基于SPSS的空氣質(zhì)量指數(shù)的影響因素分析及預(yù)測(cè)

郭 歡

(華北科技學(xué)院 安全工程學(xué)院，北京 東燕郊 065201)

0 引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源與交通規(guī)模明顯擴(kuò)大，城市化進(jìn)程明顯加快，人民的生活水平斷提高，人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響能力日益加強(qiáng)，最明顯的就是空氣污染問題。近年來(lái)，我國(guó)的空氣質(zhì)量狀況不容樂觀，全國(guó)多地頻發(fā)的霧霾天氣不僅對(duì)人們的身體健康造成了危害，同時(shí)也讓我國(guó)的經(jīng)濟(jì)受到巨大損失。

為全面了解廊坊市空氣質(zhì)量狀況，明確廊坊市 AQI 的影響因素，探索提高廊坊市空氣質(zhì)量的有效途徑，結(jié)合 AQI 以及主要空氣污染物的日均值和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)廊坊市空氣質(zhì)量的現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究，對(duì) AQI 的影響因素進(jìn)行研究，明確廊坊市空氣污染的主要原因，為治理空氣污染政策的制定提供理論支持。

1 空氣質(zhì)量時(shí)間分布特征

2012年，國(guó)家環(huán)保部門公布了新的環(huán)境空氣質(zhì)量規(guī)范，修訂了空氣質(zhì)量的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，首次將PM2.5、NO2等物質(zhì)納入到空氣質(zhì)量勘測(cè)的范疇，這將更加準(zhǔn)確反映現(xiàn)在環(huán)境的實(shí)際狀況[1]。根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù) (AQI) 技術(shù)規(guī)定 (試行)》(HJ633-2012)，依據(jù)AQI數(shù)值將城市空氣質(zhì)量劃分為6級(jí)[2](見表1)，指數(shù)越大，級(jí)別越高，說明污染越嚴(yán)重，對(duì)人體健康的影響也越明顯。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，可以發(fā)現(xiàn)空氣質(zhì)量指數(shù)AQI與PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2、O3等因素的指標(biāo)存在著相互聯(lián)系，為了更進(jìn)一步探究廊坊市AQI 指數(shù)與其影響因素的相關(guān)程度，我們利用SPSS軟件進(jìn)一步分析。

表1 空氣質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 廊坊市空氣質(zhì)量分布

圖1為2019年1月1日至2019年12月31日， 廊坊市不同空氣質(zhì)量類別所占日數(shù)的百分比。由圖1可知，廊坊市2019年出現(xiàn)頻率最高的空氣質(zhì)量等級(jí)為二級(jí)良，占年總?cè)諗?shù)的50%;其次為三級(jí)輕度污染，出現(xiàn)頻率為32%;再次為中度污染，出現(xiàn)頻率為10%；重度污染、嚴(yán)重污染、優(yōu)出現(xiàn)的頻率分別為4%、2%、2%；優(yōu)良空氣質(zhì)量等級(jí)占年總?cè)諗?shù)的比率 (也稱為空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率)為52%。

圖1 2019年廊坊市不同類別空氣質(zhì)量百分比

1.2 廊坊市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率

圖2為2015～2019年廊坊市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率變化，由圖2可知，2015～2019年平均空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率呈逐年上升趨勢(shì)，但總體來(lái)說，空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率較低，2019年達(dá)標(biāo)率升至50.68%，與2015年相比，空氣質(zhì)量情況有明顯好轉(zhuǎn)。由此可見，隨著政府部門對(duì)空氣污染物的治理，2019年廊坊市空氣質(zhì)量雖得到有效改善，但空氣污染狀況仍十分嚴(yán)重。

圖2 2015—2019年廊坊市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率

2 AQI指數(shù)與其影響因素的多元回歸分析

為研究廊坊市空氣質(zhì)量受哪個(gè)因素影響最大，需要建立空氣質(zhì)量指數(shù)AQI與PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2、O3的回歸方程，通過系數(shù)的大小來(lái)判斷對(duì)AQI大小的影響。

2.1 散點(diǎn)圖擬合

表2 PM2.5模型摘要和參數(shù)估算值

表3 PM10模型摘要和參數(shù)估算值

圖3 PM2.5散點(diǎn)圖

圖4 PM10散點(diǎn)圖

由上圖可知，廊坊市空氣質(zhì)量與PM2.5，PM10呈正相關(guān)。通過上述分析發(fā)現(xiàn)，廊坊市空氣質(zhì)量與多個(gè)影響因素有關(guān)。PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2、O3的變化都會(huì)引起空氣質(zhì)量指數(shù)AQI的變化，因此對(duì)因變量AQI與自變量PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2、O3進(jìn)行多元回歸分析。

2.2 多元回歸分析

表4 模型匯總

表5 回歸方程系數(shù)相關(guān)性分析

根據(jù)分析之后，回歸分析方程可表示為

AQI=0.616PM2.5+0.006PM10+0.035SO2+

0.358CO-0.052NO2+0.437O3

(1)

從方程可以看出，空氣質(zhì)量指數(shù)AQI與PM2.5、PM10、CO、SO2、O3成正相關(guān)，與NO2成反比相關(guān)，由方程系數(shù)可以看出PM2.5對(duì)空氣質(zhì)量指數(shù)AQI的影響最大。

2.3 空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)

要進(jìn)一步對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行有效的控制和改善， 對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè)顯得尤為重要。廊坊市空氣質(zhì)量指數(shù)AQI與PM2.5存在極強(qiáng)的線性相關(guān);細(xì)顆粒物是廊坊市的首要污染物，細(xì)顆粒物的濃度對(duì)廊坊市空氣質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用，由此預(yù)測(cè)，在未來(lái)一年中影響廊坊市空氣質(zhì)量的最大影響因素仍然是PM2.5。

3 結(jié)論

(1) 空氣質(zhì)量指數(shù) AQI 是目前研究的熱門話題。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法可以發(fā)現(xiàn)AQI的諸多性質(zhì)和影響因素。運(yùn)用相關(guān)分析方法，發(fā)現(xiàn)廊坊市空氣質(zhì)量指數(shù)AQI與空氣中PM2.5的含量呈極強(qiáng)的線性相關(guān)。

(2) 2019年廊坊市空氣質(zhì)量有進(jìn)一步改善，但總體空氣質(zhì)量并不樂觀。PM2.5產(chǎn)生的主要來(lái)源，大多含有重金屬等有毒物質(zhì)。在改善空氣質(zhì)量時(shí)候要特別注意日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物。

(3) 環(huán)境空氣質(zhì)量與人類生活息息相關(guān)。因此，對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè)并實(shí)施有效的改善措施為當(dāng)前首要任務(wù)。