大同市环境监测站 李少敏

机动车数量的增加 对人体健康的影响
——MATLAB在环境科学中的具体应用

大同市环境监测站 李少敏

本文以大同市机动车辆数量的增加为例着重综述道路车辆尾气排放，对人们的健康影响，并根据调查数据，证明了这几年由于机动车辆的增加，导致环境空气质量的下降，同时，还做了预测分析研究，对今后的工作提出了建设性意见。使有关部门加大治理力度，为人类营造“碧水蓝天”而努力。

MATLAB 相关度 预测分析

随着社会经济的发展，科学技术的进步，生活水平的提高，城市环境问题已成为人们关注的焦点。城市大气、水、土壤、噪声污染等不同类型的城市环境灾害直接并严重地威胁到人群的健康，因此受到有关专家和学者们广泛的关注。而城市交通道路污染作为新的环境研究领域，这种对城市生态系统具有隐蔽、潜在、长期的破坏，目前在国内也逐步受到重视。许多国家都开展了对经济发达人口密集的大城市交通、街道灰尘的重金属，污染因子进行的研究。

大同市区交通繁忙，人群密集，特别是在主干道沿线车辆、人群较集中的地方大量的机动车排出的汽车尾气等大气颗粒物质直接影响到居民的健康，生活在工业区和交通附近的儿童普遍受到铅中毒的危害。机动车作为现代化的的交通工具逐步进入人们的生活，它的增加为城市带来了繁荣，使人们的生活带来了极大的便利。同时，也带来了环境污染。由于车多、人稠、路窄，每逢上下班高峰时，便会出现交通拥挤的状况，尾气排放也就相对增多，一氧化碳，碳氢化合物，二氧化碳、铅不断排入环境空气中，不仅影响到环境空气质量下降,而且更重要的是影响到人们身体的健康,这是一个不可忽视的问题。因此调查和评价机动车对城市居民健康影响具有重要意义。本文以机动车数量、因呼吸系统疾病住院成人患者、儿童患者人数为研究对象作分析如下：

一、基础数据

根据有关部门提供:

大同市2005年～2009年的机动车数量 (如表一)

表一、2005～2009年机动车数据Table 1 , data from 2005 to 2009 vehicles

从某医院调查发现:

表二、 2005年~2009年某医院因呼吸系统疾病住院患者成人人数Table 2 , 2005 ~ 2009 in a hospital due to respiratory disease, the number of adult inpatients

表三 2005年~2009年某医院因呼吸系统疾病住院患者儿童人数Table 3 in 2005 ~ 2009 in a hospital the number of children hospitalized due to respiratory diseases

表四 2003年～2008年大同市环境空气质量Table 4 2003 ~ 2008 Datong ambient air quality

表五 环境空气质量标准Table 5 Ambient Air Quality Standard

从表四与表五数据对比可发现，每年的PM10均有超标，根据有关资料表明：

汽油车的排放污染物主要是CO、HC、Pb;柴油车排气中主要有害物为NOx和PM,还有SO2.大气所含CO、HC、HOx污染物的75%、50%、50%分别来源于车辆排放①。汽车排气中的微粒物有铅氧化物等重金属化合物、烟灰和碳颗粒等固体微粒②。如果一旦随呼吸进入人体，铅粒较大者,可能吸附于呼吸道的粘液上,混于痰中而吐出.颗粒较小者,便于工作沉积于肺的深部组织,它们几乎全被吸收.铅在人体内各器官中积蓄到一定程度,可以阻碍血液中的红血球生长,使人贫血;对人的心脏、肺造成损害；造成人行为呆傻，智力降低，注意力不集中。成年人血液中混入0.8mg/ml以上铅的人称为铅中毒.铅对人体的损害不取决于暴露于含铅大气时间的长短和严重程度,而且取决于人的年龄.年龄越小危害越大,特别是对于3岁以下的儿童,危害就更大（表三 就充分证明了儿童患者入院人数高于成年人的的入院人数）。就细胞而言，铅分子有破坏正常细胞的作用。对于神经细胞，这种干扰就特别具有破坏性，铅能对在大脑细胞之间起联络作的钙、内、钾等分子的运动产生干扰。铅具有高度的潜在致癌性，其潜伏期一般为20～30年，短则几年，长则40～50年③。

