5统计学作业我国城市空气质量的状况分析Word下载.docx

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原文数据如下：

表

城

市

可吸入颗粒物

二氧化硫

二氧化氮

空气质量达到及好于二级的天数（天）

北

京

0.113

0.028

0.056

286

天

津

0.093

0.042

0.038

320

石

家庄

0.099

0.052

0.041

太

原

0.084

0.064

0.023

308

呼和浩特

0.076

0.054

0.039

347

沈阳

0.096

0.059

0.033

332

长春

0.091

0.026

0.043

345

哈尔滨

0.046

317

上海

0.08

0.029

0.051

337

南京

0.097

0.034

0.049

杭州

0.058

333

合肥

0.022

0.025

303

福州

0.069

0.009

0.032

360

南昌

0.088

济南

0.104

0.036

郑州

0.103

0.047

318

武汉

0.100

306

长沙

0.083

0.04

341

广州

南宁

0.073

351

海口

0.008

0.016

365

重庆

0.031

324

成都

322

贵阳

0.079

0.030

349

昆明

0.065

0.037

0.044

拉萨

0.040

364

西安

0.118

305

兰州

0.138

0.048

244

西宁

0.105

316

银川

0.095

乌鲁木齐

0.132

0.068

276

摘编自《中国区域经济统计年鉴2012》

（二）聚类结果及分析

聚类结果：

树图1

CASE

05101520

Label

Miim+

1NU111*

杭州

11-+

银川

30-+

沈阳

6-++

本文是按二级以上天数及所占比重作为衡量标准对各个城市空气质量做聚类分析。

明显可见全

国31个主要城市被分为四类，分类结果见树图1。

各类所包含的省市自治区、直辖市如下：

第一类有3个城市，其中包括北京、兰州、乌鲁木齐；

第二类有13个城市，其中包括哈尔滨、天津、太原、西安、石家庄、济南、郑州、合肥、南京、武汉、西宁、成都、重庆；

第三类有10个城市，其中包括银川、沈阳、长春、贵阳、呼和浩特、南昌、杭州、长沙、南宁、上海；

第四类有5个城市，其中包括福州、广州、海口、昆明、拉萨。

根据《环境空气质量标准》（GB3095-1996）规定二类区即二级标准为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。

我国31个主要城市都已经达到二级标准，

但不同的是达到二级标准的天数各不相同。

可以看出：

第一类的三个城市明显是达到二级标准天数及所占比重最少的。

这主要归因于其特殊的城市职能和地理位置，工业发展比较快，工业企业比较多，而且人口密度过大，又容易受西北沙尘暴袭击。

诸多因素影响导致空气质量严重恶劣，是重点治理对象。

第二类的十三个城市居于中等。

主要区域为城镇规划确定的居民区、商业区交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区；

也相对存在一些不足之处，有待个相关部门的进一步调查及相关

对策治理。

第三类的十个城市与其他大城市相比处于中中上等水平。

与空气质量较好的城市相比，I级天

数较少，III级天数较多，仍存在着不少差距。

但是上海是进步最大的一个城市。

其中上海市政府加大力度控制大气污染源排放和建设城市绿地是促进城区空气质量变好的重要原因。

这是其他城市应该学习和借鉴的。

重点是分到第四类的五个城市，其中昆明、海口二级以上天数所占比重达到100%

是中国空气最好的城市。

其余三个相对前三类也有明显优势。

主要区域为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区。

三、对各城市空气质量的主成分分析

（一）衡量空气质量好坏的指标

影响空气质量的因素有很多，本方法选取可吸入颗粒物（因子1），二氧化氮（因子2），二氧

化硫（因子3），湿度（因子4），温度（因子5）等五个因素。

数据如下：

表二

城市

可吸入颗粒

年平均湿度（%

年平均气温（°

C）

北京

13.4

天津

12.9

石家庄

14.2

太原

10.8

7.9

7.7

5.9

5.2

0.080

16.9

16.1

17.2

16.3

20.2

18.4

14.1

15.1

17.9

21.4

20.7

23.3

18.8

15.9

14.0

15.5

9.4

5.7

9.9

7.3

（二）共线性诊断

选取的指标具有不同的量纲和量纲单位，对选中指标进行标准化处理，使其无量纲化，从而可以得到相同的协方差矩阵或相关矩阵。

由下表可知，VIF都大于1，则上述5个变量之间存在多重共线性，在下面的建模中首先要运用

提取主成分的方法消除这种共线性。

表三

系数a

模型

非标准化系数

标准系数

试用版

共线性统计量

标准误差

Sig.

