公園綠地空氣質量適宜性的模糊綜合評價

裴伶俐　王洪俊　廖江東

摘要：將模糊數學原理引入到空氣質量適宜性的評價中，建立城市公園綠地空氣質量適宜性的評價體系。利用模糊綜合評價方法，選用空氣離子評價系數、粉塵質量濃度、空氣中細菌含量作為評價因子，對吉林市公園綠地空氣質量適宜性進行綜合評價。結果表明，龍?zhí)渡焦珗@、江南公園、北山公園最大隸屬度分別為1.000、0.922和0.796，適宜性均為Ⅰ級，即高度適宜，龍?zhí)渡焦珗@適宜性程度最高；江北公園最大隸屬度為0.459，適宜性為Ⅱ級，即中度適宜；朝陽公園最大隸屬度為0.459，適宜性為Ⅲ級，即勉強適宜。說明不同地理位置的公園綠地空氣質量適宜性程度不同。

關鍵詞：模糊數學；公園綠地；空氣質量；適宜性評價

中圖分類號：X823文獻標識碼：A文章編號：0439-8114（2012）20-4513-04

公園綠地是城市綠地的一個重要組成部分，給城市帶來優(yōu)美、清新、充滿生趣的環(huán)境，為市民提供舒適、休閑的活動空間，目前已成為城市居民或游人造訪最多、停留時間最長的城市綠色空間[1]。因此，公園綠地空氣質量適宜性的高低直接影響市民、游人的身心健康，因而對公園綠地空氣質量進行監(jiān)測和評價顯得尤為重要，其評價結果可為公園綠地環(huán)境改善提供科學依據。

空氣質量是多因素影響的復雜集合，存在著大量的不確定性因素，具有模糊性。因此，在適宜性評價中，常用模糊綜合評價方法對其進行量化處理，評價出空氣質量適宜性等級。模糊綜合評價以模糊數學為基礎，應用模糊關系合成的原理，將一些邊界不清、不易定量的因素量化，從而進行綜合評價。自1965年美國控制論專家Zadel提出模糊集合的概念，模糊數學得到迅速發(fā)展，同時被廣泛運用于生產實踐中[2，3]。目前模糊綜合評價方法在空氣質量評價中得到廣泛應用。張戈等[4]對大連市區(qū)空氣質量進行模糊綜合評價，得出大連市區(qū)空氣質量總體狀況良好，基本達到二級標準；徐明德等[5]對晉城市2005年大氣環(huán)境質量進行模糊綜合評價，表明晉城市大氣環(huán)境質量達到二級標準，甚至優(yōu)于二級；史正元等[6]通過利用模糊綜合評價方法對某地區(qū)的空氣環(huán)境質量狀況進行了分析與評價。模糊綜合評價在大氣環(huán)境中的應用不少，但對空氣質量適宜性程度的研究相對較少。研究以吉林市公園綠地為例，通過對其空氣質量的監(jiān)測，應用較為廣泛的模糊綜合評價方法，對公園綠地空氣質量適宜性進行全面、客觀的綜合評價。

1研究方法

1.1研究區(qū)概況

吉林市地處東北腹地長白山脈向松嫩平原過渡地帶的松花江畔，三面臨水、四周環(huán)山。城市綠化本著以人為本，以綠為主，以精取勝，以群山江堤綠化為防護圈，以街路綠化為骨架，以庭院綠化為基礎，以公園為重點，以自然山水為優(yōu)勢，以地方樹種為特色，以園林城市為目標的綠化原則，采取環(huán)、塊、點、網狀綠地相結合的結構模式，總體布局結構為“一環(huán)一帶、二縱二橫、四山四園”，已經形成了完整的城市綠地系統(tǒng)和鮮明的地方風格特色。截至2009年，城區(qū)綠地總面積5 005.79 hm2，綠地率39.10%，人均公共綠地面積11.8 m2，達到全國城市綠化先進水平。根據吉林市公園綠地實際情況，主要選擇江南公園、朝陽公園、江北公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園5個公園為研究對象。

1.2模糊綜合評價方法的步驟

模糊綜合評價方法是一種運用模糊數學原理分析和評價具有模糊性事物的系統(tǒng)分析方法，是以模糊推理為主的定性和定量相結合、精確與非精確相統(tǒng)一的分析評價方法[7]。

1.2.1選定有限集合選定有限集合U和V，U={u1，u2，…，un}為因子集，V={v1，v2，…，vn}為評價集，建立隸屬函數，確定U和V之間的模糊關系矩陣R，然后確定各因素的權重分配矩陣A，最后，將A和R應用模糊變換原理合成模糊子集B，得出綜合評價。

