福建省空气质量状况及碳排放影响因素的统计建模分析.docx

1、福建省空气质量状况及碳排放影响因素的统计建模分析XX省空气质量状猊及碳排放影喑因素的统廿建模分斯XX大学黄河、郭媛、苏毅摘要2关建词2一、 引言3二、 我国主要城市空气质量的聚类分桥41、 相关背景42、 系统聚类分林5三、 XX省空气质量分林以XX市为例91、 相关背景92、 XX市历年空气污染指数的简单描述牲分林93、 空气号染指数变化首势描述114、 空气质量级别分林14四、 XX省碳排放情况的描述性统廿分析16k相关背景162、XX省碳排放情况的统计分桥18五、 基于因子分林法的XX省碳并放的影响因素分桥21九建渎和总结26参考文it 28XX省空气质量状况及碳排放影响因素的筑廿建模分

2、林摘要：近年来，XX省推出建按海西城市，建扱节能坏保域市的政策，积检响应 了国家“十一五”規刘的“低碳”目标。为此，我fj通放描述性分析、聚类分 桥、因子分析等竦廿分桥方法，深入探宦XX市空气质量状况、XX省的碳排放情 况及XX省碳排放的影“因素等，最后我们探入制析产生这些结捻的原因以及提 出可行性建蚁。本文致力于对XX省整体坏境悄况的一个了解和对“低碳”的宜 传，it XX t能在建按和ig海西城市中更好堆发展。本文的数据主要来潼于XX 省统it局和XX省坏境保护同。关建词：XX空气质量低碳筑廿模塑建放Fujian Provinces Air QualityAndCarbon emissio

3、nfactorsofStatistical modelinganalysisAbstract： In recent years, FujianProvince, launched construction of Hercynian city, the citys policy of building energy saving, positive response to the national Eleventh Five-Year Plan of low carbon* target. To this end, we describe the analysis, cluster analys

4、is, factor analysis and other statistical analysis methods to study the air quality in Fuzhou, Fujian Province, Fujian Province, carbon emissions and the impact of carbon emission factors, and finally generate our in-depth analysis of these reasons and conclusions put forward feasible suggestions. T

5、his paper is mitted to the overall environmental situation of FujianProvince, one of understanding and the low carbon propaganda, so Fujian Hereynian in building a harmonious development of the city better. This data es mainly from the FujianProvince and Fujian Province Environmental Protection Bure

6、au of Statistics.Key Words: FujianAir Qualitylow-carbonStatistical modelsuggestion、引言为了改善坏境空气质量，肪止生态破坏，创造渭洁适宜的坏境，保护人体健 康，根据中国坏境保护法規的要求，为掌价空气质量状猊和污染变化體势, 部分城市坏境质量监测系统对国家空气质量标准中规定的几种常见污染物开始 行网行监測。空气质量日报就是每日的空气质量评价，以空气污染指数的表征 形式向公众公布。空气污染指数(Air pollution Index,简 API)就是将常规监测的几种空气污染 物浓度简化成为单一的做念性指数值形武，并分

7、级表征空气污染程度和空气质量 状况，适合干表示城市的短期空气质量状况和变化旌势。空气污染的西染物有： 烟尘、总悬淨報粒物、可吸人悬浮顆粒物(浮尘)、二氧化氮、二氧化砸、一氧 化碳、臭氧、挥发性有机化合物等等。XX省位于东南沿海一带，和XX隔海相望，陆地平面形状似一斜长方形， 东西最大间距约480干米，南北最大同距约530干米；大甜分超中亚热带， 闽东南部分地区扬南亚热带；土地总面枳12.4 JJ平方干米，海域面枳13.6 牙平方干米。XX现致力于建设海西城市，其发展备受关注。一个城市的发展, 坏境很重要，坏境与人们的生活息息相关，因此，我们通过这次分桥，想要了解 XX省最近几年的空气质量状况。