容差

VIF

（常量）

407.418

17.766

22.933

.000

可吸入颗粒物

-1217.042

139.740

-.963

-8.709

.540

1.851

（PM10）

二氧化硫（SO2）

120.031

177.371

.070

.677

.505

.621

1.610

二氧化氮（NO2）

117.130

217.213

.051

.539

.594

.748

1.337

年平均湿度

.390

.261

.157

1.494

.148

.599

1.669

年平均气温

-.261

.650

-.047

-.402

.691

.475

2.107

（三）提取主成分

根据所述原理，将标准后的样本数据输入spss软件进行主成分分析，并取特征值为大于1,得

到累计贡献大于85%勺主成分，结果如图：

表四

解释的总方差

成分

初始特征值合计

方差的%

累积的%

提取平方和载入合计方差的%

2.328

46.566

1.362

27.235

73.801

.588

11.769

85.570

.422

8.443

94.014

.299

5.986

100.000

表五成份矩阵

.779

.379

.122

.787

.163

.432

.445

.707

-.516

-.549

.692

.346

-.776

.461

.020

用这三个因子代替原来的5个变量可以概括全部信息的85.570%。

说明前三个主成分代表原来

的五个指标评价城市空气质量已经有足够的把握。

因此，描述空气质量，可以用这三个因子。

经过spss分析最终得出综合主成分得分（表五），它反应了各样本的综合水平。

表六

成分得分系数矩阵

成份

.335

.278

.208

.338

.120

.734

.191

.519

-.877

-.236

.508

-.333

.339

.034

从而得到主成分方程：

一=0.335勻+0.338错误！

未找到引用源。

+0.191错误！

-0.236错误！

未

[=0.278衍+0.120错误！

+0.519错误！

+0.508错误！

找到引用源。

+0.339错误！

；

（2）

[=0.208衍+0.734错误！

-0.877错误！

+0.588错误！

+0.034错误！

（3）

在上表中可以看出：

在第一和第三主成分上，二氧化硫的得分最高，这说明二氧化硫成为我国主要城市空气污染的主要污染源，这在一定程度上说明汽车尾气，工厂废气带来的危害。

在第二主成分上，二氧化氮的得分最高，表明二氧化氮也能够影响空气的质量。

（四）建立回归模型

为了使各主成分影响指标更加明显，再对数据进行回归分析，用城市空气质量达到及好于二级

的天数作为因变量y对前三个主成份掾I、[、【做普通最小二乘回归，

mgm?

C2mfeCs（4）

表七

非标准化

标准化

r试用版

常量

326.806

3.378

96.757

REGRfactorscore1for

analysis1

-19.820

3.433

-0.722

-5.773

REGRfactorscore2for

-6.353

-0.231

-1.850

.075

REGRfactorscore

3for

-1.656

-0.060

-0.482

.634

得到标准化后的主成份回归的回归方程：

（5）

还原后的标准化的主成份回归方程为：

y--0.319^-0.316x2-0.205x30.018x40.16x5（6）

表八

标准误

差

REGRfactorscore1

-.722

foranalysis1

REGRfactorscore2

-.231

REGRfactorscore3

-.060

-.482

得到未标准化的主成份回归的回归方程：

y=326.806-19.820C|-6.353c2-1.65603（7）

还原后的未标准化的主成份回归方程为：

y=326.806-8.749%-8.671x2-5.631x30.476%3.889x（8）

（五）结果分析及综合评价

由方程（6）可知，可吸收颗粒物的系数最大，它对空气质量好坏的影响最大；

二氧化硫次之；

空气湿度的影响最小。

具体分析为：

可吸收颗粒物每增加1%空气质量达到及好于二级的天数就会

减少0.319%。

二氧化硫每增加1%空气质量达到及好于二级的天数就会减少0.316%。

二氧化氮每

增加1%空气质量达到及好于二级的天数就会减少0.205%。

空气湿度每增加1%空气质量达到及

好于二级的天数就会增加0.018%。

气温每增加1%空气质量达到及好于二级的天数就会增加0.16%。

由方程（8）知，各回归系数的实际意义为：

+=-8.749表示，在二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、年平均湿度、年平均气温不变的条件下，可