1.3空氣質量的監(jiān)測

研究主要選擇江南公園、朝陽公園、江北公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園5個公園為研究對象。歸納相關專家多年的研究成果，確定空氣離子評價系數、粉塵質量濃度、空氣中細菌含量為主要評價指標。在每個公園內根據人流量、植被群落等要素，結合均勻布點的原則選取若干個觀測點。觀測時間為2009年7-11月（植物生長期），每月在觀測點觀測3d（上、中、下旬各1 d，每天分上、下午進行），選擇天氣晴朗、無風的條件進行。采用AIC1000正負離子濃度檢測儀測定空氣中正負離子含量、采用P-5L2型數字粉塵儀測定空氣中粉塵含量、采用JWL-ⅡB202新型撞擊式多功能空氣微生物監(jiān)測儀采樣，并分別計算空氣離子評價系數、粉塵質量濃度以及空氣中細菌含量。

2結果與分析

2.1監(jiān)測數據和適宜性分級標準

分別將各個公園觀測點的監(jiān)測數據取平均值，計算其空氣離子評價系數、粉塵質量濃度以及空氣中細菌含量，其監(jiān)測數據結果見表1。以GB3095-1996《環(huán)境質量標準》[10]為依據，確立空氣質量適宜性劃分為4個等級，其中Ⅰ為高度適宜、Ⅱ為中度適宜、Ⅲ為勉強適宜、Ⅳ為不適宜。則評價因子集U={u1，u2，u3}，其中u1為空氣離子評價系數，u2為粉塵質量濃度，u3為空氣中細菌含量，評價集V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ}，分級標準見表2。

2.4模糊綜合評價及結果分析

將矩陣A 和R 進行模糊關系合成，得到模糊綜合評判矩陣B。按照隸屬度最大原則，分別得到江南公園、朝陽公園、江北公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園空氣質量適宜性評價結果。由表4可見，江南公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園maxbj分別為0.922、1.000、0.796，適宜性等級均為Ⅰ級，即高度適宜，其適宜程度為龍?zhí)渡焦珗@>江南公園>北山公園；朝陽公園maxbj=0.459，適宜性等級為Ⅲ級，即勉強適宜；江北公園maxbj=0.459，適宜性等級為Ⅱ級，即中度適宜。

各個公園綠地之所以會出現空氣質量適宜程度的差異，主要與公園所處地理位置以及公園內植被條件密切相關。江南公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園均具有良好的植被條件，植被覆蓋度高，其中江南公園綠地面積248 648 m2，具有復合層結構人工植物群落，葉面積指數大、綠量值高；龍?zhí)渡焦珗@內林木覆蓋率達97%，有近120多萬株樹木，達96科318屬537種，園內植物發(fā)揮了較大的生態(tài)效益，對提高公園內的空氣質量起到了重要作用；而朝陽公園位于市中心，緊臨城市主干道和購物廣場，是大量機動車來往和人群聚集的主要場所，車流量、人流量較大，公園四周均為高大建筑，西臨百貨大樓，北臨兒童醫(yī)院，南臨北奇廣場，植物種類、數量較少，草坪面積大，植物葉面積指數低，導致其空氣質量適宜性程度較低。因此，在進行公園綠地設計或改造時，不僅要注重美觀，還應考慮到單位面積上的綠量，應適當增加綠地面積，使其最大限度地發(fā)揮生態(tài)效益，改善空氣質量，提高適宜性程度。

3結論與討論

研究把模糊綜合評價方法引入到空氣質量適宜性評價中，較好地體現了空氣質量適宜性高低的模糊性，綜合考慮了多種因子對空氣質量的影響，利用較為成熟的降半梯形分布函數確定各因子的隸屬度，使各指標對空氣質量影響情況更加具體明確。不同評價因子對不同級別適宜性有著不同的權重，采用指數賦權法確定權重，使評價結果更為精確。模糊綜合評價結果歸屬同一級別時，可以根據其值的大小區(qū)分適宜程度的高低。

在適宜性評價中，除了上述3種主要影響因子外，還有CO、鉛、氟化物、SO2等污染物，由于這些因子對公園綠地空氣質量影響的次要性和部分因子評價標準的模糊性而未考慮，但對研究中空氣質量適宜性評價結果不會產生影響。研究應用模糊綜合評價方法對江南公園、朝陽公園、江北公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園空氣質量適宜性評價，其中江南公園、龍?zhí)渡焦珗@、北山公園適宜性等級均為高度適宜，朝陽公園適宜性等級為勉強適宜，江北公園適宜性等級為中度適宜，主要與公園所處地理位置以及公園內植被條件有關。

模糊適宜性程度不是明確地說明各個公園空氣質量適宜性級別，而是表明適宜性側重于何種等級。這不是一個絕對值，而是一個相對值，相對適宜性程度更能充分、客觀表明公園綠地的空氣質量狀況，使之與實際情況更加相符。運用模糊綜合評價方法，充分考慮了各個因子共同作用的適宜性狀況，使結果不局限于單個指標所處的級別，而忽略了各因子本身特性在空氣質量中所起的作用。

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