北疆铁路沿线主要城市环境质量评价_环境评价论文

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提要 运用系统工程的思想,建立了干旱区区域环境质量综合评价指标体系,选取了城市大气、地表水、地下水、固体废弃物、绿化覆盖率等作为评价因子,提出城市环境质量影响程度的等级划分和标准体系。用多因素模糊综合评价模型,对这个带状区域的城市环境质量作了评价。在单项因子评价的基础上,又用加权迭加法进行了总体评价。从而获得了该区域环境质量的总况,为区域开发决策提供了科学依据。

关键词 北疆铁路沿线城市环境环境质量评价

环境质量评价是环境科学的重要研究领域之一,当今世界很多国家在环境科学研究中十分重视环境质量评价工作。自本世纪60年代以来,评价理论、方法和内容都有较大发展,但总的来说,环境评价工作仍处在初级研究阶段[1]。本文尝试用新的理论和方法,对北疆铁路沿线主要城市环境质量作一评价。

1 综合评价体系

1.1 评价因子系统

大气环境质量、水环境质量、固体废弃物污染、噪声污染、城市绿化等是影响城市环境质量的重要因子,应作为评价的内容。因此,评价的因子系统包含:目标层——城市环境质量,项目层——上述重要因子,因子层——评价的最低层。所有评价因子是一个树状分层递阶体系(评价树)。其结构层次如图1。

1.2 评价的质量识别指标

环境质量指标是表征环境质量的具有可比性的综合指标,根据国家环境质量评价分级标准(如GB3095-82、GB3838-88、GB5749-85等),按照环境质量状态的好环,可将质量指标分为5个等级,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级,相应地污染程度级别为清洁、轻污染、污染、中污染、重污染,或环境质量状态处于理想状态、良好状态、一般状态、较差状态、严重恶化状态。若环境质量指标用E表示。用连续的实数区间〔0,10〕来表示质量指标的变化范围。环境质量处于理想状态,E=10;严重恶化状态,E=0。区间中的实数对应着一定级的质量指标,实数越大,环境质量状态越好(表1)。

图1 城市环境质量综合评价因子系统

Fig.1 Factorial system of comprechensive evaluation for urbanenvironmental puality

表1 质量指标级别的划分

Tab.1 Division of puality index value

2 综合评价方法

2.1 综合评价的模型

区域城市环境质量综合评价的基本思路如下。从选择评价因子开始,进行单因子评价并确定其评价值,然后综合不同单因子的评价值,确定单因子的综合评价值,完成第一次综合。然后再考虑对不同因子在环境中的稳定性、被它破坏的环境可恢复性以及评价树中的上下递阶关系进行多因子的综合,最后得到反映环境质量水平的综合评价值。为此,可采用多因素模糊综合评价模型进行综合评价[2、3、4]。

2.2 评价的权重体系

评价因子对城市环境质量的影响很复杂,影响程度有轻重缓急之分,各评价因子之间又有相对重要性[5]。环境质量评价是一种多因子的评价,这就需要解决各个评价因子的权系数问题,即依各个评价因子对城市环境质量的贡献率不同,用数值体现其轻重。为了使评价因子的权值分配尽可能客观和合理,本文吸取了Delphi预测法的思想,由环境评价方面的专家组成专家组进行权值分配。评价因子的重要性应从各城市环境质量的变化中去权衡,同时充分考虑到在干旱地区,水和大气是影响城市环境质量至关重要的因素,其中水又是最重要的因素。对每一个评价因子分别赋予一定的权重值,构成权重体系。构成权重体系应遵循如下原则:每一个评价因子都对应一个权重系数(或权函数)Sk。Sk值为非负实数,并且满足:①评价项目层的所有直接下属因子的权重之间是平行关系,且∑sk=1;②评价项目层内部上下层之间的评价因子是隶属关系,权系数之间的相应关系是乘积关系;③各评价项目层独立地对某直接下属因子产生权重,以上叠加关系和乘积关系可以递归到任何层次的评价层。

