袁兆华环境质量分析与评价第一章--绪论

环境质量分析与评价EnvironmentalQualityAssessment授课教师：袁兆华单位：东北农业大学主要内容第一章环境评价概述第二章环境评价信息的获取第三章大气环境质量评价第四章水环境质量评价第五章土壤评价第六章噪声环境质量评价第七章生态评价第八章环境质量综合评价第九章环境影响评价一、涉及的知识1、环境学：基本概念和基本原理；2、数学：最小二乘法、模糊数学等；3、化学：环境监测；4、物理：噪声污染预测和评价等；5、生物学：生态评价；6、其他相关知识。二、掌握深度1、掌握几种主要的环境质量评价方法；2、掌握环境质量评价的标准和程序；3、掌握环境影响评价报告书的编写方法；4、了解大气污染、水污染和噪声污染预测模式。5、了解环评助手软件的功能和应用。三、参考资料参考书目1.《环境影响评价》陆书玉主编，高等教育出版社2.《环境评价》陆雍森编著1999.93.《环境评价概论》丁桑岚主编2001.44.《中国环境影响评价》培训教材国家环境保护总局监督管理司编2000.15.《环境监测》刘德生主编2001.4参考书目6.《环境影响评价典型实例》北京市环境保护研究院编2002.47.《环境风险评价实用技术和方法》胡二邦主编2000.68.《环境监测学》张建辉等编著2001.59.《环境影响的经济分析》[美]迪克逊等著何雪炀等译2001.5参考杂志：《中国环境监测》《环境科学研究》《环境科学学报》《环境污染与防治》《环境导报》环境评价的重要性保证建设项目选址和布局的合理性；指导环境保护措施的设计，强化环境管理；为区域的社会经济发展提供导向；促进相关环境科学技术的发展。第一章环境评价概述第一节环境与环境质量第二节环境评价第三节环境评价的方法和程序第四节环境评价的标准第一节环境与环境质量主要内容1.掌握与环境评价相关的基本概念；2.掌握环境质量的价值；3.了解环境的分类；一、环境、环境要素与环境系统环境：是以人类社会为主体的外部世界的总体，是影响人类生存和发展的各种自然因素和社会因素的总和。环境的分类1.按范围分2.按环境要素分一、环境、环境要素与环境系统环境要素：构成环境整体的各个独立的、性质不同而又服从总体演化规律的基本物质组分。一、环境、环境要素与环境系统环境系统：地球表面各种环境要素及其相互关系的总和称为环境系统。二、环境质量1.环境质量的概念是环境系统客观存在的一种本质属性，是能够用定性和定量的方法加以描述的环境系统所处的状态。2.环境质量的价值健康价值：人类健康生存的需要；经济价值：人类生活条件改善和提高的需要；文化价值：人类生产发展的需要；生态价值：维持自然生态系统良性循环的需要。第二节环境评价主要内容1.掌握环境评价的概念；2.了解环境评价的分类；3.了解环境评价的发展概况；一、环境评价的概念环境评价就是对环境质量按照一定的标准和方法给予定性和定量的说明与描述。环境评价的对象：环境质量及其价值。二、环境评价的分类1.按照环境要素分类大气环境质量评价、水环境质量评价、声学环境质量评价、土壤环境质量评价、生物环境质量评价等。2.按照评价参数分类卫生学评价、生态学评价、污染物评价、物理学评价、地质学评价、美学评价等。二、环境评价的分类3.按照评价区域分类城市环境质量评价、农村环境质量评价、流域环境质量评价、海洋环境质量评价等。4.按照评价时间分类回顾性评价、现状评价和环境影响评价。三、环境评价的发展概况1.国外发展概况美国：世界上第一个把环境影响评价制度在国家法律中肯定下来的国家。日本：1972年，把环境影响评价作为一项重要的政策来实施。东欧与前苏联：主要侧重于河流和地理评价。三、环境评价的发展概况2.我国环境评价的发展概况四个阶段：初步尝试阶段；广泛探索阶段；全面发展阶段；环境影响评价阶段。