8、因为空气质量中有一顶指标二氧化碳排放，但 是在“十一五”之前，迪顶指标没有被明晞提出作为参照标谁，因此，找们在分 桥XX省XX市的空气质量时就没有考虑这顶指标，但是，“十一五”后，这顶 指标被列人了考察空气质量的XKL因此，我们2进一步分Sixx省的碳排故量 是否达到其06年提岀的节能减排的预定目标，然后再以“低碳”为标准，了解 XX省的碳排赦是否是全国的低碳地区。据悉,2010年XX省城市坏境空气质量仍保持优、良水平，23个城市空气m 量沟达到或优干国家坏境空气质量二级标准，这标城市的比例为100%。XX省的 在治理丙染上的力度是明显加强了,下面我们通过定性与定量的方法对XX省的 空气质量状

9、况和其碳排朋状况进行描述。二、我国主要城市空气质量的聚类分林1、相关背景通il下面的聚类分析聚类，我们要得出全国31个主要的大城市（不包含港 澳台）的空气质量悄况，然后將空气质量相近的城市IH为一类，最终来实现对不 同类的城市的分析。找们选取找们的省会XX和全国各大城市的空气庾量状况进 行比较，了解XX市的空气质量在全国的分类悄况，以此来了解XX市的空气质 量状况在全国所处的位置。主要参考指标是可吸入颗粒物、二氧化砸和二氧化氮。 系筑聚类开始将n个样品（或变量）各自成为一类，然后找出性质最接近的两f 类何嫌朋个应一个新类，廿算在新的类别划分卞各类之间的距离，再将性质最接 近的两类合并，直到所有

10、聚成一类为止。2s系统聚类分林表一 聚类过程表Agglomeration Schedule（聚类过程表）Stage （聚类 步n 号）Cluster bined （合并）Coefficients （JEHW 度 值）Stage Cluster First Appears （复聚类首次出现的步JI ft）Next Stage （下阶段序 号）Cluster 1Cluster 2Cluster 1Cluster 21817.0360032222.1120063811.13910134718.15800125514.1770017626.17820147123.22000138919.2830015

11、91627.3580014102126.372002511330.385001712710.43440181318.603732014216.667691915925.7048018161529.992002317351.0941151918791.22012152019231.30914172220171.6371318242113202.2990025222242.437190242312152.6250162624122.8362022272513213.2912110292612284.47223027271125.20324262828147.230270292911310.7272

12、825303013119.4752900上表列出了观測量或类合并的洋细步stage加时,即第一步聚类为例， 将观測量8( Clusterl )fll17( Cluster2 )聚类合并，其中，距离测量系数(Coefficients ) 是0.035,逆个类的下一次聚类合并(Next Stage ),将出现在步骤3,其中，Stage Cluster First Appears (夏聚类首次出现的步骤数)下的Clusterl flCluster2为0时表 示非类的合并,若不为0时,表示某个类，且显示的数据就是生成複类的那个步 骤数。比如,Stage为1 时，Stage Cluster First

13、Appears 下的 Clusterl fOCIuster2ft 为0, 说明就步的聚类属于非类的聚类,它是两个观測量的聚类,这两个合并的观测量 形成的类將出规在第三步的聚类。以上的聚类过程是洋细的聚类过程，说明8 (XX )和17 (XX)这两个城市的 空气污染悄况比较接近，其指标的距离最接近，可以將它1旧为一类，然后在第 3步骤中,fl11 (XX) 0到这一类来，如此往复,可以将31个城市部进行归类。表二聚类分林结果表Cluster Membership （JR 类分折结果聚）Case (个案一一城市)3 ClustersCase3 Clusters1:北京117:武汉12:天津118:

14、长13:石1E庄119：T州14:太原120:南2；25:呼和浩特121:西口26： it122: f17:长春123: 都18：n& 尔滨124:贵R119：上125：昆明110：南 京126:竝 萨211:tt州127:西安112:合 肥12&兰州113:fg卅229:西114:南昌130:银川115:济南131：乌鲁木齐316:X1上表显示了聚类分折结果表，可以看到聚类结果分为以下三类。第一类：、XX、XX、XX、呼和浩将、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XX、XXfIIXX；第二类：XX、XX、XX和XX；第三

15、类：乌鲁木齐。可以发现，XX、XX、XX和XXI月为第二类,逹些城市葡是在我国的南册,第三类城市乌鲁木齐迪是西北地区的城市，自己一类可以看岀西北地区的空气质量确实和沿海等地的空气质量有很大的差异。上图M形图可以很直观地看出整个聚类的il程，从图中，可以明显看到，每个城 市从单独一类到逐次合并，一直到全部合并成一大类，以合并距离10为例，在 迪个距离下可以将全国城市合并成三类。第一类可以看岀是一些重工业城市，因此，空气质量相对比较差，而第二类 城市为族游发展城市，由于交通运输頫繁，产生的尾气等会相应地影响送些城市 的气候，故而这些城市的空气质量较为相眦，第三类为比较落后的城市，由于M 则起步发展

16、，对坏境的污染也相刘较少，例ftoxx,作为海西建设的一个城市之 一，开始在最近几年内有很大的改进，族游和商业开始岀现苗头，其发展gisfn xx（在XX）、xx等城市相眦，因此其空气质量的悄况应该大致相似，故而田为 一类是比较合理的，至于乌鲁木齐iH为第皿类，很清楚的是西北的城市气候眼中 东部有天填之别，受人文、地理和坏境的影哨，於而其空气质量也会有很大的差 别。通过以上的聚类，我们可以看岀，xx市和XX、XX以员xx的空气质量状况 比较接近，而XX、XX和XX的城市污染都不很严重，说明XX市的整体空气质量状况还是不措的。1、相关背景要了解XX省的空气质量状况，我们考虑XX省设市多达九个，大

17、丿、县城更 是众名，因此，选择貝有代表性的省会城市XX进行分桥。据悉，XX市坏械局日 开新闻发布会，发布2010年XX市坏境状况公报。公报显示，2010年全市生 态坏境持续良好，坏境质量状况堆续保持优良水平，城区空气咅染指数（API）平均 值为59,全年空气质量优良率达96.17%O 2010年XX市城区共出现轻怖染12 天，重污染2天，壬要污染物均为可吸人颗粒物。空气中二氧化确、二氧化氮和 可吸人颗粒物的沟值都达到国家坏境空气质量二级标准。按空气斥染算， XX市空气质量在全国31个省会城市和直曙市中排名第五。城区降水pH均值为 5.54,酸甬率为29.48%O2、XX市历年空气輻染指数的简单

18、描述性分林在做分析之前，我们收集T XX2005年到2011年6月份以来的日空气质量状 况的数据,运用鋭计知识，进行如下的描述性检验和探索性检验相结合的分析, 并目以下分桥是基干一些筑it表结合相关筑计图进行的分析。表三xx市历年斥染指数分析的简单的统廿量表Statistics （基本竦廿虽表）一吾染描敷22860NValid （有效值）Missing （失值）Mean （均值）56.72Std. Error of Mean （均值标矗溟）.803Median （中位敬）57.00Mode （众数）59Std. Deviation （标准差）38.396400-1.834*.93S-200-4

19、00-800-图2 XX市历年空气污染指数的箱塑图为了进一步初步了解空气污染指数数据的变化悄况，我们组绘制了箱型图。 从上图中可以看出中位数在60附近，整体上说数据还是分布较为集中，但还是 存在一定的异常值，使得数摇呈现右左偏状态，迪和表21中所得到的相关結论相舖相成。3空气活染指数变化着势描述福州帀污染指数变化分布散点图62.5D-55.0D-图3 XX市方染指数变化分布的散点图图2绘制的各年空气污染指数平均数的散虑图，从上图中可以看到从2005年 开始污染指数开始下降到达2008小幅上升后2下降，但到了 2010年年后Q开始呈 现大幅上降趣势，U2006年，空气坏境质量呈改善赶势。結合实际

