劉雯月，羅亞萍

（1.長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710064；2.蘭州工業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050）

引言

近年來(lái)，我國(guó)機(jī)動(dòng)車污染已經(jīng)成為大氣污染的主要來(lái)源，許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)城市道路交通污染進(jìn)行了監(jiān)測(cè)[1-3]。但沒(méi)有對(duì)不同等級(jí)道路的交通污染進(jìn)行對(duì)比分析，這有助于制定科學(xué)的出行規(guī)劃、減排策略。因此，本研究對(duì)西安市快速路、主干道、次干道和支路四條典型道路的PM2.5濃度、交通流量、氣溫、風(fēng)速和風(fēng)向進(jìn)行監(jiān)測(cè)，運(yùn)用最小二乘法及主成分回歸法獲得各影響因素與PM2.5濃度之間的關(guān)系。

1 實(shí)驗(yàn)方案

在西安市快速路-南二環(huán)路（文藝路南口），主干路-長(zhǎng)安中路（音樂(lè)學(xué)院門口），次干路-翠華路（省博物館東門門口）和支路-育才路（長(zhǎng)安大學(xué)雁塔校區(qū)門口）的人行道上設(shè)置距路緣1米，高度1.5米的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)時(shí)間為2018年9月18日- 27 日的 7：30～11：30，15：30～19：30，對(duì)每個(gè)路段進(jìn)行兩天重復(fù)觀測(cè)。PM2.5濃度監(jiān)測(cè)儀器為1.109型氣溶膠光譜儀，氣象條件監(jiān)測(cè)儀器為Kestrel手持氣象站。采用人工計(jì)數(shù)法對(duì)交通流量情況進(jìn)行調(diào)查，每隔5分鐘計(jì)數(shù)一次，調(diào)查車型包括小轎車，出租車，公交車，中巴，貨車，垃圾車和灑水車。

2 數(shù)據(jù)處理方法

首先運(yùn)用 SPSS軟件對(duì)不同等級(jí)城市道路實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘法分析，因變量為PM2.5濃度，自變量為交通流量，溫度，風(fēng)速和相對(duì)濕度。結(jié)果顯示：無(wú)論哪種類型道路，自變量的 Sig.并不都顯著為 0，說(shuō)明二環(huán)路，長(zhǎng)安路，翠華路及育才路的各自變量之間可能存在多重共線性問(wèn)題。

為了消除這種多重共線性的影響，采用主成分回歸分析方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。主成分分析是指通過(guò)正交變換將彼此相關(guān)的變量轉(zhuǎn)變?yōu)楸舜霜?dú)立的新變量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法[4]。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同等級(jí)城市道路監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)二環(huán)路，長(zhǎng)安路，翠華路及育才路的PM2.5濃度，交通流量，溫度，相對(duì)濕度，風(fēng)速進(jìn)行均值處理得到表 1。由表可知，PM2.5濃度最高的為二環(huán)路，因?yàn)槠浣煌髁孔畲螅绎L(fēng)速，溫度和相對(duì)濕度相對(duì)較低，不利于污染物的擴(kuò)散，導(dǎo)致污染物濃度最高；長(zhǎng)安路PM2.5濃度低于翠華路，主要是受溫度和風(fēng)速等影響，導(dǎo)致長(zhǎng)安路污染物更易于擴(kuò)散，使得濃度偏低；污染程度最低的是育才路，其交通流量最小，并且風(fēng)速，溫度，相對(duì)濕度較高，有助于污染物的擴(kuò)散，從而導(dǎo)致污染物濃度最低。

表1 不同等級(jí)城市道路各變量均值

3.2 不同等級(jí)城市道路主成分分析

分別對(duì)二環(huán)路，長(zhǎng)安路，翠華路，育才路監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，表2表示了二環(huán)路主成分分析結(jié)果。特征根越大，說(shuō)明對(duì)因變量影響越大，可以作為主成分，至于選幾個(gè)變量做主成分，取決于各變量貢獻(xiàn)率的總和[5]，由表2可知，第一主成分即二環(huán)路交通流量的方差占 42.127%，第二主成分即二環(huán)路風(fēng)速的方差占 27.622%，第三主成分即二環(huán)路溫度的方差占 23.804%，三者累計(jì)方差達(dá)到了 93.553%，則可提取二環(huán)路交通流量，溫度和風(fēng)速為主成分，三者幾乎可以代表所有自變量對(duì)因變量的影響，并剔除第 4個(gè)方差僅占6.447%的主成分-即二環(huán)路相對(duì)濕度。

表2 二環(huán)路主成分分析結(jié)果

用同樣的方法，長(zhǎng)安路，翠華路和育才路的交通流量，風(fēng)速，溫度三者累計(jì)方差分別達(dá)到 97.246%，91.974%和89.057%。因此，4種不同等級(jí)城市道路，提取的主成分都是交通流量，風(fēng)速和溫度。最后，對(duì)各類型城市道路再進(jìn)行最小二乘法分析，其中因變量依舊為污染物濃度，但自變量為主成分結(jié)果顯示：4中道路類型各變量的 Sig.取值均<0.05,并且部分變量的 Sig.取值顯著地為 0，說(shuō)明該研究具有極強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)意義，數(shù)據(jù)擬合程度很好，并且由非標(biāo)轉(zhuǎn)化系數(shù)可知污染物濃度與交通流量呈正相關(guān)，與風(fēng)速和溫度呈負(fù)相關(guān)，這與理論情況是吻合的。

4 結(jié)論

（1）確定了不同等級(jí)城市道路交通污染狀況具有差異性。受多重因素的影響，快速路，次干道，主干道，支路的PM2.5濃度是逐漸降低的。

（2）確定了不同城市道路影響交通污染的關(guān)鍵性因素。無(wú)論哪種城市道路類型，交通流量，風(fēng)速，溫度都是影響PM2.5濃度的主要因素，并且交通流量與污染物濃度呈正相關(guān)，風(fēng)速，溫度與污染物濃度呈負(fù)相關(guān)。