解素雯+孟昭為

摘要：

大氣環(huán)境質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)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(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，將實(shí)際情況與綜合評(píng)價(jià)得到的結(jié)果進(jìn)行比較，證明了其在大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的可行性，從而為環(huán)境部門對(duì)環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)、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(píng)價(jià)；淄博

中圖分類號(hào)：

F2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16723198（2015）11002702

近年來，人口的快速增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)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(píng)價(jià)。那么怎樣客觀、合理地評(píng)價(jià)大氣環(huán)境的質(zhì)量狀況呢？目前主要應(yīng)用的評(píng)價(jià)方法有指數(shù)評(píng)價(jià)法、改進(jìn)密切值法、灰色聚類法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，但這些方法的變量比較多，很難體現(xiàn)出主要指標(biāo)的作用。近年來，多元統(tǒng)計(jì)分析方法逐漸得到人們的重視和認(rèn)可，應(yīng)用的范圍隨之增大，因此主成分分析法在環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中也開始逐漸得到應(yīng)用。該方法考慮到多個(gè)變量之間的相關(guān)關(guān)系，將許多變量轉(zhuǎn)化為幾個(gè)不相關(guān)的變量。該方法可以消除評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相關(guān)影響，減少指標(biāo)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(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，將實(shí)際的大氣環(huán)境質(zhì)量與得到的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行了比較，證明了該方法在大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)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(xué)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(gè)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(xiàn)越大，那么它越能代表原始數(shù)據(jù)。通常情況下當(dāng)前n個(gè)主成分的方差累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上時(shí)便認(rèn)為這n個(gè)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(biāo)準(zhǔn)化處理。原始數(shù)據(jù)的量綱會(huì)有所不同，為了消除這一影響，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算解釋方差確定主成分。

（4）綜合評(píng)價(jià)。選擇n個(gè)主成分，求出對(duì)應(yīng)的特征向量，并對(duì)主成分做出合理充分地解釋。

2實(shí)例分析

本文以淄博市2014年12個(gè)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(hù)廳，以GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（表2）為例，通過主成分分析法對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

由上面的計(jì)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(gè)月份的大氣環(huán)境質(zhì)量都低于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的最低界限，所以這12個(gè)月份的大氣環(huán)境質(zhì)量差于二級(jí)。

由第一主成分的特征向量可得，SO2、NO2、PM2.53種污染物在整個(gè)大氣環(huán)境中所占比重非常大，污染著大氣環(huán)境，所以對(duì)3種污染物的治理應(yīng)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(jī)動(dòng)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(yáng)塵、汽車尾氣及二手煙等產(chǎn)生的。

分析SO2，NO2，PM2.5的來源，實(shí)施相應(yīng)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(jìn)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(dá)到研究時(shí)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?yàn)槎救济汗┡怯绊懘髿猸h(huán)境質(zhì)量下降的主要原因，臨近冬季，燃?xì)飧脑斓鹊缆肥┕ぽ^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(fēng)天氣時(shí)，加劇了揚(yáng)塵污染，從而導(dǎo)致了大氣環(huán)境質(zhì)量的下降。另外，隨著經(jīng)濟(jì)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(yán)重，并且植物的嚴(yán)重破壞等也是導(dǎo)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(yīng)當(dāng)加大治理力度采取有力措施，保護(hù)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(duì)淄博市2014年大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果，與我們實(shí)際所處的大氣環(huán)境質(zhì)量情況大致相同，即利用此評(píng)價(jià)方法對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)是可行的。

（2）不僅要通過數(shù)學(xué)方法來計(jì)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(cè)機(jī)制，植樹造林多開河渠等。

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