基于SPSS 探究鞍山市霧霾影響因素

楊庭湘 李艷* 劉建國 劉帥 朱悅

（1. 沈陽理工大學環境與化學工程學院，遼寧 沈陽 110159；2. 鞍山市生態環境局，遼寧 鞍山 114000；3. 遼寧省生態環境保護科技中心，遼寧 沈陽 110161）

1 引言

20 世紀末，學術界就已經開始對霧霾展開研究，從霧霾污染的時空特征、霧霾產生的原因以及影響因素等各方面展開了詳細的調查。有研究根據氣象觀測資料，從空氣質量指數時間變化和空間變化分析霧霾特點［1-3］。有學者從霧霾的物理性質和氣象因素等兩方面分析霧霾環境下大氣污染程度變化及氣象特征［4-5］。影響霧霾的因素有大氣組分因子以及氣象因子，如風、濕度、降水等［6-7］。由于區域的不同，各種變量與大氣污染的形成無關或變量間存在自相關，采用SPSS 計算自變量與因變量之間的相關性，進而得到大氣污染的主要影響因素［8-9］。本文運用SPSS 軟件，以霧霾污染指數為因變量，大氣組分數據和氣象數據為自變量，研究大氣組分因子和氣象因子與霧霾之間的相關性，探討鞍山市霧霾的重要影響因素。

鞍山市地貌大體上為東南高西北低，東南方屬于千山山脈延伸部分的山區，中部為千山山脈向西部沖積平原過渡地帶。鞍山市氣候為溫帶季風性氣候，四季分明，雨熱同期。鞍山市是我國重要的鋼鐵工業基地，以鋼鐵冶金、煤炭消耗為主要產業結構，礦山開采和鋼鐵冶煉等會帶來嚴重的大氣顆粒物污染問題，這對鞍山市霧霾的產生有較大的影響［10］。

2 霧霾污染指數計算

通過計算霧霾污染指數來探究霧霾污染特征與各種影響因素之間的相關性。由于霧霾環境相關數據較多，且影響因素復雜，時間跨度不一［11］，學術界目前還沒有統一的霧霾污染指數的計算公式，但由于霧霾是一種大氣的污染狀態［12］，所以用空氣質量指數（AQI）來進行霧霾污染指數的基礎數據研究［13］，用下式計算霧霾污染指數：

式中，HPI 為霧霾污染指數，數值越大，表示污染越嚴重；AQIt為在t 時刻的空氣質量指數；T 為監測時間的長度，例如計算1 月份的霧霾污染指數，則T＝31 d。

2017 年鞍山市霧霾污染指數計算結果見表1。鞍山市霧霾污染指數的平均值為72.4 μg/m3，其中最大的為鐵西工業園區的監測站點，為94.130 μg/m3，這與其所處周圍環境有關，工業園區附近工業污染較重，工業空間集聚較為明顯［14］。第二大的為鐵西三道街的監測站點，為82.228 μg/m3。霧霾污染指數最小的監測站點為千山，為46.794 μg/m3，這符合把千山作為鞍山市潔凈區來衡量鞍山空氣的要求。

表1 2017 年鞍山市霧霾污染指數均值

3 霧霾污染指數與大氣組分及氣象因素的相關性

3.1 霧霾污染指數與大氣組分的相關分析

研究所使用的方法為相關性分析方法。影響因子為大氣組分因子和氣象因子，因變量為霧霾污染指數，自變量為大氣組分數據和氣象數據。首先，利用EXCEL 將收集到的數據整合起來，建立相關性分析數據庫，通過統計分析功能求出鞍山市2017 年PM2.5，PM10，SO2，CO，NO2，O3等6 種物質的每月平均含量以及年平均濃度。接著通過SPSS 軟件的相關分析功能研究鞍山市霧霾的相關性，相關系數公式如下：

式中，r 為霧霾污染指數與影響因子的關系系數，如果r 為正數，說明霧霾污染指數與影響因子呈正相關，r 的數值越大，表明相關程度越高；Xi為影響因子數值為統計時間內影響因子的平均值；Yi為霧霾污染指數為統計時間內霧霾污染指數的平均值。

通過SPSS 軟件對霧霾污染指數與PM2.5，PM10，SO2，NO2，CO，O3這6 種大氣組分進行相關性分析，分析結果見表2。

由表2 可見，鞍山市7 個監測站點的霧霾污染指數與PM2.5，PM10的相關系數較大，全部大于0.89，說 明 鞍 山 市 霧 霾 的 主 要 污 染 物 為PM2.5和PM10，且這7 個監測站點中深溝寺、鐵西三道街、明達新區及千山的PM2.5的相關系數為大氣組分的最大值。SO2，NO2，CO 與鞍山市霧霾污染的相關系數為正數，且小于PM2.5，PM10的相關系數，表明它們與霧霾污染也存在著一定的關系，且互相之間存在著一定的差異，其中NO2對深溝寺、太陽城、太平、明達新區、千山的霧霾污染影響相對較大，說明這些地區要加強對NO2的污染預防工作。O3與鞍山市的霧霾污染系數較小且相關系數均為負數，表明O3對鞍山市霧霾情況呈現負相關，即O3能夠起到降低鞍山市霧霾污染的作用。

3.2 霧霾污染指數與氣象因素的相關分析

研究所使用的方法為相關性分析方法，與上文探究霧霾污染與大氣組分的相關分析中所使用的方法相同。通過對不同的氣象因子對鞍山市的霧霾污染指數相關系數的不同，來探究其對鞍山市霧霾影響的差異性，見表3。

表3 霧霾污染指數與氣象因素相關性（N＝365）

由表3 數據分析可得出如下結論：

（1）霧霾污染與風速的相關性。鞍山市霧霾污染指數與風速呈現負相關關系。風速越大，大氣越容易得到擴散，從而降低大氣污染成分的濃度，減小霧霾發生的幾率。

（2）霧霾污染與氣溫的相關性。鞍山市霧霾污染指數與氣溫呈現負相關關系。氣溫升高時，增強了大氣層的不穩定性，導致大氣中的物質擴散性加強，霧霾污染降低。而當氣溫降低時，大氣層較為穩定，使得污染嚴重。

（3）霧霾污染與氣壓的相關性。鞍山市霧霾污染指數與氣壓呈現正相關關系。氣壓對霧霾污染物的影響較大，包括影響污染物的聚集與擴散，導致污染物的濃度發生變化。

（4）霧霾污染與濕度、降水量的關系。鞍山市各監測站點的濕度和降水量與霧霾污染指數有些呈現正相關，有些呈現負相關，而且系數比較小。降水量基本不呈現相關性。

4 結論

（1）鞍山市7 個氣象監測站點中霧霾污染最嚴重的為鐵西工業園區，這與該地區工業空間集聚有關；而千山霧霾污染最輕，符合把千山作為衡量鞍山市空氣標準潔凈區的要求。

（2）鞍山市霧霾污染與大氣組分有較大關系。7個監測站點的霧霾污染指數與PM2.5，PM10的相關系數都在0.95 以上，表明影響鞍山市霧霾污染的主要大氣組分因素為PM2.5，PM10；大氣其他組分如SO2，NO2，CO 等與霧霾污染指數的關系較小，幾乎都在0.6 以下；O3則與霧霾污染指數呈現負相關。

（3）鞍山市霧霾污染與氣象因素密切相關，影響鞍山市霧霾污染的主要氣象因素為氣溫和氣壓。7個監測站點的霧霾污染與氣溫、氣壓、風速相關性較大，且氣溫、風速呈現負相關，與氣壓呈現正相關，濕度、降水量影響較小。