷、异丙醇、二硫化碳、甲醛、乙醛、丙酮和丙烯，对应一级指标数据中其他污染物的tvocs、nh3、co2和h2s。3.根据权利要求2所述的一种大气环境本底综合诊断方法，其特征在于：所述指标数据必选指标、可选指标和补充-其他污染物，必选指标：大气常规污染物；可选指标：有毒有害、重金属、酸雨、其他污染物，根据目标区域的大气污染现状，结合当地环境部门大气污染防控实际需求选择可选指标；补充-其他污染物：除列出的4种污染物外，包括自行编辑和自行补充，根据目标区域的实际情况补充其他大气污染物作为评价指标。4.根据权利要求3所述的一种大气环境本底综合诊断方法，其特征在于：所述敏感大气环境参数的获取包括手工监测和自动监测站，所述目标区域所在地级市通常设有环境质量监测的国控站点或市控站点，通过获取覆盖评价区域的国控/市控站点的数据用于目标区域大气常规污染物的诊断评估；手工监测中监测点位布设技术要求为：监测点采样口周围水平面有270
°
以上的捕集空间，不能有阻碍空气流动的高大建筑、树木或其他障碍物；采样口距地面高度1.5～15m范围内，距支撑物表面1m以上，采样时间和频率根据标准文件规定的要求确定。5.根据权利要求4所述的一种大气环境本底综合诊断方法，其特征在于：所述评价方法包括大气常规污染物评价方法、有毒有害vocs评价方法、大气重金属评价方法、酸雨污染评价方法和其他污染物评价方法；大气常规污染物评价方法：大气常规污染物依据环境空气质量指数标准文件计算成空气质量分指数，空气质量指数级别根据对应的污染物项目浓度限值进行划分，最后根据各项大气常规污染物的分指数为对应的指标数据进行赋分；有毒有害vocs评价方法：参考空气质量目标值标准文件的标准限值作为评价人体健康风险的基准值，并根据基准值和有毒有害vocs分级标准及赋分表为对应的指标数据进行赋分；大气重金属评价方法：根据环境空气质量标准文件的标准限值作为大气重金属评价的基准值，并根据基准值和大气重金属物质分级标准及赋分表为对应的指标数据进行赋分；酸雨污染评价方法：酸雨污染等级分类参考酸雨和酸雨等级标准文件中给出的标准限值进行评价，按照雨水样品不同的酸度等级和酸雨程度分级标准及赋分表为对应的指标数
据进行赋分；其他污染物评价方法：根据文献调研的方式以获取污染物的基准值，并根据基准值和大气其他污染物分级标准及赋分表为对应的指标数据进行赋分。6.根据权利要求5所述的一种大气环境本底综合诊断方法，其特征在于：所述步骤s3中为各个评价指标分别赋予对应的权重系数的方法包括ahp层次分析法、熵值法和ahp层次分析法+熵值法，所述ahp层次分析法：适用于评价指标的数据样本量小于30个的环境要素；熵值法：适用于评价指标的数据样本量大于30个的环境要素；ahp层次分析法+熵值法：适用于评价指标的数据样本量大于30个的环境要素。7.根据权利要求6所述的一种大气环境本底综合诊断方法，其特征在于：所述ahp层次法通过向专家进行综合咨询评分方法得到ahp层次法指标权重赋分表，依据ahp层次法指标权重赋分表对各项指标进行赋权。8.根据权利要求7所述的一种大气环境本底综合诊断方法，其特征在于：所述熵值法：根据各指标信息载量的大小来确定指标权重，通过分析各指标之间的关联度及各项指标所提供的信息来决定指标权重，具体计算方法如下所示：各指标的属性和量纲不同，为了消除维数和单位，对各个因素按照每个选项的数量进行归一化处理：其中，x
ij
为j指标中voc物种i的归一化值；x
ij
为j指标中物种i的原始值；min(x
ij
)和max(x
ij
)分别表示j指标中所有voc物种的最大值和最小值；第j个指标的熵可以用以下两个公式计算得出：第j个指标的熵可以用以下两个公式计算得出：根据以上计算所得到的熵值，通过下式计算指标权重：其中，e
j
表示第j个指标的熵，w
j
表示第j个指标的权重。9.根据权利要求8所述的一种大气环境本底综合诊断方法，其特征在于：所述ahp层次法+熵值法包括两种方案，第一种为：一级指标使用ahp层次法赋予权重，二级指标使用熵值法得到权重系数再乘以一级指标的权重得出，不同二级指标使用不同的赋权方法，第二种为：一级指标使用ahp层次法赋予权重，二级指标使用熵值法得到权重系数再乘以一级指标的权重得出，而同一二级指标同时使用两种赋权方法进行组合权重计算；所述组合权重计算方式如下：式中，α
j
为层次分析法计算所得的权重；β
j
为熵值法计算所得的权重。
10.根据权利要求9所述的一种大气环境本底综合诊断方法，其特征在于：所述步骤s4大气环境本底得分通过以下等式进行计算：其中，a表示各类环境要素综合各指标汇算得到的分值；x
ij
表示某一级指标i中二级指标j的分值；w
j
表示二级指标j的权重。

技术总结
本发明涉及大气环境分析技术领域，具体涉及一种大气环境本底综合诊断方法，包括以下步骤：S1、获取影响空气质量的敏感大气环境参数，建立目标区域的大气环境评价的指标体系；S2、将整理后的指标数据根据对应的敏感大气环境参数的参数类型，从评价方法库中选取对应的评价方法，并根据评价方法的评价核算细则对指标数据进行分数核算；S3、为各个评价指标根据对应的权重系数赋予细则分别赋予对应的权重系数；S4、将各个评价指标的权重系数和分数核算进行加权求和计算，得到大气环境本底得分，再根据大气环境本底得分进行大气环境本底状况评估诊断。本发明解决了现有技术中的环境大气条件对空气质量影响的评测方法的准确性不高的问题。的问题。的问题。


技术研发人员：张丹 李陵 胡伟 袁睿 吕平江
受保护的技术使用者：重庆市生态环境科学研究院
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/13