20、悄况可以了解 到进人新世纪中国经济飞速发展，但此时的经济増长还是建立在大量破坏坏境的 基础上，到了2006年开始注恿到经济转型，使得整个中国大坏境更加注意到坏境, 减少丙染。同时XX的空气质量取得巨大的进步，jt flIXXiffl合国家政策有关，开 始走可持续发展谊胳，并于2006年岀台坏境保护专项行动法翎宣传方案，采 取多方措施使得工业发展对城市坏境的压力明显减小，主要厉染物排放总量持续 下降。2008年XX空气质量和2010年空气质量下降的原因，主要还是在干经济发展 11热,整个工业增加值比重增加，碳排量增加,至空气质量T Bo 2009年XX的经济开始受金融危HI影响，经济发展减速，工

21、业停产较名，空气质量提高至T2011 年的西染i是由于数据不全面，这里的空气质量测度的是XX16月XX 空气质量较差阶段，而导致平沟值的攀升。图4 XX市各月份号染指数均值的折线走势图图3根稠的是每年各月份空气号染指数的平均数所绘制的时间折线图。从上 图中同样也可以较为模刪的看出2005年至2010年XX空气质量的大致变化悄况，呈 现在一年内先上升后下降在上升的周期性发展趣势。图5 XX市空气号染指敷月份数据分布直方图从图4可以清I#的看到XX空气号染指数的月卅平均数般为平均,变比幅度不大，但在35月份空气质量较差，在79则小幅提高空气质量。主要原因是14月 特别是早晚时段，气SIK,静风頫率

22、高，大气层容易出现逆温层，污染物垂直输 送能力差,导致污染物堆枳，造成空气污染严重，但到了下降，xx受tffli射加 热明显,产生对流容易使地层污染物扩8L4、空气质量级别分析图6 XX市空气顾量级别的饼状图上图直观的给出2005年至2010年XX市空气质量级别的顒数分布表，可以看到 XX市的空气质量级别主要集中在II、I两部分。为了进一步更为详细的分折空气 质量级别分布，将XX质量级别顒数分布数据列于表23中。表五 XX市空气庾量级别頓数分布表空气H1S9IFrequencyPercentValid PercentCumulativePercentValid1546.36.36.3I8013

23、2.832.839.1II140557.657.696.7III783.23.299.9V2.1.1100.0Total2440100.0100.0从表五中可以看出XX市空气质量级别的众数是II,即良。这也可以大致代 表XX市U 2005年至2010年的空气质量狀况为优良。观察上表可以得到XX市 空气质量的优良累it率达到90.4%。逮个优良率较高，按天数算一年大槪有330 天左右达到良以上。表XXX市空气质量级别优良率统廿表2005200620072008200920102011优0.3418080.3305080.3757060.3248590.4237290.3728810.10452良

24、0.6073450.6214690.6271190.5847460.5649720.6129940.367232轻林染0.0480230.0621470.0141240.0282490.0338980.0367230.0141240.00282500.00282500.0028250.005650从表久可以大致看出在2005年到2007年XX市的空气质量级别优良率较好幅度不大。II T 2008年开始下降，到了 2011年XX市空气质量级别大致只有0.57,福艸I市污染情况比率分析图一年大做只有208天左右空气质量达到良以上。为了更为直现的观察数据变化， 将空气质量状况各年比率绘制在下图中。优

