淄博市2014年大氣環(huán)境質(zhì)量綜合評價

解素雯+孟昭為

摘要：

大氣環(huán)境質(zhì)量的綜合評價是城市環(huán)境質(zhì)量考核的重要內(nèi)容，將淄博市大氣環(huán)境質(zhì)量通過主成分分析法進行綜合評價，將實際情況與綜合評價得到的結(jié)果進行比較，證明了其在大氣環(huán)境質(zhì)量評價中的可行性，從而為環(huán)境部門對環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測、治理和控制等方面提供一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：

主成分分析法；大氣環(huán)境質(zhì)量評價；淄博

中圖分類號：

F2

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2015）11002702

近年來，人口的快速增長和經(jīng)濟突飛猛進的發(fā)展使得大氣環(huán)境質(zhì)量不斷惡化，所以，人們開始逐漸重視大氣環(huán)境質(zhì)量的綜合評價。那么怎樣客觀、合理地評價大氣環(huán)境的質(zhì)量狀況呢？目前主要應用的評價方法有指數(shù)評價法、改進密切值法、灰色聚類法、神經(jīng)網(wǎng)絡等方法，但這些方法的變量比較多，很難體現(xiàn)出主要指標的作用。近年來，多元統(tǒng)計分析方法逐漸得到人們的重視和認可，應用的范圍隨之增大，因此主成分分析法在環(huán)境質(zhì)量評價中也開始逐漸得到應用。該方法考慮到多個變量之間的相關(guān)關(guān)系，將許多變量轉(zhuǎn)化為幾個不相關(guān)的變量。該方法可以消除評價指標之間的相關(guān)影響，減少指標選擇的工作量。將淄博市大氣環(huán)境質(zhì)量通過主成分分析法進行綜合評價，將實際的大氣環(huán)境質(zhì)量與得到的綜合評價結(jié)果進行了比較，證明了該方法在大氣環(huán)境質(zhì)量評價中的可行性。

1主成分分析的原理和方法

1.1基本原理

主成分分析法是一種數(shù)學變換的方法，在給定的一組相關(guān)變量后，主成分分析法通過線性變換轉(zhuǎn)成另一組不相關(guān)的變量，這些不相關(guān)的變量按照方差的大小依次遞減的順序排列。第一變量具有最大的方差，稱為第一主成分，第二變量的方差次大，并且和第一變量不相關(guān)，稱為第二主成分，以此類推。每個主成分的方差在總方差中所占的比率即為解釋方差，它的方差越大，即貢獻越大，那么它越能代表原始數(shù)據(jù)。通常情況下當前n個主成分的方差累計貢獻率達到85%以上時便認為這n個主成分就可以代表該數(shù)據(jù)的大部分信息。

1.2方法步驟

（1）原始數(shù)據(jù)的標準化處理。原始數(shù)據(jù)的量綱會有所不同，為了消除這一影響，需要對數(shù)據(jù)進行標準化處理。

（2）求協(xié)方差矩陣以及它的特征值和特征向量。

（3）通過計算解釋方差確定主成分。

（4）綜合評價。選擇n個主成分，求出對應的特征向量，并對主成分做出合理充分地解釋。

2實例分析

本文以淄博市2014年12個月的大氣環(huán)境質(zhì)量狀況（表1），數(shù)據(jù)來自山東省環(huán)境保護廳，以GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（表2）為例，通過主成分分析法對大氣環(huán)境質(zhì)量進行綜合評價。

由上面的計算結(jié)果，可得出淄博市2014年1月—12月大氣環(huán)境質(zhì)量狀況從優(yōu)到劣依次為7月、5月、6月、9月、8月、10月、4月、2月、3月、11月、12月、1月。由于這12個月份的大氣環(huán)境質(zhì)量都低于二級標準的最低界限，所以這12個月份的大氣環(huán)境質(zhì)量差于二級。

由第一主成分的特征向量可得，SO2、NO2、PM2.53種污染物在整個大氣環(huán)境中所占比重非常大，污染著大氣環(huán)境，所以對3種污染物的治理應做到同等重視。尋找污染源頭是污染物治理的關(guān)鍵。SO2的污染源頭主要是工廠排出的廢氣；NO2的污染源頭則主要是機動車及工廠排出的廢氣；PM2.5則主要來由發(fā)電冶金等燃料燃燒、揚塵、汽車尾氣及二手煙等產(chǎn)生的。

分析SO2，NO2，PM2.5的來源，實施相應的治理措施：注重全民節(jié)能減排；開發(fā)利用新能源；植樹造林進行大面積綠化。

通過分析可以看出，在7月份淄博市的環(huán)境質(zhì)量達到研究時段的最高水平，并且夏季的環(huán)境質(zhì)量普遍要比冬季好。因為冬季燃煤供暖是影響大氣環(huán)境質(zhì)量下降的主要原因，臨近冬季，燃氣改造等道路施工較多，部分煤堆、灰堆、物料堆等未有有效的抑塵措施，在出現(xiàn)大風天氣時，加劇了揚塵污染，從而導致了大氣環(huán)境質(zhì)量的下降。另外，隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展私家車的數(shù)量逐漸增多，排放的汽車尾氣也越來越嚴重，并且植物的嚴重破壞等也是導致大氣環(huán)境質(zhì)量出現(xiàn)下降的主要因素，因此，相關(guān)部門應當加大治理力度采取有力措施，保護人們賴以生存的環(huán)境。

3結(jié)論與討論

（1）基于主成分分析法對淄博市2014年大氣環(huán)境質(zhì)量進行綜合評價的結(jié)果，與我們實際所處的大氣環(huán)境質(zhì)量情況大致相同，即利用此評價方法對大氣環(huán)境質(zhì)量進行評價是可行的。

（2）不僅要通過數(shù)學方法來計算出環(huán)境質(zhì)量，還要通過一系列措施來改善。如：積極開發(fā)公用能源替代化石能源，大力發(fā)展太陽能。提供集體供暖，解決供暖成本。建立空氣質(zhì)量監(jiān)測機制，植樹造林多開河渠等。

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