三、环境评价的发展概况主要表现：（1）由环境单要素到区域环境综合评价；（2）由污染环境评价到自然和社会相结合的环境评价；（3）由城市环境评价发展到农业生态环境、海域环境、工业生产区等多领域的评价；（4）由以现状为主到以环境影响评价为主；（5）在评价理论和方法上，主客观相结合。第三节环境评价的方法和程序主要内容1.掌握指数评价法、专家评价法和模糊数学评价法；2.了解环境质量指数的作用；3.了解环境质量指数评价的主要步骤；4.掌握环境评价的基本程序。一、环境评价的方法1.指数评价法环境质量指数的基本形式：)11(iiScP)21(iiScP一、环境评价的方法环境质量指数的作用：（1）对区域环境质量进行分级；（2）可为专家评价法提供比较客观的量化依据；（3）可作为评价标准的替代形式，进行信息交流。（4）将大量的环境数据归纳为少数有规律的指数表达式。一、环境评价的方法环境质量指数评价的主要步骤；（1）收集整理环境数据和资料；（2）确定要评价的环境要素及其评价因子；（3）评价指数的选用和综合；（4）环境质量分级。一、环境评价的方法2.专家评价法将专家们作为索取信息的对象，组织环境领域或多个领域的专家，运用专业方面的知识和经验对环境质量进行评价的方法。特点：对于难以定量化的因素，给予考虑和做出评价。一、环境评价的方法3.其他评价方法经济学评价方法（1）确定经济要素、社会要素与环境要素之间的关系；（2）将以上关系加以定量化；（3）对这些量的变化加以估价，尽可能用货币价值表示；（4）进行经济分析。模糊综合评价法（一）环境质量评价中的不确定性分析1.认识上的局限性；（1）受环境科学发展的局限；（2）受预测模式的局限；（3）受监测技术发展的局限。模糊综合评价法2、环境监测数据的不充分性和不可靠性；（1）受采样条件的限制数据不充分；（2）数据的代表性差；（3）缺少历史积累数据。模糊综合评价法3、随机性和可变性引起的不确定因素；（1）随机性是环境要素具有的一种属性；（2）环境质量的可变性；（3）预测误差中的随机性。4、评价主体的心理因素造成的不确定性。模糊综合评价法（二）模糊集理论在环境质量评价中的应用1、模糊集合理论简介（1）集合：具有某种性质的、确定的、彼此可以区别的事物的汇总。当元a属于集合A时，记为当元a不属于集合A时，记为AaAa模糊综合评价法（2）模糊集合：所有大于1的实数，可用集合A={x|1x}来表示。所有比一大得多的实数，可用模糊集合表示。A~1,0U:模糊综合评价法（3）隶属度与隶属函数隶属度：表示元素u属于模糊集合A的程度隶属函数：在论域U到[0，1]上的映射μ即μ:1,0U模糊综合评价法例1：设是所有比1大得多的实数，就是论域R上的一个模糊集。x属于R关于的隶属度为：1,0RA~A~A~A~：xA~2110011x0x1x≤1例2：“年轻”和“年老”是两个模糊概念，取论域（年龄），设描述“年轻”和“年老”的这两个隶属函数uy和u0，或这两个模糊集分别为和，年龄分别属于这两个模糊集的隶属度为：100,0UY~0~uY~125251u0≤u25125≤u100模糊综合评价法00≤u≤5050u≤100u0~125501u97.0)80(0~,1)23(~Y模糊综合评价法2、环境质量综合评价的模糊数学模型（1）用隶属度刻划环境质量的分级界限例如，DO属于一级水的隶属度可用隶属函数表示为：1u≥8μ（u）=6u80u≤6621u模糊综合评价法BOD对一级水质标准的隶属函数为：1u≤1μ1（u）=1u30u≥3321u模糊综合评价法BOD对二级水质标准的隶属函数为：0u≤1,u≥5μ2（u）=½(u-1)1u≤3-½(u-5)3u5BOD对三级水质标准的隶属函数为：0u≤3,u≥8μ3（u）=½(u-3)3u≤5-⅓(u-8)5u8模糊综合评价法BOD对四级水质标准的隶属函数为：0u≤5,u≥12μ4（u）=⅓(u-5)5u≤8-¼(u-12)8u12BOD对五级水质标准的隶属函数为：0u≤8μ5（u）=¼(u-8)8u121u≥12模糊综合评价法（2）对单项指标分别进行评价：若取U为污染物各单项指标的集合，V取分级标准的集合。