空气污染不仅危害人类健康，而且破坏大自然的生态平衡。

二、MATLAB在环境科学中的应用④

用MATLAB程序作了关联度和预测分析，为了预测方便将机动车量、成人患者、儿童患者、PM10数据分别乘以100，由于NO2变化不大，忽略不计。

（一）相关分析：

1.车辆与成人患者、车辆与PM10

1-1 关联度图Figure 1-1 correlation

从1-1图中可知X1的关联度几乎为1，说明成人患者与车辆增长数量有关。其次为PM10。

2. 车辆与儿童患者、车辆与PM10

1-2 关联度图Figure 1-2 correlation

从1-2图中可知X1的关联度几乎为1，说明儿童患者与车辆增长数量有关。其次为PM10。

（二） 用MATLAB 的GM（1，N）的灰色预测模型

(1)对机动车、成人患者、儿童患者、PM10值的预测编程：（略）

所以得到的灰色系统预测模型（微分方程组）为：

灰色系统预测模型预测结果表明，可以提取任意预测年的预测结果

1-3 预测图Figure 1-3 Forecast

分析预测图： 根据以上的图形可看出2012年车量的增长达30多万辆，医院成人患者可达1.5000人，儿童患者略高于成人患者可达1.8000人，受其影响最大的是儿童。PM10的值也有逐年增强的趋势。

三、对策:

如何防控汽车的污染物对人的健康危害性，为此，提出了以下防控对策：

1.开发清洁能源车辆，如开发天然气内燃机、氢气内燃机、太阳能车辆、电动车辆等。使用压缩天然气和液化石油是解决城市的办法之一。

2.提高燃油质量

(1)加速使用无铅汽油。(2)提高汽油抗爆指数，供应含氧燃料。

3.对在用汽车排放污染的技术对策

对于在用车辆，一定要狠抓维修保养，这是治理在用车辆污染排放达标的关键环节，因为汽车的维修保养，可以使车辆的每一个部件都达到最佳工作状态、不但延长了汽车使用寿命，提高了使用性能，而且降低了污染物的排放。汽车排放不达标的严禁上路运行，必须安装净化处理装置。

4.净化技术对策⑤

主要分机内净化和机外净化。前处理是对进入发动机燃料室燃烧前的原料和空气进行有利于排气净化的预处理。在这方面的技术措施有：进气恒温、废气再循环、增加进气压力和中间冷却，采用无铅汽油等方法。

后处理即在排气道中对已排出发动机燃烧室尚未进入大气的废气进一步净化处理的方法。主要是安装热反应器，向排气口处喷入新鲜空气，加强排气管的保温，利用排气本身热量使CO、HC继续氧化。安装催化反应器，利用催化剂作用使排气中的有害成份转化为无害成份，以减少污染。

5. 路况好坏也在一定程度上影响了汽车对环境的污染，如路况铺油高级路面，可降低汽车的燃油的消耗。

6 只有尽快提高汽车污染物排放控制水平，才能缓解日益严重的汽车污染。

7. 此外，加强行政管理，尤其是在城市人口稠密的地区，可以采用开辟地下通道；开辟地铁，施行电力牵引行驶；汽车分流行驶；城镇建设考虑自身的循环结构；合理设计城市居民的日常生活，汽车只用在城外等有效手段，从而有效减少和控制汽车污染物的排放。

参考资料：

1.《MATLAB在环境科学中的应用》宋新山 邓伟 张琳编著 化学工业出版社 北京2008年2月第1版 ④P206-207

2.《黑龙江环境通讯》1997年第二十一卷第4期

我国汽车污染状况与防治对策 大庆市龙风区环保局⑤ P30

3. 汽车污染物控制与检测 安相壁 朱道伟著 国防工业出版社 2008年08月 P50

4.环境监测管理与技术 2008年第2期 机动车排气污染新标准颁布标准对管理模式变革的探讨 刘登国 居力 刘娟伏晴艳编写 上海市环境监测中心P5

5.环境监测管理与技术 2009年第4期 制定南京市机动车污染防治地方性法规的思考 周海茵 南京市机动车排气污染监督管理中心 8～9

7 汽车污染物排放实用技术 交通部公路司审定编 人民交通出版社 2004年2月 20～30

6.汽车污染物排放的危害有对策 科技视野 2008年第9期 吴萍 陈作平

曾万明 著P53