基于多元線性回歸模型的承德市霾污染天氣狀況分析

郝春蕾

摘要：以2014年-2017年承德市環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)為基礎(chǔ)，使用spss軟件，利用多元線性回歸模型對(duì)承德市霾污染狀態(tài)下空氣監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行分析，并且對(duì)季節(jié)、天氣因素以及周邊環(huán)境對(duì)空氣質(zhì)量的影響進(jìn)行了量化分析，為下一步城市環(huán)境治理規(guī)劃的制定提供指導(dǎo)和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：空氣污染；多元線性回歸模型；相關(guān)性分析

一、概述

2014年以來我國華北地區(qū)霧霾天氣現(xiàn)象持續(xù)增多，承德緊鄰北京，作為歷史文化旅游名城，擁有得天獨(dú)厚的自然和歷史資源，同時(shí)作為京津冀水源涵養(yǎng)功能區(qū)，生態(tài)保護(hù)與環(huán)境治理的壓力巨大。本文以2014年一2017年承德市環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)霾污染狀態(tài)下的空氣質(zhì)量狀況進(jìn)行量化分析，并對(duì)季節(jié)、天氣對(duì)承德地區(qū)霾污染發(fā)生的影響以及與周邊城市的空氣質(zhì)量相關(guān)性進(jìn)行分析，為下一步的城市環(huán)境治理規(guī)劃的制定提供指導(dǎo)和依據(jù)。

二、監(jiān)測指標(biāo)的相關(guān)與獨(dú)立性定量分析

第一步，運(yùn)用相關(guān)分析模型，對(duì)5個(gè)基本監(jiān)測指標(biāo)（二氧化硫S02、二氧化氮N02、可吸入顆粒物PM10、細(xì)顆粒物PM2.5和一氧化碳c0等5項(xiàng)）進(jìn)行兩兩相關(guān)性分析，得到Pearson相關(guān)系數(shù)，根據(jù)相關(guān)程度判斷相關(guān)性及其關(guān)系。f見表1）

第二步，由于PM 2.5對(duì)空氣質(zhì)量影響最嚴(yán)重，運(yùn)用sPss中偏相關(guān)模型控制變量對(duì)PM 2.5與其他4項(xiàng)指標(biāo)分別進(jìn)行相關(guān)性分析，得出PM2.5與其余4項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)程度。（見表2）

由上表可知除PM2.5與PM10為高度相關(guān)以外，其余各檢測指標(biāo)之間均呈正相關(guān)且為顯著相關(guān)。CO與NO，相關(guān)性系數(shù)大致相同，這是因?yàn)樗鼈兌紒碓从谌剂?、燃油、生物質(zhì)燃燒、工業(yè)生產(chǎn)、化肥使用、揚(yáng)塵等人類生產(chǎn)生活活動(dòng)。

由于PM2.5與其他指標(biāo)相關(guān)程度明顯較高，接下來我們對(duì)它進(jìn)行進(jìn)一步偏相關(guān)分析。對(duì)于PM2.5與其他4項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系，我們用偏相關(guān)模型對(duì)其進(jìn)行控制變量分析，得出PM2.5與其余4項(xiàng)指標(biāo)的偏相關(guān)程度。f見表3）

由上表可知PM2.5與PM10顯著相關(guān)，與C0低度相關(guān)，與N0和S0微弱相關(guān)。

第三步，建立多元線性回歸模型，利用以上分析結(jié)果，通過SPSS建立PM2.5與PM10，C0的線性回歸模型，得到回歸方程：

y=-13.767+0.5 73x+26.304x

其中：R=0.808，說明多元線性回歸擬合度較好。

三、季節(jié)與天氣因素對(duì)空氣質(zhì)量的影響

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以看出春夏秋冬四季中霧霾污染所占比例分別為：11.96%，2.61%，16.00%，21.23%，說明霧霾天氣的出現(xiàn)具有明顯的季節(jié)性特征，結(jié)合承德地區(qū)氣候特點(diǎn)及實(shí)際情況很容易得出相應(yīng)結(jié)論：冬季冷空氣活動(dòng)較強(qiáng)，揚(yáng)塵較多，導(dǎo)致各項(xiàng)空氣質(zhì)量檢測指標(biāo)較高；春季適逢春節(jié)，禁止燃放鞭炮，工廠停工，車輛減少，人員戶外活動(dòng)較少等因素，使得空氣質(zhì)量轉(zhuǎn)好；夏季霧霾污染最輕，因?yàn)槌械碌貐^(qū)夏季降水量大，雨水沖刷所致；秋季各項(xiàng)空氣質(zhì)量檢測指標(biāo)大幅上升，因?yàn)榭諝庵杏写罅康奈廴疚锢鄯e，且冬季前期降水較少不利于污染物的擴(kuò)散。

為說明天氣狀況與空氣質(zhì)量的關(guān)系，需要先對(duì)天氣狀況進(jìn)行量化，再對(duì)量化后的天氣狀況數(shù)據(jù)與空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到回歸方程：

y=2.610+0.961x

其中，x表示質(zhì)量等級(jí)， y表示天氣狀況。

（見表4）

經(jīng)分析討論，雨季的降水和秋冬季節(jié)的大風(fēng)天氣會(huì)使空氣得到凈化，使空氣質(zhì)量提升，而陰、雪霧等不利于污染物擴(kuò)散的氣候，會(huì)使空氣質(zhì)量大幅下降甚至出現(xiàn)霧霾天氣。

四、周邊環(huán)境對(duì)承德市空氣質(zhì)量的影響分析

承德市的地理位置獨(dú)特，地近北京，背靠蒙遼，省內(nèi)與秦皇島、唐山兩個(gè)沿海城市以及張家口市相鄰。由于承德市本身重工業(yè)及污染嚴(yán)重企業(yè)較少，而周邊北京與唐山都是空氣污染嚴(yán)重城市，因此研究周邊城市對(duì)于承德市霧霾產(chǎn)生的影響具有重大意義。僅以北京市為例，分析承德市AQI指數(shù)與北京市AQI指數(shù)的關(guān)系。對(duì)兩地空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，可以計(jì)算出承德市AQI指數(shù)與北京市AQI指數(shù)是正相關(guān)的，相關(guān)性系數(shù)為0.844，即北京市AQI指數(shù)的高低會(huì)直接影響承德市AQI指數(shù)的高低。（見表5）

五、建議和措施

承德市霾污染狀況呈現(xiàn)較強(qiáng)的時(shí)空性，秋冬季較為嚴(yán)重，夏季空氣質(zhì)量好，與周邊城市空氣質(zhì)量正相關(guān)，易受周邊環(huán)境影響。多元線性回歸模型在一定程度上提供了環(huán)境污染變化的趨勢參考，可作為環(huán)境保護(hù)部門決策及評(píng)價(jià)政策實(shí)施效果的輔助方法。承德市地處山區(qū)，空氣不易流通，污染物不易擴(kuò)散，要想有效的治理霧霾，應(yīng)著力從內(nèi)部采取相關(guān)措施，例如加強(qiáng)城建施工管理，減少揚(yáng)塵污染，控制污染物排放與機(jī)動(dòng)車尾氣排放，推廣使用清潔能源等，都可以在一定程度上消除霧霾天氣的出現(xiàn)改善空氣質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]金江強(qiáng)等.改進(jìn)多元回歸分析在空氣質(zhì)量監(jiān)測的應(yīng)用[J].杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，36（1）：4145.

[2]張燕杰.哈爾濱市AQI與空氣污染物的相關(guān)分析研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2017，42（2），74-76.