1、环境质量分析与评价 Environmental Quality Assessment,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
2、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 1999.9 3.环境评价概论丁桑岚主编 2001.4 4.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 2000.1 5. 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 2002.4 7.环境风险评价实用技术和方法胡二邦主编 2000.6 8.环境监测学张建辉等编著 2001.5 9.环境影响的经济分析美
3、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
4、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
5、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
6、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
7、）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：,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
8、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； （
9、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,模糊综合评价法,（2）模
10、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。,:,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 即 :,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：,：,0,x 1,x 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：,0 u25,1,25 u100,模糊综合评价法,0 0 u
11、 5050 u 100,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：1 u 8（u）= 6u80 u 6,模糊综合评价法,BOD对一级水质标准的隶属函数为： 1 u11（u）= 1u30 u 3,模糊综合评价法,BOD对二级水质标准的隶属函数为：0 u1, u5 2（u）= (u-1) 1u3- (u-5) 3u5 BOD对三级水质标准的隶属函数为：0 u3, u8 3（u）= (u-3) 3u5- (u-8) 5u8,模糊综合评价法,BOD对四级水质标准的隶属函数为：0 u5, u12 4（u）=
12、 (u-5) 5u8- (u-12) 8u12 BOD对五级水质标准的隶属函数为：0 u8 5（u）= (u-8) 8u121 u12,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UBOD， DO，COD，酚，CN，取V级水， 级 水， 级水， 级水， 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 分别求出属于级水， 级水， 级水，级水， 级水的隶属度 , 得出 一组5个数。,模糊综合评价法,模糊关系矩阵：,模糊综合评价法,第一行是
13、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。,模糊综合评价法,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。,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。,普通矩阵乘法：设F=（2，3，4） F与E两矩阵相乘：=（2 3）+（3 2）+（4
14、 3），（2 4）+（3 1）+（4 2），（2 5）+（3 2）+（4 3） =24 19 28,模糊综合评价法,模糊矩阵复合运算： 设,=（2 3） （3 2） （4 3），（2 4） （3 1） （4 2），（2 5） （3 2） （4 3） =3 2 3,模糊综合评价法,再回到水质模糊评价的例子：,=(0.20) (0.190) (0.300) (0.180) (0.130), (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.
15、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 =(0 0.2 0.2 0.3 0),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。
16、,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。,模糊综合评价法,如果在模糊矩阵复合运算结果中出现两个 最大值的情况，这时要考虑次大值贴近哪个。 例如：某一复合运算结果为：结果中对于二级、三级水的隶属度都是0.30， 但对于一级水的隶属度为0.18，对四级水的隶属 度为0。所以结论应更偏向一级水方向，故最终 结论定为二级水。,综合评价的模糊数学模型为： 设：环境质量的因素集合为：式中： 为参与评价的个环 境因素的数值，
