基于典型相關(guān)分析的空氣質(zhì)量和經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)聯(lián)性研究

王娜+盧琪+趙龍明+閻少宏

【摘要】空氣質(zhì)量和經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系對城市空氣質(zhì)量的改善和城市經(jīng)濟的建設(shè)具有指導(dǎo)意義。本研究選取影響空氣質(zhì)量的主要污染物（SO2、NO2、PM10）和六個經(jīng)濟發(fā)展指標（三大產(chǎn)業(yè)比重、人均收入水平等），對河北省的經(jīng)濟和空氣質(zhì)量進行典型相關(guān)性分析得出：空氣質(zhì)量第一典型變量與第二產(chǎn)業(yè)比重、第三產(chǎn)業(yè)比重、人口密度呈負相關(guān)；人均收入水平與城市的空氣質(zhì)量呈正相關(guān)。

【關(guān)鍵詞】空氣質(zhì)量 因子分析 典型相關(guān)分析 經(jīng)濟發(fā)展

中圖分類號 ：X22 文獻標識碼 ：A

隨著經(jīng)濟的日益發(fā)展，環(huán)境問題成為影響經(jīng)濟發(fā)展的重要因素之一。環(huán)境與經(jīng)濟既相輔相成又相互制約。目前研究空氣質(zhì)量與經(jīng)濟發(fā)展關(guān)系的主要方法有環(huán)境庫茲尼茨曲線、耦合協(xié)調(diào)度模型、對應(yīng)分析法等。本文嘗試突破以往EKC模型單純研究環(huán)境污染與經(jīng)濟增長關(guān)系的模式，運用典型相關(guān)分析方法，選取影響空氣質(zhì)量的主要污染物和經(jīng)濟發(fā)展指標兩組變量，通過對兩組變量之間內(nèi)在聯(lián)系的實證分析，從整體上和局部上反映空氣質(zhì)量和經(jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而克服了EKC模型的局限性。就決策層面而言，本研究也可為城市各項政策的制定提供一定的依據(jù)。

一、典型相關(guān)性分析

設(shè)X（1），…，X（n）為來自正態(tài)總體的樣本，每個樣本的選取兩組指標，分別記為X=（X1…，，XP1），Y=（Y1…，，YP1），記p1+p2=1，不妨設(shè)p1≤p2。

Step1：計算相關(guān)系數(shù)矩陣R，并將R分塊。

R=R11 R12R21 R22

其中，為第一組變量的相關(guān)系數(shù)矩陣和第二組相關(guān)系數(shù)矩陣，為第一組變量和第二組變量的相關(guān)系數(shù)。

Step2：求典型相關(guān)系數(shù)及典型變量。

首先求A=R11-1R12R22-1R21的特征根λi2和特征向量S1l（i）；B=R22-1R21R11-1R12的特征根λi2，特征向量S2m（i）；l（i）=S2-1（S2l（i）），m（i）=S2-1（S2m（i））。

寫出樣本的典型變量為

Step3：典型相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗。

二、實例應(yīng)用

本文的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于河北省《2015年環(huán)境質(zhì)量狀況公報》中11個城市的年平均空氣質(zhì)量的實際數(shù)據(jù)，經(jīng)濟數(shù)據(jù)來源于《2015河北省各城市的國民經(jīng)濟與社會發(fā)展統(tǒng)計公報》中的實際數(shù)據(jù)。

（一）空氣污染物和經(jīng)濟要素的典型相關(guān)性分析

由表1可知，二氧化硫的濃度與人口密度、第二產(chǎn)業(yè)占GDP比重、市生產(chǎn)總值有較高的相關(guān)關(guān)系；二氧化氮的濃度和市生產(chǎn)總值、第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)占GDP的比重有較高的相關(guān)關(guān)系；PM10濃度和第二產(chǎn)業(yè)有較高的相關(guān)關(guān)系。

由于原始數(shù)據(jù)的量綱不同，不宜直接比較，因此采用標準化的典型相關(guān)系數(shù)。空氣質(zhì)量的第一典型變量U1與X3的系數(shù)最大為0.99，說明第一典型變量所提取的信息中，PM10的貢獻率最大。經(jīng)濟的第一典型變量所提取的信息中，第二產(chǎn)業(yè)和人口密度的貢獻率較大。二氧化氮對空氣質(zhì)量的第二典型變量的貢獻率最大，第三產(chǎn)業(yè)占GDP的比重對經(jīng)濟的第二典型相關(guān)變量的貢獻率最大。

分析表3可知反映城市經(jīng)濟狀況的第一典型變量對SO2、PM10有較好的預(yù)測能力，其中對PM10的預(yù)測最好，對二氧化氮的預(yù)測能力較弱；反映空氣質(zhì)量的第一典型變量對第三產(chǎn)業(yè)的占GDP的比重和人口密度的預(yù)測能力較好，對人均收入和第二產(chǎn)業(yè)占GDP的比重的預(yù)測能力一般，對第一產(chǎn)業(yè)占GDP的比重和市生產(chǎn)總值的預(yù)測能力較弱。

（二）典型相關(guān)性分析的檢驗

根據(jù)上表可知，在顯著性水平為0.05的情況，第一、第二典型相關(guān)系數(shù)是顯著的，第三典型相關(guān)系數(shù)是不顯著的。

三、結(jié)論

通過對河北省的空氣質(zhì)量和經(jīng)濟要素進行典型相關(guān)分析可知，城市的二氧化硫的濃度與市生產(chǎn)總值和人口密度呈較強的正相關(guān)，而與第一產(chǎn)業(yè)的比重呈負相關(guān)，二氧化氮的濃度和市生產(chǎn)總值、第二產(chǎn)業(yè)的比重有較高的正相關(guān)關(guān)系，而與第一產(chǎn)業(yè)的比重呈較強負相關(guān)，說明增加第一產(chǎn)業(yè)比重可減少空氣中二氧化氮的濃度。

經(jīng)濟第一典型相關(guān)變量與第二產(chǎn)業(yè)比重的相關(guān)系數(shù)較大，空氣第一典型相關(guān)變量與可吸入顆粒物含量的相關(guān)系數(shù)最大，說明河北省大氣污染最嚴重的是可吸入顆粒，另外可吸入粉塵顆粒物與第二產(chǎn)業(yè)的比重呈正相關(guān)，與第一產(chǎn)業(yè)的比重呈較強的負相關(guān)，因此河北省可以通過采取調(diào)整第一與第二產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的措施來治理大氣污染，改善環(huán)境質(zhì)量。

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