2019年黔東南州環境空氣質量聚類分析

黔東南州環境監測中心站 吳開倡，歐陽開霞

大氣環境與人們生活息息相關，國家對環境空氣質量高度重視。近年來，國內學者運用SPSS軟件對大氣環境監測與評價進行了相關研究。吳天慧[1]以二氧化硫、氮氧化物以及煙塵為污染因子，采用聚類分析法對全國31個省市廢氣中的污染物排放情況進行分類，根據各地區污染物排放的等級提出改善我國大氣環境的若干建議。袁東等[2]對聚類分析法在大氣監測布點優化和環境質量評價等方面的應用進行了綜述，提出該方法所得結論較傳統方法更為客觀和準確。羅志偉等[3]運用灰色聚類法優化了常德市大氣監測點位優化，表明優化后的大氣監測點位具有較好的代表性、可靠性，聚類組別的科學劃分使得環境意義更加明晰。我們根據《2019年黔東南州環境狀況公報》的數據，采用SPSS統計對全州16個縣市空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度的年均值進行聚類分析，期望得到有價值的數據，為了解黔東南地區空氣質量狀況提供參考和依據。

一、數據來源及研究方法

依據《2019年黔東南州環境狀況公報》，全州16個縣市空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度的監測數據列于表1。

表1 2019年環境空氣年均濃度統計表單位：CO為mg/m3，其它為μg/m3

以表1中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度的年均值為樣本，利用SPSS的聚類分析功能對空氣中六種主要污染物情況進行分類。

二、結果與分析

（一）描述性統計分析

以各縣市空氣中SO2、NO2、PM10濃度為變量，作描述性統計分析。其結果見表2。

表2 總體情況分析表

可見，SO2濃度在3μg/m3—17μg/m3之間、NO2濃度在 4μg/m3—17μg/m3之間、PM10濃度在27μg/m3—49μg/m3之間、PM2.5濃度在 15μg/m3—30μg/m3之間、CO濃度在 0.8mg/m3—1.6mg/m3之間、O3濃度在59μg/m3—119μg/m3之間。全州16個縣市環境空氣質量總體處于良好水平，SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3年均值均達到《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）二級標準。各縣市空氣中O3、PM10、PM2.5濃度之標準差稍大，反映出縣市之間O3、PM10、PM2.5濃度存在一定的差異。

（二）相關性分析

經對16個縣市環境空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3年均值進行單個樣本K-S檢驗得知，SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3的Sig值分別為0.063、0.148、0.20、0.20、0.20、0.20，均大于 0.05，不服從正態分布。因此選擇Speaman相關系數法進行分析，其結果見表3。

表3 Speaman等級相關系數檢驗結果

由表3可以看出：在0.01水平（雙側）上，16個縣市環境空氣中PM10濃度與PM2.5濃度顯著相關；在0.05水平（雙側）上，16個縣市環境空氣中SO2濃度與NO2濃度顯著相關。

（三）聚類分析

對全州16個縣市空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度年均值進行分類，SPSS軟件操作：分析→分類→系統聚類，將 SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3點擊到變量框，將縣市放入標注個案框，在繪圖中選擇譜系圖，在方法中選擇組之間鏈接、平方E，提交運行。得到使用平均連結的結樹狀圖。

圖1 聚類分析譜系圖

在譜系圖中表現為距離越短，越易聚為一類。

采用K平均值聚類，將所有個案分為三類。得到全州各縣市空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度年均值聚類分析結果，見表4。

表4 全州16個縣市空氣環境質量聚類分析結果

第一類地區空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度年均值相對較小，空氣質量較好；第二類地區次之；第三類地區空氣中 SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度年均值相對較大，空氣質量稍差。

三、結論

綜上分析，得出以下結論：

（1）全州16個縣市環境空氣質量總體處于良好水平，SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3年均值均達到《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）二級標準；

（2）各縣市之間O3、PM10、PM2.5濃度存在不小的差異；

（3）各縣市之間的環境空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度不服從正態分布，縣市環境空氣中PM10濃度與PM2.5濃度顯著相關，SO2濃度與NO2濃度也存在一定的相關性；

（4）施秉、天柱、榕江3縣空氣質量較好，黃平、三穗、鎮遠、錦屏、劍河、從江、雷山、丹寨8縣空氣質量次之，凱里市、岑鞏、臺江、黎平、麻江5縣市空氣質量第三。