我国主要城市空气质量的分析与研究 ——以2013年51个环保重点城市为例.doc

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1、科技创新与应用 2016 年第 13 期 资源与环境 摘 我国主要城市空气质量的分析与研究 以 2013 年 51 个环保重点城市为例 李思莹 （首都经济贸易大学 统计学院，北京 100071） 要：随着经济发展和城市化进程的加快，空气污染物的排放量不断增加，污染范围不断扩大，以颗粒物、二氧化硫、氮氧化物 等为主要污染物的大气环境污染问题日趋严重。文章通过对全国 51 个环保重点城市的二氧化硫、二氧化氮、 PM10、 PM2.5 、一氧化 碳、臭氧的年平均浓度以及空气质量达到及好于二级的天数等七个变量用以因子分析分析方法，通过计算因子得分和综合得 分，对各城市空气质量进行排序，评价各环保重点城

2、市的空气质量状况。 关键词：空气质量；因子分析；环境保 护 1 指标体系的建立 ZCO-0.142ZO3-0.167ZAQ 2 10 2.5 2 2 NO2、 PM10、 PM2.5 的年平均浓度，以及 CO 日均值第 95 百分位浓度、 O3 ZCO+0.076ZO3-0.164ZAQ 1 2 2 2 10 2.5 3 属于望小性，即越小意味着 空气质量越好，最后一项指标则相反。 量前的系数是经过方差最大正交旋转后各因子的载荷量。得到将各 2 数据分析 个因子贡献率作如下加权平均，计算公式如下： 因子分析是指研究从变量群中提取共性因子的统计技术，可在 F 67.739 F1+15.773 F

3、2 许多变量中找出隐藏的具有代表性的因子。将相同本质的变量归入 其中， F1、 F2 的系数为方差贡献率。因此，通过综合比较和综合 一个因子，可减少变量的数目，还 可检验变量间关系的假设。在这里 得分的高低，可列出 2013 年各主要城市的空气质量的好坏，见表 2 使用因子分析法的主成分量法求解，并对因子载荷阵进行方差最大 （此处列出排名前五与后五名）。 正交旋转，并计算出各个所选城市的样本空气质量的因子得分值， 由表 2 我们可以看出，我国的石家庄、济南、郑州、西安 等城市 并以因子贡献率为权重计算所选城市的空气质量的综合得分及排 的空气质量因子综合得分是较靠前的，这反映出了这些城市的空气

4、名，由此给出类型划分。 质量较差。而海口、舟山、福州、拉萨的因子综合分值处于较低位， 首先，通过 KMO and Bartletts Test 可知 KMO 值大于 0.5，且 这充分说明了这些城市的空气质量较好。因子的综合得分情况反映 Bartlett 的球 体检验 的统计 量为 353.67，相 应的 显著性 水平小 于 了我国的大城市间的空气质量好坏很悬殊。这其中的北京、兰州、上 0.001，均说明该数据适用于因子分析。 海的因子综合得分要 大大地高于其他城市得分，也就是这 3 个城市 通过 相关系数矩 阵，可以发现 PM10 与 SO2、 PM2.5 以及 NO2 与 空气污染较严重。

5、 PM2.5，相关系数均达到 0.8 以上，这些变量之间存在较高的相关程 3 结论与反思 度，而且空气质量良好的天数与其他几个变量间的相关程度都很高 利用因子分析方法可以帮助我们直观有效地评价各个城市的 （除 O3）。而相反的， O3 与其他六个变量之间的相关程度 都相对较 空气质量状况并进行排序，我们能够大致确定环境空气污染的主要 低。 区域，有助于我们及时、有针对性地对起因进行研究，并实施相应的 利用 SPSS 提取公因子，由于第三个公共因子的特征值远远小 措施加以遏制空气质量的恶化，帮助我们针对不同类别选取不同级 于 1，且前两个公共因子的累计贡献度已到到 83.5，可以解释大部 别的应

6、对措施。 分信息，故提取前两个公因子。并将方差最大正交旋转后的因子载 空气质量问题已经不容我们忽视，随着一天一天情况的恶化， 荷阵结果一 同整理如表 1：我们可以发现，第一公共因子在 PM10， 社会的各阶层都开始逐渐参与改善工作中，在为环境问题出谋划策 PM2.5， SO2 等指标上载荷大，而第 2 公共因子则在空气质量达到及好 并做出贡献，但再多的防霾、预警措施都是治标不治本，而真正应做 于二级的天数（ AQ）指标上载荷最大。 到从源头抓起。因此，强化每个人的环境意识，倡导低碳生活才是作 因此我们得到各大城市的因子得分模型如下： 为每个社会成员最先应该做到的，并将之 付诸实际。节约能源就是

7、 F1 0.236ZPM10+0.19 ZPM2.5+0.21ZSO0+0.109ZNO2 +0.227 环保，就能减少污染气体的排放。环保减排的思想是一种习惯，而不 参考文献 共因子 共因子 3陈洁 .新疆工业化进程中生态环境质量影响因子分析 表 2 51 个环保重点保护城市空气质量评价汇总 因子得分 综合 综合 因子得分 综合 综合 城市 F1 F2 得分 排名 城市 F1 F2 得分 排名 石 家 庄 3.562 0.735 2.529 1 惠 州 -1.259 0.145 -0.830 47 济 南 1.826 1.683 1.503 2 福 州 -0.864 -1.854 -0.87

8、8 48 郑 州 西 安 天 津 1.874 -1.092 1.097 1.615 -0.245 1.056 1.210 0.415 0.885 3 4 5 拉 萨 -1.365 -0.441 -0.994 舟 山 -1.351 -0.822 -1.045 海 口 -1.529 -1.428 -1.261 49 50 51 - 158- 以我国 51 个重点环保城市的空气质量情况为样本，选取 SO 、 F -0.147ZPM +0.264ZPM -0.132ZSO -0.198ZNO +0.83 ， ； ，前五项指标均 ；各变 是短时的宣传。 表1 特征值、因子载荷矩阵、因子贡献率及累计贡献率 累计 贡 1周湘辉 .基于因子分析模型的城市空气质量评价研究 Component 献度 ）， 第1 公 4.742 0.967 0.924 -0.892 0.875 0.836 0.708 0.024 67.739 67.739 型相关分析 J.生态环境， 2006， 15（ 5）： 1018-1023. 1.104 0.021 0.251 -0.347 -0.072 -0.02 0.43 0.959 15.773 83.512J.绿色科技 .