按上述方法和原则构成的权重体系见表2。

表2 权重体系

Tab.2 Weight system

评价目标 权重评价项目 权重评价因子权重

大气环境 0.2506

大气污染

0.2506

市水环境0.4960 地表水污染

0.2512

环 1 地下水污染 0.2448

境 城市噪声 0.1032 城市噪声污染 0.1032

质 固体废弃物

0.0606固体废弃综合利用率 0.0606

量人均绿地

0.0311

城市绿化 0.0896 绿化覆盖率 0.0585

城市绿化 0.0896 绿化覆盖率 0.0585

3 环境质量影响因子识别及变化趋势

3.1 大气环境污染

表征城市大气环境污染的指标有SO[,2]、NO[,x]、总悬浮颗粒物(TSP)和降尘。1986-1990年的监测结果(表3)表明:4城市SO[,2]日均浓度值(以下简称日均值)的分布在0.021-0.173mg/m[3]之间,其中乌鲁木齐是受SO[,2]污染最严重的城市,年日均值范围为0.128-0.233mg/m[3],平均值为0.173mg/m[3]。奎屯市处于第二位,其次是昌吉市,石河子市SO[,2]污染最轻。从污染的季节性分布来看,乌鲁木齐市冬季日均值在0.371-1.258mg/m[3]之间,秋季为0.089-0.182mg/m[3],春季为0.060-0.170mg/m[3]夏季为0.002-0351mg/m[3],四季中冬季污染最重,夏季最轻。其它城市SO[,2]污染的季节性分布与乌鲁木齐市基本一致。从各城市SO[,2]浓度污染趋势分析来看,SO[,2]年日均值,乌鲁木齐有明显上升趋势,石河子市有明显下降趋势,昌吉、奎屯市变化趋势不明显。

4城市NO[,x]年日均值的分布范围为0.015-0.104mg/m[3]。其中乌鲁木齐的NO[,x]污染最严重,1986-1990年NO[,x]年日均值为0.069-0.142mg./m[3].5年总均值为0.104mg/m〔3〕。按5年总均值大小排序是:昌吉市、奎屯市、石河子市。污染在季节性分布上,各城市仍是冬季最严重,夏季最轻。从变化趋势上看,年日均值乌鲁木齐有明显上升趋势,昌吉市有上升趋势,石河子、奎屯变化趋势不明显。

表3 4 城市大气污染监侧结果*及秩相关关系数(r[,s])

Tab.3 Monitoring results urban atmospbere pollution and (r[,s])

*:引自“新疆环境污染年度监测报告”,以下污染物浓度同此。浓度值为1986-1990年年日均值的平均值。

4城市TSP年日均值的分布范围为0.296-0.946mg/m[3],其中奎屯市1986-1990年年日均值为0.278-1.547mg/m[3],5年总均值为0.946mg/m[3],TSP污染相当严重,从大到小排序是奎屯、乌鲁木齐、昌吉、石河子。TSP污染的季节性变化不明显,按各季度5年平均值大小比较,各城市TSP污染的季节性变化如下:乌鲁木齐秋季>春季>冬季>夏季,石河子市秋季>冬季>春季>夏季,昌吉、奎屯市春季>秋季>夏季>冬季。从污染变化趋势上看,昌吉市有明显下降趋势,石河子、奎屯市有下降趋势但不明显,乌鲁木齐变化趋势不明显。

4城市的年均降尘量范围为15.10-24.14t/mon·km[2],其中乌鲁木齐的年均降尘量范围为17.21-28.85t/mon·km[2],5年均值为24.14t/mon·km[2],属降尘污染严重的城市,其次是石河子、昌吉、奎屯。从季节上乍,4城市平均降尘量峰值出现在5月,4、5月降尘量明显高出其它各月,这主要与新疆春季风沙多有关。从污染变化趋势上看,昌吉、石河子市有下降趋势,奎屯、乌鲁木齐变化趋势不明显。

综合上述分析,4城市均属砂尘——煤烟混合污染型。即冬季煤烟降尘污染,其它季节砂尘、悬浮物污染。大气质量最好的是昌吉市,其次是石河子市,乌鲁木齐市大气质量最差。从大气环境质量变化趋势上看,乌鲁木齐呈下降趋势,其余3城市大气环境质量变化趋势不明显。

3.2 水环境污染

水环境污染包括地表水水质污染和地下水水质污染。分别阐述如下。

河流污染情况。4城市6条河流中,水磨河污染最重(表4)。在水磨河上游有搪瓷厂污染源,造成水质为三级轻污染;在下游沿岸有纺织、机械、造纸、发电、化工、制革等20多家工业污染源,每年向河中排入817.63×10[4]t废水,造成下游水质达五级重污染。从水质变化趋势上看,│r[,s]│=│-0.90│>0.833,呈显著下降趋势。乌鲁木齐河上游已辟为水源保护带,无污染,属一级清洁水;该河穿过市区后,受局部生活污水污染,水质呈二级清洁水;1986-1990年,乌鲁木齐河基本保持清洁状态。其余几条河流的上游均无污染,属一级清洁水;下游玛纳斯河、三屯河水质都为二级清洁水,头屯河由于有钢铁厂、毛纺厂等工业污水排放,故水质为三级轻污染水,奎屯由于有机物及氨氮含量高,水质保持三级轻污染水平。从趋势变化看,三屯河有下降迹象,其余基本保持稳定。

湖泊、水库污染情况。该区域内污染最严重的是蘑菇湖水库。它主要接纳石河子市纺织、印染、制糖、食品加工等工业排放废水和城市生活污水,目前水库已重富营养化。其余水库水质均为一、二级清洁水。

表4 四城市河流1990年水质监测结果(mg/1)及秩相关系数(r[,s])