25、良轻微污染 重污染图7 XX市輻染悄况比率分林图从上图中可以看到毎年XX市重度西染、轻度污染、没有较大的变化，影响 整休悄况主要是空气质量状况中良和优的不同。可以看出2008年开始空气质量 整体较差，体现在良的天数急剧减少。通过对XX市的空气质量状况在“十一五”规则期间的变化悄况的分析，我们 发现XX市U2005年至2010年的空气质量状况为优良。空气污染的悄况在改善，并 且XX市的空气I量变化在图3中反映了周期性的变化。从这种周期性的变化我n 可以把握住一些规律，側如，U图中可以看岀XX市毎年4月和5月价的污染拒数都 较高。政用可以相应制定对这两f月价的治理政策，逆样能敞这到事半功倍的效 果

26、。据了解,XX市在2010年“整治XX排污企业，保障诽众健康”坏保专则询 中，重自开展重金屈污染企业专项整治，铁路、高速公路、国道、省道两侧黑烟 污染专顶整治，闽江、赦江、龙江干支流沿岸企业XX排污专顶执法检查等坏保专 顶执法行动。我1看到，XX市的空气质量从2009年全国省会排名第五到2010年全 国排名第四，XX市的空气西染悄况迪些年来确实在一些政策和行动下得到了控 制，但是，和国家标准来比,XX省还是有一定的差距，我们将在下文提出相应的 nJfitliiJo四、XX省碳排放情猊的描述性筑廿分林1、相关背景以上是关干XX省（以XX为例）的空气质量状况的分析。（0是在进人“十一五”时期，我国

27、将碳排故量作为ft!量空气状况的重要指标之一，这样加之考虑XX 省迪些年的碳排笊悄况，来对XX省的空气质量有更进一步的了解。“低碳经济”这个词最早见诸干2003年的英国能源白皮书我们能源的未来: 侨建低碳经济。“低碳经济”不Bfi地受到各国的重视，逐浙地成为一种经济模 式,其核心是在市场机制基础上，通过制度框架和政策措施的制定和创新，推动 提高能效技术、节约能源技术、可再生能源技术和温室气休减排技术的开发和运 用，促进社会经济朝向高能效、低能耗和低碳排放的模式转塑。在中国环境保护局中中国低碳经济年18发展报告(2011)的报告中，推 出了适合中国国悄的省域低碳经济竞争力指标体系，并对全国省市区

28、谨行排名,则分为“低碳地区”、“中碳地区”、“高碳地区”。下图为中国碳排量地域分布图。图8中国高碳、中碳、低碳堆域分布情抚图(注：深色代表高碳地区；浅色代表中碳地区；白色代表低碳地区。高、中、低碳地区是按照省域低碳经济竞争力丼名的相对効分。)由上图我们发现XX省屈于低碳地区。这原因在于XX省的森林Jg盖率和政府政策引导有关。根据全国森林资溫第七次连续清查測算显示，xx省的森林股盖率 最高，一个原因是xx省适合ffiWW山比较多，有“八山一水一分田”之林；另一个 原因是XX是集体林权制度改革的先行省份,早在2006年JKXX省就基本完成了“分 山到户”的主体改革，激发了广大林农的is林热悄。另一

29、原因在于政?大力发展节能工程。XX省政府曾公布的“十一五重点节能工程行动方案提出，“十一五” ( 2006-2010年)期间,全省万元地区生产总值能耗降低16%,即由去年的0. 94庵标准煤降至0. 79盹标准煤,重点行业主要产品单位能耗总It这到国内先进水平。2、XX省碳排放情抚的统廿分林II着经济的快速增长,xx省的能源消费量不斷上升，其中工业耗能占到七成。 由干受产业结构偏重、产品结构偏低、能源箱构不合理等因素影哨，我省能源消 耗量较大，能源利用效率较IK,二氧化碳排故量较大。近年来，甌着全面推进节 能降耗工作的开展和深人,全省的能源消耗结枸及利用效率均有了新的提高。以下是XX省筑计局公布的最新数据:表七况的年度数据表年份xx#K总虽(万吨)200