17、环境质量评价标准集合为：式中： 为与相应的评价标 准集合。,模糊综合评价法,在U和V给定之后，因素论域（各环境 要素）与评语论域（各评价标准）之间的 模糊关系可用模糊矩阵 来表示。,表示第i种因素的环境质量数值。属 于第j类评价标准的隶属度。因素论域U上的每一个单因素 在所 有因素中所起作用的大小，可用权重 度量。表示单因素 在所有 因素中的权重系数。,模糊综合评价法,模糊综合评价法,环境质量模糊综合评价模型为：式中： 为模糊综合评价结果，是评语论 域V上的模糊子集； 为模糊矩阵的复合运 算。,模糊综合评价法,(三)实例分析 1、评价参数的选择和评价标准的建立：根据某市历年大气监测的实际情况,
18、 选取SO2、NOx、TSP三个污染因子构成评 价因素集合：U=SO2,NOx,TSP参照国家大气质量标准，建立评价集 合。V=级，级， 级,模糊综合评价法,论域V上第一、二、三行分别是SO2、 NOx、TSP的一、二、三级评价标准。,模糊综合评价法,论域U上第一行为工业区的SO2、Nox、 TSP的监测值，第二行是交通区，第三行是 居民区，第四行是对照区。,模糊综合评价法,2、求各单项指标对每级隶属度函数并建立模糊关系矩阵：0 ui vi2 第一级 （K=1） 1 ui vi1,vi1 ui vi2,模糊综合评价法,0 ui vi3, ui vi1第二级 （K=2） vi2 ui vi3,v
19、i1 ui vi2,模糊综合评价法,0 ui vi2 第三级 vi2 ui vi3 （K=3）1 ui vi3 式中：i=1,2,3,表示各个污染因素；j=1,2,3,4表示各类功能区；K=1,2,3表示各级大气质量标准。,然后，分别把各功能区SO2,NOx,TSP 的实测值（ ui ）和各级浓度标准值（ vik） 代入公式即得模糊关系矩阵:,模糊综合评价法,R的上脚标1，2，3，4分别表示工业 区、交通区、居民区和对照区。 3、计算各功能区的各因素权重，并组成矩阵bij为第j类功能区的i污染物的权重。,模糊综合评价法,模糊综合评价法,4、进行模糊矩阵复合运算,模糊综合评价法,评价结论：工业区
20、的大气环境质量为三级；交通区的为三级；居民区的为二级；对照区的为一级。,二、环境评价的程序,调查监测评价综合防治。,确定区域环境污染研究范围与目标,污染源调查,区域环境质量评价,污染源监测,污染源评价,环境污染调查,环境污染监测,环境污染评价,生态及人群健康调查,生态及人群健康监测,环境效应评价,区域环境质量评价程序,第四节 环境评价的标准,主要内容 1.掌握环境标准及其相关概念； 2.了解环境质量标准体系； 3.了解环境质量标准的制定原则和依据； 4.了解环境质量标准的分级和分类； 5.了解我国的环境保护标准。,一、环境标准体系简介,环境标准是为了保护生态环境与人群 健康，改善环境质量，有效
21、地控制污染源 排放，以获得最佳的经济和环境效益，由 政府所制定的强制性的环境保护技术法规。,一、环境标准体系简介,1.环境质量标准为了保护人群健康、社会物质财富和维持生 态平衡，对一定空间和时间范围内的环境中的有 害物质或因素的容许浓度所作的规定。 2.污染物排放标准国家或地方为实现环境质量标准，结合技术 经济条件和环境特点，对污染源排入环境的污染 物浓度和数量所做的限量的规定。,一、环境标准体系简介,3.环境保护基础标准是在环境保护工作范围内，对有指导意义的 符号、指南、名词术语、代号、标记方法、标准 编排方法、导则等所作的规定。 4.环境保护方法标准是在环境保护工作范围内，对臭氧、分析、
22、试验操作规程、误差分析、模拟公使等方法制定 的标准。,二、环境质量标准,（一）环境质量标准制定的原则和依据 1.制定原则 保障人群的身体健康； 保障自然生态系统不受破坏； 与当前的社会经济水平相适应； 因地制宜，切实可行。,二、环境质量标准,2.制定的依据 环境质量基准值； 以环境、经济、社会效益的协调统一作为制定标准的依据； 国家环境保护法。 （二）环境质量标准的分级和分类,三、我国的环境保护标准简介,（一）大气环境保护标准 （二）水环境保护标准 （三）噪声环境标准 （四）土壤环境质量标准,第一章复习思考题,一、概念 1.环境质量 2.环境评价 3.隶属度 4.隶属函数 5.环境标准 6.环
23、境系统 7.环境质量标准 8.污染物排放标准 9.环境保护基础标准 10.环境保护方法标准,第一章复习思考题,二、填空题 1.环境质量的价值包括（）、（）、（）和（）。 2.环境评价的对象是（）。 3.按照评价的时间，环境评价分为（）、（）和（）。 4.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是（）。,第一章复习思考题,5.东欧与前苏联的环境评价主要侧重于（）和（）。 6.我国的环境评价经历了（）、（）、（）和（）四个阶段。 7.环境质量指数的基本形式是（）。,第一章复习思考题,三、简答题 1.环境评价的意义。 2.环境质量指数的作用。 3.环境质量指数评价的主要步骤。 4.简述专家评价法。 四、论述题分析环境质量评价中的不确定性。,第一章复习思考题,五、计算题 1.模糊矩阵复合运算：,第一章复习思考题,2.利用模糊综合评价评价该市的大气环境 质量。根据某市历年大气监测的实际情况， 选取SO2、NOx、TSP三个污染因子构成评价 因素集合：U=SO2,NOx,TSP参照国家大气质量标准，建立评价集合。V=级，级， 级 ,第一章复习思考题,本章结束 ,多谢 !,
