方差分析在機動車污染物減排中的應(yīng)用

周海陽

南京審計學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院，江蘇南京 211815

方差分析在機動車污染物減排中的應(yīng)用

周海陽

南京審計學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院，江蘇南京 211815

為了找出影響機動車減排的主要原因，本文通過二因素方差分析分別對車輛使用增加年限、車輛排放標準和車輛使用油品進行比較，最終得出車輛使用油品對機動車減排的影響最為顯著。

方差分析；污染物減排

引言

方差分析（Analysis of Variance，簡稱ANOVA），又稱“變異數(shù)分析”或“F檢驗”，由英國統(tǒng)計學(xué)家R.A.Fisher創(chuàng)立。方差分析是分析試驗數(shù)據(jù)的一種常用方法，對于試驗所得的數(shù)據(jù)，由于試驗條件不同（即同一因素的不同水平或不同因素的各個水平）會引起試驗結(jié)果有所不同；另一方面由于各種隨機因素的干擾，試驗結(jié)果也會有所不同，由試驗條件不同所引起的試驗結(jié)果的差異是系統(tǒng)性的，而隨機因素引起的差異是偶然性的。在一個試驗中，各種因素綜合在一起，它們相互制約，相互依存。方差分析的目的在于從試驗數(shù)據(jù)中分析出各個因素的影響及各個因素的交互影響，以確定各個因素作用的大小。

方差分析最早應(yīng)用于生物和農(nóng)業(yè)，其后在很多科學(xué)研究方面都得到了廣泛的應(yīng)用。本文利用南京車輛尾氣檢測實時數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，對2009—2012年四年當中4月1日—30日檢測結(jié)果進行統(tǒng)計，通過二因素方差分析找出影響機動車減排的主要原因。

1 影響機動車污染物減排的因素

截至2011年底，南京市機動車保有量突破130萬輛，未來的5到10年仍將處于高速增長期。巨大保有量的背后，是日益加劇的尾氣污染問題，而機動車尾氣污染對空氣質(zhì)量以及人體健康的影響也將更加顯著。根據(jù)《南京市機動車污染防治年報》數(shù)據(jù)顯示，2011年南京市機動車排放一氧化碳（CO）15.6萬噸，碳氫化合物（HC）2.04萬噸，氮氧化物（NOx）3.0萬噸，顆粒物（PM）0.255萬噸。相關(guān)研究表明，影響機動車污染物減排的因素大致有以下三個方面：車輛使用增加年限、車輛排放標準和車輛使用油品。

下面三張表格給出了2009-2012年四年當中4月1日-30日NOX排放值檢測結(jié)果。從數(shù)據(jù)中可以看出，車輛排放標準的提高和車輛使用油品標準的提高都會使得NOX排放值降低，而車輛使用年限的增加則會在一定程度上使得NOX排放值增加。

表1 排放標準和增加年限影響下的NOX排放值(單位:mg/Nm3)

表2 排放標準和使用油品影響下的NOX排放值(單位:mg/Nm3)

表3 增加年限和使用油品影響下的NOX排放值(單位:mg/Nm3)

2 影響機動車污染物減排的因素方差分析

根據(jù)三張表中的NOX排放值，分別利用二因素方差分析，得出車輛使用增加年限、車輛排放標準和車輛使用油品三個因素對NOX排放值影響是否顯著，并找出影響最為顯著的一個因素。

對表一進行二因素方差分析，記因素A為增加年限，因素B為排放標準， 方差分析表如下：

表4 方差分析表一

由于0.3 8＜F0.10(3，3)=5.3 9，1.88＜F0.10(1，3)=5.54，所以在α=0.10顯著性水平下，上表數(shù)據(jù)顯示：因素A即增加年限和因素B即排放標準對NOX排放值的影響都不十分顯著。但相對來說，因素B即排放標準的水平變化對總的偏差平方和的貢獻SB/ST(31.26%)比因素 即增加年限的水平變化對總的偏差平方和的貢獻SA/ST(18.89%)大一些。

對表二進行二因素方差分析，記因素A為使用油品，因素B為排放標準， 方差分析表如下：

表5 方差分析表二

由于1 9.0 3＞F0.10(2，2)=9.0 0，16.91＞F0.10(1，2)=8.53，所以在α=0.10顯著性水平下，上表數(shù)據(jù)顯示因素A和因素B即使用油品和排放標準都對NOX排放值有顯著影響，但SA/ST(66.79%)比SB/ST(29.68%)大，說明因素A的水平變化對總的偏差平方和的貢獻大于因素B，因此使用油品對NOX排放值的影響較排放標準更為顯著。

對表三進行二因素方差分析，記因素A為增加年限，因素B為使用油品，方差分析表如下：

表6 方差分析表三

由于0.8 9 2＜F0.10(3，6)=3.2 9，13.977＞F0.10(2，6)=3.46，所以在α=0.10顯著性水平下，上表數(shù)據(jù)顯示：因素A即增加年限對NOX排放值的影響非常不顯著，而因素B即使用油品對NOX排放值的影響非常顯著。兩者對總的偏差平方和的貢獻分別為SA/ST(7.30%)比SB/ST(76.31%)

綜上所述，各因素對NOX排放值的影響由大到小排序：使用油品、排放標準、增加年限，其中使用油品對NOX排放值的影響尤為顯著。

同樣，對CO、HC排放值的影響因素分別進行二因素方差分析，得出各因素對排放值的影響由大到小排序均為：使用油品、排放標準、增加年限。

3 結(jié)語及現(xiàn)狀

通過以上方差分析可以看出，在影響機動車污染物排放的因素中，車輛使用油品的影響最為顯著，因此，進一步提升油品質(zhì)量至關(guān)重要。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，南京市2012年國4油供應(yīng)后三種主要污染物平均濃度較2009年份下降約50%。2014年青奧會前，南京市將全面供應(yīng)國4油品，國4及以上車用汽油或車用柴油供應(yīng)量超過80%。

同時，也要加強對車輛排放標準的控制。2011年，南京市國0標準的車輛從2009年的8%下降為4.3%，國Ⅰ標準車輛從26.2%下降為18.8%，國Ⅱ標準車輛從36.6%下降為27.9%，國Ⅲ及以上標準車輛從29.3上升為49%，從而直接減少CO排放1萬噸、HC排放0.16萬噸、NOx排放0.33萬噸。

另外，也要加強老舊車輛的淘汰更新。南京市從2010年8月份開始黃標車“以舊換新”補貼工作，在此期間共淘汰老舊車和黃標車1.52萬輛。目前，南京主城區(qū)老舊車數(shù)量顯著減少。

[1]約翰遜.實用多元統(tǒng)計分析.[M]清華大學(xué)出版社，2008

[2]王榮鑫.數(shù)理統(tǒng)計.[M]重慶大學(xué)出版社，2008 [3]李紅.統(tǒng)計分析軟件及應(yīng)用實驗.[M]經(jīng)濟科學(xué)出版社，2008

周海陽(1979—),女,江蘇淮安人,講師,碩士,主要從事概率論研究。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.21.007