吸收颗粒物（PM10每增加1毫克/立方米，空气质量达到及好于二级的天数平均就会减少8.749天。

%=-8.671表示，在可吸收颗粒物（PM10、二氧化氮（NO2、年平均湿度、年平均气温不变的条件下，二氧化硫（SO2每增加1毫克/立方米，空气质量达到及好于二级的天数平均就会减少8.671

天。

3=-5.631表示，在可吸收颗粒物（PM10、二氧化硫（SO2）、年平均湿度、年平均气温不变的条件

下，二氧化氮（NO2）每增加1毫克/立方米，空气质量到达及好于二级的天数平均就会减少5.631天。

■4=0.476表示，在可吸收颗粒物（PM10、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、年平均气温不变的条

件下，年平均湿度每增加1%空气质量达到及好于二级的天数平均就会增加0.476天。

：

5=3.889表示，在可吸收颗粒物（PM10、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、年平均湿度不变的条

件下，年平均气温每增加1摄氏度，空气质量达到及好于二级的天数平均就会增加3.889天。

由以上结果可知，影响空气质量的最主要因素是可吸收颗粒物（PM10，其次是二氧化硫（SO2，

第三是气温。

想要改善城市空气质量，首先从这三个方面下手。

四、结论与对策建议

（一）主要结论

纵观影响我国城市空气质量的这几个因素，我们可以判断出我国空气的污染源主要有三种：

生活污染源，工业污染源以及交通污染源。

1、生活污染源：

城市居民、机关和服务性行业，由于烧饭、取暖、沐浴等生活上的需要，燃烧矿物燃料，向大气排放煤烟、油烟、废气等造成大气污染；

城市生活垃圾在堆放过程中厌氧分解排出的二次污染物和垃圾焚烧过程产生的废气。

2、工业污染源：

随着经济的迅猛发展，各类工厂迅速增加，而大气污染的来源也迅速增多，成了我国大气污染的重要来源。

主要包括燃料燃烧排放的污染物以及工艺生产过程中排放的废气（如化工厂向大气排放的具有刺激性、腐蚀性、异味和恶臭的有机和无机气体；

炼焦厂排放的酚、苯、烃类和化纤厂排放的氨、二硫化碳、甲醇、丙酮等有毒有害物质）以及生产过程中排放的各类金属和非金属粉尘。

由于工业企业的性质、规模、工艺过程、原料和产品等种类不同，对大气污染的程度也不同。

如：

由火力发电厂、钢铁厂、化工厂及农药厂、造纸厂等各种工矿企业在生产过程中排放出来的烟气，含有烟尘、硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳及碳黑、卤素化合物等有害物质。

3、交通污染源;

：

经济发展离不开交通，交通业的迅猛发展带来的大气污染也是主要来源之一。

飞

机、汽车、船舶排出的尾气中含NON02二氧化硫、碳氢化合物（HC）、CO铅氧化物、苯并（a）芘、

多环芳烃等大气污染物。

而且由于汽车汽缸结构不好，燃烧不完全，以及使用汽油抗爆剂四乙基铅[Pb（C2H5）4等，在燃烧排放的尾气中，还含有大量污染气体。

（二）对策与建议根据我国国情要解决空气污染问题，必须加大执法力度，彻底改变“有法不依，执法不严”的状况，提高生产技术水平，控制污染源，在旧城改建和新建城市规划时，合理布局工业企业。

合理规划城市绿地，提高城市绿化水平。

控制大气污染源是治理大气污染的关键，合理工业布局重在防，而生物措施，搞好城市绿化是防治结合。

三者应并重，不可偏废。

1、控制污染源，加强大气检测．大众媒体监督在控制污染源方面，首先应加强检测预报工作，进行公众舆论监督。

城市的空气质量像天气预报一样，天天预报。

一是唤醒全民对生命之气大气质量的关注

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