基于GM（1，1）的太原空氣環境質量研究

摘 要：本文利用1999-2012年數據，通過GM（1，1）模型對太原空氣主要污染物濃度作出預測，預測結果表明：太原空氣中NO2濃度將略呈上升趨勢，而SO2和可吸入顆粒物濃度呈下降趨勢，但與其他省會城市相比污染仍比較嚴重。因此，太原應繼續加大對空氣污染的預防與治理。

關鍵詞： 空氣環境質量；色預測模型；太原

長期以來，太原工業主要是以煤炭高消費產業為主，工業廢氣排放對太原空氣環境造成了重要的影響。同時，太原市區機動車數量與日俱增，尾氣排放的增加，對太原空氣環境也造成很大的壓力。因此，本文選取SO2、NO2和可吸入顆粒物作濃度為太原空氣質量的主要研究對象。

一、預測模型選擇

GM（1，1）模型是是以灰色模塊為基礎，以微分擬合法而建成的模型。首先對原始數據序列x（0）進行累加處理，得到數列x（1）；利用最小二乘法對灰色微分方程的解為：，其中a為發展灰數，μ稱為內生控制灰數；然后求解灰色微分方程的白化方程的時間響應函數：，取x（1）（1）=x（0）（1），則GM（1，1）灰色微分方程的響應時間序列為： ，對序列做累減運算，得到預測值：；最后運用后差檢驗法對GM（1，1）預測結果進行精度檢驗。通常將模型的精度分為四個等級：當C≤0.35時為第1等級，當0.350.65時為第4等級。

二、太原空氣主要污染物預測

通過1999–2012年數據利用GM（1，1）模型依次對太原空氣中可吸入顆粒物、SO2以及NO2濃度預測，運算結果顯示上述三種污染物均通過后驗差比值精度檢驗，建立的預測模型的精度均滿足要求。通過GM（1，1）模型得到2015–2018年的太原空氣中可吸入顆粒物、SO2以及NO2年均濃度的預測值，預測結果如

下表：

表1 太原空氣中可吸入顆粒物、SO2以及NO2年均濃度的預測值

2015年 2016年 2017年 2018年

可吸入顆粒物濃度（mg/m3） 0.0546 0.0493 0.0446 0.0403

SO2濃度（mg/m3） 0.0539 0.0517 0.0496 0.0475

NO2濃度（mg/m3） 0.0241 0.0243 0.0244 0.0246

（一）2015–2018年，太原空氣污染物可吸入顆粒物濃度將呈逐年下降趨勢，到2018年太原空氣可吸入顆粒物濃度將降到0.0403。參照國家空氣環境質量標準（GB3095-1996），2015–2018年可吸入顆粒物濃度預測值均低于國家二級標準值（0.7mg/m3），平均值為0.0498mg/m3，是國家一級標準的1.246倍。

（二）太原SO2年均濃度變化將呈逐年下降趨勢，到2018年SO2濃度預測濃度為0.0475mg/m3，與目前SO2年均濃度的變化趨勢一致。參照國家空氣環境質量標準（GB3095–2012），2015–2018年SO2濃度預測值均低于國家二級標準值（0.06mg/m3），平均值為0.0518mg/m3，是國家一級標準的2.59倍。

（三） 2015–2018年，太原空氣中NO2年均濃度變化將呈逐年上升趨勢，到2018年NO2濃度預測濃度為0.0246mg/m3。參照國家空氣環境質量標準（GB3095-2012），2014-2018年NO2濃度預測值均低于國家一級標準值（0.04mg/m3），平均值為0.0243mg/m3。

三、結論

通過GM（1，1）模型對太原未來五年空氣環境中SO2、NO2、可吸入顆粒物濃度預測發現，未來幾年該市空氣中SO2、可吸入顆粒物的濃度呈下降趨勢，NO2濃度則呈上升趨勢。與全國各省會城市相比，太原空氣質量污染仍比較嚴重。因此，太原應繼續加大對空氣污染的預防與治理，具體做法如下：（1）加強冬季空氣污染防治工作，加大資金支持力度，大力推進大口徑集中供熱管網建設，擴大集中供熱管網覆蓋率，減少市區冬季取暖燃煤污染。（2）調整產業結構，改造高污染、低效益的企業；加大清潔能源的開發利用，逐步取代現有以煤炭為主導能源的能源結構模式；加大高新技術產業和第三產業的投資，使經濟向靠技術帶動方向轉變。（3）鼓勵綠色出行實施公交優先戰略，提高公共交通出行比例；鼓勵出租車實施油改氣，增加清潔能源機動車輛；根據城市發展規劃和環境容量，合理控制機動車保有量等。

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作者簡介：景建邦（1988–），河北青縣人， 碩士，研究方向：資源與環境經濟研究。