Tab.4 monitoring results of water quality of the rivers and rs in 1990

地下水污染情况:由表5看出,乌鲁木齐市地下水硬度和硫酸盐超标,挥发酚也有超标检出。主要污染物为碳酸氢钙和硫酸盐,水质属三级轻污染水质。水质受污染的主要原因是乌鲁木齐地下水的超量开采,大量工业废水和生活污水下渗使地下水受到污染。昌吉市工业废水和城市生活污水基本上都通过城市地下水管网进入城市污水自理厂,城市地下水基本未受到污染,故水质保持一至二级水质。石河子市工业废水及生活污水全部通过总排污口排入蘑菇湖水库,水库水质严重恶化,因而城市地下水基本未受到污染,水质属二级清洁水。奎屯市地下水污染源主要是独山子炼油厂,该厂每年向黑油沟排放200多万吨炼油废水,污染物有挥发酚、悬浮物、COD[,cr]BOD[,5]、石油类等,而黑油沟穿过奎屯市区又未做任何防渗设施,因此地下水受到污染;另外,奎屯市北郊,利用城市生活污水及工业废水进行农田灌溉,年污灌量达30×10[4]t,亦对地下水造成一定程度的污染,造成奎屯市地下水水质为三级轻污染水。

表5 4城市1990年地下水水质监测结果(mg/L)

Tab.5 Monitoring results of water quality of groundwater in four cities in 1990

3.3 固体废弃物污染

4城市主要固体废弃物污染是炉渣和煤矸石的污染,两者分别占固体废弃物生产总量的31.05%和21.89%。其中乌鲁木齐的固体废弃物生产量和排放量居4城市之首,奎屯市最少。万元产值固体废弃物的生产量和排放量的大小排序是:昌吉>石河子>乌鲁木齐>奎屯。固体废弃物的综合利用率排序是奎屯>石河子>乌鲁木齐>昌吉。总体上,4城市的固体废弃物的综合利用率很低,日生产总量和排放量仍有上升趋势。

3.4 噪声污染

根据1990年4城市区域环境噪声普查结果,噪声污染最重的是乌鲁木齐市(L[,10]=62.5dB),其次是石河子市(L[,10]=55.6dB),最轻的是奎屯市。从噪声源强度看,交通噪声、工业噪声仍是主要的噪声源。

3.5 城市绿化

城市绿化是城市环境综合整治工作的一个重要方面。绿地的人均占有量和城市建成区绿化覆盖率能反映环境对大气和噪声的净化和承载力,可作为衡量城市环境质量的两个重要指标。人均绿地面积(m[2])排序是:乌鲁木齐(4.3)>奎屯(3.0)>昌吉(3.0)>石河子(2.5);建城区绿化覆盖率(%)排序是:石河子(41.0)>奎屯(29.4)>昌吉(25.3)>乌鲁木齐(21.8)。

4 综合评价

在上述各城市环境质量影响因子的识别及变化趋势预测基础上,可采用多因素模糊合评价模型进行综合评价。其具体步骤如下:

⑴确定城市环境质量结论的评判集

在最后的模糊关系合成过程中或按线模型计算过程中,有多种方法可供选用,但一定要根据情况筛选。在本文微机运算过程中,经反复筛选,最后选择了加权平均算法。在计算过程中,充分考虑了水、大气是影响干旱区城市环境质量的主导因子,并结合了当地实际和专家意见。综合评价结果见表6。

表6 4城市环境质量综合评价结果

Tab.6 The comprehensive evaluation results of environmental quality of four cities

石河子市,市区大气、地下水环境质量最好,绿化覆盖率大,城市小区环境优美;其次是昌吉市,地下水环境质量好,大气有一定程度的污染,但城市建成区绿化覆盖率较小;乌鲁木齐是北疆铁路沿线地带环境较为严重的城市,大气、地表水、地下水都有不同程度的污染。因此,从总体看,北疆铁路沿线地带城市环境质量尚属很好,各城市环保工作有待向深入发展。今后各城市环境综合治理的重点仍是城市水环境和大气环境的污染问题。同时要搞好固体废弃物的综合利用和无公害化处理解决好噪 声扰民的问题。

EVALUATION ON ENVIRONMENTAL QUALITY OF THE MAIN CITIES ALONG IHE NORTHERN XINJIANG RAIL WAY

Zhao Chengyi

(Xinjiang Institute of Geography.Chinese Academy of Sciences,Urumqi,China)

Abstract

According to system engineering principles,an index system is presented for comprehensive evaluation on environmental quality of the main ceties in arid area.Many factors,such as atmoshere,groundwater,surface water,solid wastes,rate of afforestation cover,etc.,are selected as the estimated factors in the study.Based on the system,a classification procedure and relevant standards for eva luating the degree of the influence on environmental quality are proposed.A fuzzy comprehensive judgement mathematical model is used for evaluating the environmental qualty of the cities along this belt area.Based on the evaluation of single factor,the method of weighted add is used in comprehensive evaluation.Thus,all conditions of regional environmental quality are obtained,which can provide some scientific bases for regional development.

key words:Northern Xinjiang Railway;city environment;environmental quality evaluation

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