我國主要城市空氣質(zhì)量的分析與研究

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，空氣污染物的排放量不斷增加，污染范圍不斷擴(kuò)大，以顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等為主要污染物的大氣環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重。文章通過對(duì)全國51個(gè)環(huán)保重點(diǎn)城市的二氧化硫、二氧化氮、PM10、PM2.5、一氧化碳、臭氧的年平均濃度以及空氣質(zhì)量達(dá)到及好于二級(jí)的天數(shù)等七個(gè)變量用以因子分析分析方法，通過計(jì)算因子得分和綜合得分，對(duì)各城市空氣質(zhì)量進(jìn)行排序，評(píng)價(jià)各環(huán)保重點(diǎn)城市的空氣質(zhì)量狀況。

關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量；因子分析；環(huán)境保護(hù)

1 指標(biāo)體系的建立

以我國51個(gè)重點(diǎn)環(huán)保城市的空氣質(zhì)量情況為樣本，選取SO2、NO2、PM10、PM2.5的年平均濃度，以及CO日均值第95百分位濃度、O3日最大8小時(shí)第90百分位濃度和空氣質(zhì)量達(dá)到及好于二級(jí)的天數(shù)（AQ）等7個(gè)變量作為統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。其中需要注意的是，前五項(xiàng)指標(biāo)均屬于望小性，即越小意味著空氣質(zhì)量越好，最后一項(xiàng)指標(biāo)則相反。

2 數(shù)據(jù)分析

因子分析是指研究從變量群中提取共性因子的統(tǒng)計(jì)技術(shù)，可在許多變量中找出隱藏的具有代表性的因子。將相同本質(zhì)的變量歸入一個(gè)因子，可減少變量的數(shù)目，還可檢驗(yàn)變量間關(guān)系的假設(shè)。在這里使用因子分析法的主成分量法求解，并對(duì)因子載荷陣進(jìn)行方差最大正交旋轉(zhuǎn)，并計(jì)算出各個(gè)所選城市的樣本空氣質(zhì)量的因子得分值，并以因子貢獻(xiàn)率為權(quán)重計(jì)算所選城市的空氣質(zhì)量的綜合得分及排名，由此給出類型劃分。

首先，通過KMO and Bartlett's Test可知KMO值大于0.5，且Bartlett的球體檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量為353.67，相應(yīng)的顯著性水平小于0.001，均說明該數(shù)據(jù)適用于因子分析。

通過相關(guān)系數(shù)矩陣，可以發(fā)現(xiàn)PM10與SO2、PM2.5以及NO2與PM2.5，相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.8以上，這些變量之間存在較高的相關(guān)程度，而且空氣質(zhì)量良好的天數(shù)與其他幾個(gè)變量間的相關(guān)程度都很高（除O3）。而相反的，O3與其他六個(gè)變量之間的相關(guān)程度都相對(duì)較低。

利用SPSS提取公因子，由于第三個(gè)公共因子的特征值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，且前兩個(gè)公共因子的累計(jì)貢獻(xiàn)度已到到83.5%，可以解釋大部分信息，故提取前兩個(gè)公因子。并將方差最大正交旋轉(zhuǎn)后的因子載荷陣結(jié)果一同整理如表1：我們可以發(fā)現(xiàn)，第一公共因子在PM10，PM2.5，SO2等指標(biāo)上載荷大，而第2公共因子則在空氣質(zhì)量達(dá)到及好于二級(jí)的天數(shù)（AQ）指標(biāo)上載荷最大。

因此我們得到各大城市的因子得分模型如下：

F1=0.236×ZPM10+0.19×ZPM2.5+0.21×ZSO0+0.109×ZNO2+0.227×ZCO-0.142×ZO3-0.167×ZAQ

F2=-0.147×ZPM10+0.264×ZPM2.5-0.132×ZSO2-0.198×ZNO2+0.83×ZCO+0.076×ZO3-0.164×ZAQ

式中，F(xiàn)1、F2是我國各大城市的因子得分；ZSO2、ZNO2、ZPM10、ZPM2.5、ZCO、ZO3、ZAQ是在原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)；各變量前的系數(shù)是經(jīng)過方差最大正交旋轉(zhuǎn)后各因子的載荷量。得到將各個(gè)因子貢獻(xiàn)率作如下加權(quán)平均，計(jì)算公式如下：

F=67.739%F1+15.773%F2

其中，F(xiàn)1、F2的系數(shù)為方差貢獻(xiàn)率。因此，通過綜合比較和綜合得分的高低，可列出2013年各主要城市的空氣質(zhì)量的好壞，見表2（此處列出排名前五與后五名）。

由表2我們可以看出，我國的石家莊、濟(jì)南、鄭州、西安等城市的空氣質(zhì)量因子綜合得分是較靠前的，這反映出了這些城市的空氣質(zhì)量較差。而海口、舟山、福州、拉薩的因子綜合分值處于較低位， 這充分說明了這些城市的空氣質(zhì)量較好。因子的綜合得分情況反映了我國的大城市間的空氣質(zhì)量好壞很懸殊。這其中的北京、蘭州、上海的因子綜合得分要大大地高于其他城市得分，也就是這3個(gè)城市空氣污染較嚴(yán)重。

3 結(jié)論與反思

利用因子分析方法可以幫助我們直觀有效地評(píng)價(jià)各個(gè)城市的空氣質(zhì)量狀況并進(jìn)行排序，我們能夠大致確定環(huán)境空氣污染的主要區(qū)域，有助于我們及時(shí)、有針對(duì)性地對(duì)起因進(jìn)行研究，并實(shí)施相應(yīng)的措施加以遏制空氣質(zhì)量的惡化，幫助我們針對(duì)不同類別選取不同級(jí)別的應(yīng)對(duì)措施。

空氣質(zhì)量問題已經(jīng)不容我們忽視，隨著一天一天情況的惡化，社會(huì)的各階層都開始逐漸參與改善工作中，在為環(huán)境問題出謀劃策并做出貢獻(xiàn)，但再多的防霾、預(yù)警措施都是治標(biāo)不治本，而真正應(yīng)做到從源頭抓起。因此，強(qiáng)化每個(gè)人的環(huán)境意識(shí)，倡導(dǎo)低碳生活才是作為每個(gè)社會(huì)成員最先應(yīng)該做到的，并將之付諸實(shí)際。節(jié)約能源就是環(huán)保，就能減少污染氣體的排放。環(huán)保減排的思想是一種習(xí)慣，而不是短時(shí)的宣傳。

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