安陽市空氣質量與能源消費結構的灰關聯分析

李艷軍　楊樺

摘 要：以河南省安陽市2010-2015年的市區空氣質量數據，利用灰色關聯模型分析能源消費與空氣主要污染物SO2、NO2、PM2.5、PM10的關系。結果表明，焦炭、煤氣、汽油、柴油和原煤的消費與SO2、NO2、PM2.5、PM10濃度平均關聯度達到0.98以上，對城市空氣污染物排放的影響較大；而電力、煤油、洗精煤、熱力和液化石油氣的消費影響較小。

關鍵詞：空氣質量；能源消費；灰色關聯模型

中圖分類號：X321 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2017）06-0159-02

Grey Correlation Analysis of Air Quality and Energy

Consumption Structure in Anyang City

Li Yanjun Yang Hua

（Anyang Institute of Technology，Anyang Henan 455000）

Abstract： Based on the urban air quality data from 2010 to 2015 in Anyang city of Henan province， the relationship between energy consumption and SO2， NO2， PM2.5， PM10 of air pollutants was studied by grey relational model. The results showed that the average degree of the consumption of coke， gas， gasoline， diesel oil， coal and air quality factors were more than 0.98， which has a greater impact on urban air pollutant emissions. The consumption of electricity， kerosene， washing coal， heat and liquefied petroleum gas has less influence.

Keywords： air quality；energy consumption；grey relational model

隨著社會經濟的快速發展，以煤炭、石油、天燃氣為主的能源消費生產方式，在推動社會發展的同時也帶來了日益嚴重的環境污染問題。由于能源消費過程中會排放大量的污染物，能源消費結構與空氣污染物間存在一定的關聯性[1]。因此，定量地探尋能源消費與空氣質量因子間的關聯程度，可為改善城市空氣質量、調整城市能源消費結構等城市發展規劃政策的制定提供理論參考。

1 研究區概況

安陽市位于河南省最北部，作為河南省的重要工業基地之一，經濟結構“重型化”趨勢嚴重。 2010-2015年，安陽市能源消費總量中，原煤、焦炭、煤氣消費比重最大，其次是洗精煤和液化石油氣[2]。根據《河南省環境公報（2010-2015）》，安陽市主要大氣污染物SO2、NO2、PM10、PM2.5的年平均濃度值分別為58.83、47.67、127.17、104.17μg/m3，高于河南省同類城市平均水平。

2 灰色關聯分析法

灰色關聯模型是一種應用廣泛的多因素統計分析方法[3]。目前，將灰色關聯模型應用于研究能源消費與大氣環境變遷關系方面已經取得了很好的結論[4]。

2.1 確定分析序列

選取空氣質量因子為目標序列X0k，比較序列為各類能源消費數據Xi。為了便于比較，采用初值變換法對參考數列和比較數列進行無量綱化，即所有數據均用第1個數據除，得到新數列，表1為無量綱化后的結果。

2.2 灰關聯系數計算

記[Δik=Xi（t）-X0k（t）]為能源消費序列Xi與空氣質量因子X0k在時間節點t上的差值的絕對值。記比較序列Xi與空氣質量因子X0k的灰關聯系數為：

[ξik（t）=min（Δ）+ρmax（Δ）Δik（t）+ρmax（Δ）] （1）

式（1）中，ρ為分辨系數，其取值大小影響灰關聯系數的顯著差異性。參考文獻[4]取ρ=0.5。

2.3 灰關聯系度計算

將灰關聯系數按年數n求平均值，可得到灰關聯度，見表2。計算公式如下：

[Rik=1nt=1nξik（t）]，n=1，2，……，5

Rik越大，說明Xi與X0k的關聯程度越大；反之，關聯程度越小。

3 結果分析

從表2可以看出，安陽市的各類能源消費與SO2、NO2、PM10、PM2.5年均濃度值的關聯度都較高，說明能源消費與空氣質量之間具有密切的關聯性，取關聯度的平均值得到焦炭>煤氣>汽油>柴油>原煤>電力>煤油>洗精煤>熱力>液化石油氣。其中，焦炭、煤氣、汽油、柴油和原煤5種消費能源與空氣質量各因子平均關聯度達到0.98以上，這說明這五種能源的消費與當前安陽市重污染天氣有緊密的關系。逐步降低其使用量，加大清潔型能源替代量，正是緩解空氣污染污染的必經之路。

4 改善空氣質量的建議

4.1 調整產業結構，逐步轉變粗放型經濟增長方式

加大產業結構調整力度，逐步將經濟重心轉變到低排放的二三產業上來；同時，加大高技術產業化步伐，提高技術進步對工業經濟增長的貢獻率。

4.2 合理調整能源結構，提高資源利用效率

逐步轉變以煤炭為主的能源結構，推廣應用洗精煤、熱力、液化石油氣、太陽能等清潔型能源；淘汰企業老舊設備、更新工藝，提高資源利用率，減少空氣污染物的排放量。

參考文獻：

[1]章異平，徐軍亮，趙西平，等.基于灰色關聯的洛陽市空氣質量影響因素分析[J].河南科技大學學報（自然科學版），2012（1）：100-105.

[2]安陽市統計局.安陽市統計年鑒2016[Z].2016.

[3]劉思峰，黨耀國，方志耕.灰色系統理論及其應用[M].北京：科學出版社，2004.

[4]朱振亞，饒良懿，余新曉，等.北京市空氣質量及其與能源消費結構的動態關聯[J].中國環境檢測，2014（5）：4-9.