例如，评价水体污染，可取U{BOD，DO，COD，酚，CN}，取V{Ⅰ级水，Ⅱ级水，Ⅲ级水，Ⅳ级水，Ⅴ级水}模糊综合评价法对U上的每个单项指标进行评价，通过隶属函数求出单项指标对于5个级别水的隶属度。如BOD项有实测值就可分别求出属于Ⅰ级水，Ⅱ级水，Ⅲ级水，Ⅳ级水，Ⅴ级水的隶属度,得出一组5个数。4uu0)4(10)4(55.0)4(35.0)4(20)4(4模糊综合评价法模糊关系矩阵：0067.033.000052.048.00091.009.000031.069.000005.05.00~R模糊综合评价法第一行是BOD对5个级别水质的隶属度，第一列是U上五个单项指标分别对水质的隶属度。模糊综合评价法（3）计算权重：式中：Ci为i种指标的实测浓度；为i种指标在某种功能情况下浓度标准值。iiiSCWiS模糊综合评价法5432151SSSSSSi01DODODODODODOCCSSCWniiiiiiSCSCW1模糊综合评价法对于模糊集合U上单项指标的权重，也可以写成矩阵形式，如说明BOD的权重为0.20，DO的权重为0.19，以此类推。13.0,18.0,30.0,19.0,20.0~B模糊综合评价法（4）模糊矩阵复合运算：权重模糊矩阵和关系模糊矩阵（即隶属度矩阵）“×”改为“”，“+”改为“”“”意为两数之中取小的，“”意为两数之中取大的。B~R~普通矩阵乘法：设F=（2，3，4）F与E两矩阵相乘：=[（2×3）+（3×2）+（4×3），（2×4）+（3×1）+（4×2），（2×5）+（3×2）+（4×3）]=[241928]323212543E3232125434,3,2FE模糊综合评价法模糊矩阵复合运算：设432~F323212543~E323212543432~~EF=[（2∧3）∨（3∧2）∨（4∧3），（2∧4）∨（3∧1）∨（4∧2），（2∧5）∨（3∧2）∨（4∧3）]=[323]模糊综合评价法再回到水质模糊评价的例子：0067.038.000052.048.00091.009.000031.069.000005.05.0013.018.030.019.020.0~~RB=[(0.2∧0)∨(0.19∧0)∨(0.30∧0)∨(0.18∧0)∨(0.13∧0),(0.2∧0.5)∨(0.19∧0)∨(0.30∧0)∨(0.18∧0.48)∨(0.13∧0.33),(0.2∧0.5)∨(0.19∧0.69)∨(0.30∧0.09)∨(0.18∧0.52)∨(0.13∧0.67),(0.2∧0)∨(0.19∧0.31)∨(0.30∧0.91)∨(0.18∧0)∨(0.13∧0),(0.2∧0)∨(0.19∧0)∨(0.30∧0)∨(0.18∧0)∨(0.13∧0)]=[0∨0∨0∨0∨0,0.2∨0∨0∨0.18∨0.13,0.2∨0.19∨0.09∨0.18∨0.13,0∨0.19∨0.30∨0∨0,0∨0∨0∨0∨0]=(00.20.20.30)模糊综合评价法得出的指数是对应于集合V上各项的隶属度。即对一级水的隶属度为0，对二级水的隶属度为0.2，对三级水的隶属度为0.2，对四级水的隶属度为0.3，对五级水的隶属度为0。结论：水体为四级。模糊综合评价法用两个模糊矩阵的复合运算做综合评价的含义：中5个数是U上5个单项指标对于总体污染作用的权重大小，中第一列是U上五个单项指标分别属于一级水的隶属度，第二列是各项指标分别属于二级水的隶属度，以此类推。B~R~模