基于主成分分析法的大氣環(huán)境質量評價

季艷紅　楊路云　何瑩瑩

（1徐州市銅山區(qū)環(huán)保局江蘇徐州2210002江蘇師范大學城市與環(huán)境學院江蘇徐州221116）

基于主成分分析法的大氣環(huán)境質量評價

季艷紅1楊路云2何瑩瑩2

（1徐州市銅山區(qū)環(huán)保局江蘇徐州2210002江蘇師范大學城市與環(huán)境學院江蘇徐州221116）

本文以徐州銅山區(qū)清華中學附近2013年2～12月的大氣環(huán)境監(jiān)測數據為對象，采用主成分分析法對其大氣環(huán)境質量進行評價。評價結果表明：提取了兩種主成分t1和t2，二者的方差總貢獻率為69.12%，主成分t1的貢獻率為52.23%。根據各主成分與變量之間的相關關系得出，與t1有較大相關性的是顆粒污染物PM10和PM2.5，對研究區(qū)大氣環(huán)境質量貢獻率最大，其次是NO2、CO和SO2；與t2相關系數較大的是O3，對大氣環(huán)境質量的貢獻率最小。

大氣環(huán)境質量；主成分分析法；顆粒污染物；氣態(tài)污染物

近年來，大氣環(huán)境質量已經成為大家關注的焦點，空氣質量狀況的好壞將直接影響大家的生活質量，尤其是PM10和PM2.5的含量[1]。徐州作為以能源和資源消耗為主的城市，結構性大氣污染比較突出，粉塵、煙塵、揚塵等顆粒污染物和氣態(tài)污染物SO2的污染比較嚴重，目前徐州的空氣污染仍以煤煙型為主，顆粒物是影響空氣質量的首要污染物[2]。影響大氣環(huán)境質量的因素有很多，只有盡可能的利用較多的因素作為評價指標，評價的結果才更具可靠性。主成分分析法也稱主分量分析或矩陣數據分析，主要是通過變量變換的方法把相關的變量變?yōu)槿舾傻木C合指標變量[3]。主成分分析法不僅能最大限度的保留原始數據，還能夠準確客觀的確定其主要成分，避免了主觀隨意性[4]。作為比較普遍的多元統計分析方法之一，主成分分析法被廣泛的應用于環(huán)境質量評價方面[5-8]。

1　研究區(qū)簡介

銅山區(qū)位于江蘇省西北部，淮海經濟區(qū)的中心，環(huán)抱江蘇省徐州市區(qū)，地處東經116°43′～117°42′、北緯34°01′～34° 35′。北部與山東微山和棗莊為鄰，南部與西南部接安徽宿州、靈璧和蕭縣，東部與邳州和睢寧交界，西北部與豐沛毗鄰。銅山區(qū)西北、東南是黃泛沖擊平原，地勢平坦，河道縱橫，東北、西南和東南部分地區(qū)為丘陵地區(qū)。水文氣象具有長江流域和黃河流域的過渡性質，四季分明，氣候溫和，光照充足，降水量較為充沛，多年平均降水量約為860mm。研究區(qū)環(huán)境質量評價所用數據的監(jiān)測點就位于徐州南部的銅山區(qū)，無名山公園東南方向清華中學附近。

2　主成分分析法

2.1數據的標準化處理[9]

Xij為第i個分區(qū)第j個指標的值，Xj，Sj為第j個指標的樣本均值和樣本標準差。

2.2計算數據表（Yij)ixj的相關矩陣R

其計算公式為：

2.3用SPSS17.0軟件計算

用SPSS17.0軟件計算用SPSS17.0軟件計算特征值、貢獻率和累計貢獻率，并求主成分載荷量。

3　結語

本文利用主成分分析法，并借助SPSS17.0軟件，評價徐州銅山區(qū)清華中學大氣環(huán)境質量，提取了2個主成分t1和t2，根據各污染物與主成分的相關系數得出，貢獻率最大的污染物是PM10和PM2.5，其次是NO2、CO和SO2，O3的貢獻率最小。

[1]劉素麗.用主成分分析法評價空氣質量[J].網友世界·云教育, 2014（9）.

[2]曹楊，朱守超.徐州市環(huán)境空氣質量現狀及污染防治[J].環(huán)境科技,2010，23（增刊2）：86-88.

[3]汪應洛.系統工程[M].4版.北京:機械工業(yè)出版社,2008.

[4]王曉鳳.應用主成分分析法評價東昌湖水質狀況[J].湖北農業(yè)科技,2011,50（23）:4812-4815.

[5]馮利華.環(huán)境質量的主成分分析[J].數學的實踐與認識,2003,08 (33):32-35.