中国主要城空气环境质量评价的聚类分析和方差分析.pdfVIP

中国主要城市空气环境质量评价的聚类分析和 方差分析 武汉大学 许公磊、骆娜、黄倩 摘 要 空气污染是大气中污染物浓度达到有害程度，达到了环境质量标准和破坏 生态系统和人类正常生活条件，对人和物造成危害的现象。凡是能使空气质量变 坏的物质都是空气污染物。近年来，随着人们生活水平的提高，空气污染渐渐被 人们关注。空气质量的好坏反映了空气污染程度，它是依据空气中污染物浓度的 高低来判断的。因此对空气中污染物排放情况的研究很有意义。 本文通过分析2012 年《中国统计年鉴》中国主要城市空气质量指标与城市 废气中主要污染物排放情况的相关数据，利用统计软件R 对此数据进行聚类分析 和方差分析，得出了相应的分析结果，通过分析结果为所反映的问题提出一定的 解决方案和措施。 关键词：空气污染；城市空气质量；污染排放情况；聚类分析；方差分析 一、引 言 随着人们生活水平的不断提高，环境问题已成了人们日益关注的焦点之一， 而空气环境质量评价是环境质量评价的一项重要内容。对空气环境质量的充分认 识对我国社会的可持续发展具有现实的指导意义。空气质量的好坏反映了空气污 染程度，它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的。空气污染是一个复杂的现 象，在特定时间和地点空气污染物浓度受到许多因素影响。来自固定和流动污染 源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一，其中包括车辆、船 舶、飞机的尾气、工业企业生产排放、居民生活和取暖、垃圾焚烧等。城市的发 展密度、地形地貌和气象等也是影响空气质量的重要因素。 根据世界卫生组织公布数据显示，由于空气污染严重，部分国家及地区的空 气中所含悬浮粒超过标准值15 倍，全球每年死于空气污染者达200 余万人，再次 敲响了全球大气污染的警钟。近日，我国大多数中心城市如北京、广州，频频笼 罩在雾霾中，空气污染受到了严峻考验；这一系列事实都在告诫我们：保护环境、 减少环境污染对人类和地球的伤害刻不容缓。 本文选取 2011 年全国各主要城市空气质量相关数据作为实例，通过 R 程序 实现对我国主要城市空气质量的分析与归类，以达到有针对性的对不同城市采取 相应措施治理环境问题。 二、模型的提出和求解 1、模型的建立 要想分析空气质量问题，往往有许多因素互相制约又互相依存，一些因素影 响效果显著，其余大部分因素的影响都是很细微的，可以忽略不计的，如果对每 一个城市的每一个因素都进行研究和讨论，调节和控制，那么将耗费大量的人力、 财力、物力和资源，事倍功半。 1 聚类分析的功能是建立一种分类方法，它将一批样品或变量，按照它们在性 质上的亲疏、相似程度进行分类，在这里先对我国主要城市在空气质量这一方面 进行归类再进行系统地治理显得更为高效。 方差分析恰好可以通过数据分析找出对该事物有显著影响的因素，各因素之 间的交互作用，以及显著影响因素的最佳水平等。当观察到一个或多个因素的水 平改变时，通过检验相应的作为试验观测目标的事物在数值上是否变化，影响是 否显著，不仅可以节约成本和资源，而且可以明确所需改善的因素，大大提高处 理的效率，达到事半功倍的效果。 2、模型的求解1：中国主要城市空气质量指标 2.1 数据的来源及构成 本文选取了全国31 个城市的 2011 年的四项空气质量指标作为对空气质量类 型划分的依据，所选数据全部来自2012 年《中国统计年鉴》，具体见表1。 表1：主要城市空气质量指标(2011年) 单位：毫克/立方米 空气质量达到 可吸入颗粒物 二氧化硫 二氧化氮 城 市 及好于二级的 (PM10) (SO2) (NO2