基于多元線性回歸模型的承德市霾污染天氣狀況分析

郝春蕾

摘要：以2014年-2017年承德市環(huán)境空氣質量指數為基礎，使用spss軟件，利用多元線性回歸模型對承德市霾污染狀態(tài)下空氣監(jiān)測指標進行分析，并且對季節(jié)、天氣因素以及周邊環(huán)境對空氣質量的影響進行了量化分析，為下一步城市環(huán)境治理規(guī)劃的制定提供指導和依據。

關鍵詞：空氣污染；多元線性回歸模型；相關性分析

一、概述

2014年以來我國華北地區(qū)霧霾天氣現象持續(xù)增多，承德緊鄰北京，作為歷史文化旅游名城，擁有得天獨厚的自然和歷史資源，同時作為京津冀水源涵養(yǎng)功能區(qū)，生態(tài)保護與環(huán)境治理的壓力巨大。本文以2014年一2017年承德市環(huán)境空氣質量指數為基礎，對霾污染狀態(tài)下的空氣質量狀況進行量化分析，并對季節(jié)、天氣對承德地區(qū)霾污染發(fā)生的影響以及與周邊城市的空氣質量相關性進行分析，為下一步的城市環(huán)境治理規(guī)劃的制定提供指導和依據。

二、監(jiān)測指標的相關與獨立性定量分析

第一步，運用相關分析模型，對5個基本監(jiān)測指標（二氧化硫S02、二氧化氮N02、可吸入顆粒物PM10、細顆粒物PM2.5和一氧化碳c0等5項）進行兩兩相關性分析，得到Pearson相關系數，根據相關程度判斷相關性及其關系。f見表1）

第二步，由于PM 2.5對空氣質量影響最嚴重，運用sPss中偏相關模型控制變量對PM 2.5與其他4項指標分別進行相關性分析，得出PM2.5與其余4項指標的相關程度。（見表2）

由上表可知除PM2.5與PM10為高度相關以外，其余各檢測指標之間均呈正相關且為顯著相關。CO與NO，相關性系數大致相同，這是因為它們都來源于燃料、燃油、生物質燃燒、工業(yè)生產、化肥使用、揚塵等人類生產生活活動。

由于PM2.5與其他指標相關程度明顯較高，接下來我們對它進行進一步偏相關分析。對于PM2.5與其他4項指標的關系，我們用偏相關模型對其進行控制變量分析，得出PM2.5與其余4項指標的偏相關程度。f見表3）

由上表可知PM2.5與PM10顯著相關，與C0低度相關，與N0和S0微弱相關。

第三步，建立多元線性回歸模型，利用以上分析結果，通過SPSS建立PM2.5與PM10，C0的線性回歸模型，得到回歸方程：

y=-13.767+0.5 73x+26.304x

其中：R=0.808，說明多元線性回歸擬合度較好。

三、季節(jié)與天氣因素對空氣質量的影響

對數據進行統(tǒng)計，可以看出春夏秋冬四季中霧霾污染所占比例分別為：11.96%，2.61%，16.00%，21.23%，說明霧霾天氣的出現具有明顯的季節(jié)性特征，結合承德地區(qū)氣候特點及實際情況很容易得出相應結論：冬季冷空氣活動較強，揚塵較多，導致各項空氣質量檢測指標較高；春季適逢春節(jié)，禁止燃放鞭炮，工廠停工，車輛減少，人員戶外活動較少等因素，使得空氣質量轉好；夏季霧霾污染最輕，因為承德地區(qū)夏季降水量大，雨水沖刷所致；秋季各項空氣質量檢測指標大幅上升，因為空氣中有大量的污染物累積，且冬季前期降水較少不利于污染物的擴散。

為說明天氣狀況與空氣質量的關系，需要先對天氣狀況進行量化，再對量化后的天氣狀況數據與空氣質量數據進行回歸分析，得到回歸方程：

y=2.610+0.961x

其中，x表示質量等級， y表示天氣狀況。

（見表4）

經分析討論，雨季的降水和秋冬季節(jié)的大風天氣會使空氣得到凈化，使空氣質量提升，而陰、雪霧等不利于污染物擴散的氣候，會使空氣質量大幅下降甚至出現霧霾天氣。

四、周邊環(huán)境對承德市空氣質量的影響分析

承德市的地理位置獨特，地近北京，背靠蒙遼，省內與秦皇島、唐山兩個沿海城市以及張家口市相鄰。由于承德市本身重工業(yè)及污染嚴重企業(yè)較少，而周邊北京與唐山都是空氣污染嚴重城市，因此研究周邊城市對于承德市霧霾產生的影響具有重大意義。僅以北京市為例，分析承德市AQI指數與北京市AQI指數的關系。對兩地空氣質量數據進行相關性分析，可以計算出承德市AQI指數與北京市AQI指數是正相關的，相關性系數為0.844，即北京市AQI指數的高低會直接影響承德市AQI指數的高低。（見表5）

五、建議和措施

承德市霾污染狀況呈現較強的時空性，秋冬季較為嚴重，夏季空氣質量好，與周邊城市空氣質量正相關，易受周邊環(huán)境影響。多元線性回歸模型在一定程度上提供了環(huán)境污染變化的趨勢參考，可作為環(huán)境保護部門決策及評價政策實施效果的輔助方法。承德市地處山區(qū)，空氣不易流通，污染物不易擴散，要想有效的治理霧霾，應著力從內部采取相關措施，例如加強城建施工管理，減少揚塵污染，控制污染物排放與機動車尾氣排放，推廣使用清潔能源等，都可以在一定程度上消除霧霾天氣的出現改善空氣質量。

參考文獻：

[1]金江強等.改進多元回歸分析在空氣質量監(jiān)測的應用[J].杭州電子科技大學學報，2016，36（1）：4145.

[2]張燕杰.哈爾濱市AQI與空氣污染物的相關分析研究[J].環(huán)境科學與管理，2017，42（2），74-76.