城市空氣污染數(shù)據(jù)的真實性判別及分析

章寶寧 魏玉欣

摘要：本文根據(jù)所搜集相關(guān)空氣質(zhì)量和氣候數(shù)據(jù)，我們主要根據(jù)主成分分析法并結(jié)合高斯擴展模型針對污染源參數(shù)，氣象因子，監(jiān)測點參數(shù)，及污染要素問的關(guān)系進行分析，通過方程求解、曲線擬合和線性回歸算法，利用數(shù)學(xué)軟件MATLAB進行編程計算，同時模型考慮了關(guān)于污染物之間的相關(guān)性、污染物變化的連續(xù)性，在時間、空間、地域和氣候等各層次上進行對比，來分析空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的真實性及其類型和原因。同時為了解決個別指標(biāo)超標(biāo)對模型貢獻(xiàn)不明顯的缺陷，在用主成分分析法分析后，引入了對個別指標(biāo)分析的方法，由此可初步判斷數(shù)據(jù)不真實類型是其主成分污染濃度不真實，因為最新出臺的《環(huán)境空氣質(zhì)量法》數(shù)據(jù)指標(biāo)過高，一些主要污染來源無法達(dá)到政策造成的造假現(xiàn)象。最后我們還進行了靈敏度分析和誤差分析，根據(jù)模型建立及數(shù)據(jù)收集資源條件限制，我們不排除數(shù)據(jù)分析所得出的結(jié)論存在一定的誤差。

關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量分析：空氣污染物分析：綜合評價：主成分分析法：數(shù)據(jù)擬合

一、環(huán)境問題

空氣質(zhì)量問題始終是政府、環(huán)境部門和全國人民關(guān)注的熱點問題。2016年的兩會上，政府工作報告中提出今后五年地級市及以上城市空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)比例超過80%。在十三五規(guī)劃草案里增加了環(huán)境質(zhì)量的考核指標(biāo)，對環(huán)境質(zhì)量的指標(biāo)考核更加全面、更加完善；和老百姓息息相關(guān)，切身利益更加貼近、更加結(jié)合。優(yōu)良天數(shù)比例指的是區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)空氣質(zhì)量優(yōu)良以上的監(jiān)測天數(shù)占全年監(jiān)測總天數(shù)的比例、然而，由于各種客觀原因，會使所采集到的數(shù)據(jù)序列體現(xiàn)出一定的異?，F(xiàn)象。

二、城市空氣污染物分析

研究城市防治問題，采用大氣污染的經(jīng)典高斯擴展模型，結(jié)合氣象因素對污染物濃度的影響，分別估算由污染源排放所造成的的大氣污染物S02、N02、CO、O、PM2.5、PM10的濃度值。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，分析各污染物之間的數(shù)量關(guān)系，建立模糊評價矩陣，最終劃分京津冀，長三角和珠三角的大氣污染等級。同時利用污染物主成分分析法，確定京津冀，長三角和珠三角在2015年下環(huán)境空氣質(zhì)量是否符合《環(huán)境空氣質(zhì)量評估標(biāo)準(zhǔn)》。通過查找到的數(shù)據(jù)得到京津冀。長三角和珠三角每處六個監(jiān)測點共十八處監(jiān)測點檢測到的空氣污染指數(shù)，由此可對京津冀、長三角和珠三角的空氣污染程度進行排序和分類。可根據(jù)高斯擴展模型來處理AQI數(shù)據(jù)中的污染物顆粒物含量，來做京津冀、長三角和珠三角間的污染物之間相關(guān)關(guān)系和連續(xù)性變化關(guān)系。

三、對人體健康的影響

根據(jù)空氣污染指數(shù)的模型，通過綜合考慮空氣質(zhì)量狀況對人體的影響，再根據(jù)每個空氣質(zhì)量級別所占的AQI范圍，我們將原定的空氣質(zhì)量級別I和II（空氣質(zhì)量狀況為“優(yōu)”和“良”）合并占一份；將原定的空氣質(zhì)量級別Ⅲ和Ⅳ（空氣質(zhì)量狀況為“普通”和“不佳”）合并占2份；將原定的空氣質(zhì)V（空氣質(zhì)量狀況為“差”）占1份。對于該城而言，AQI最大值為192，最小值為76，將他們的差值分成4份，每份為29，從而我們可以定義該城市的空氣質(zhì)量級別。

四、空氣污染數(shù)據(jù)的人造誘因

為了激勵城市政府重視空氣污染治理，地方官員的政績考核中往往包括諸如“藍(lán)天數(shù)”這樣的指標(biāo)，即全年空氣污染指數(shù)低于100點的天數(shù)。比如環(huán)保部開發(fā)的“城考”體系，規(guī)定環(huán)保重點城市全年85%的天數(shù)必須達(dá)到藍(lán)天標(biāo)準(zhǔn)。分析發(fā)現(xiàn)，大約半數(shù)城市存在修改PM10污染濃度的嫌疑。但是二氧化硫和二氧化氮的數(shù)據(jù)修改并不明顯。由于PM10是中國多數(shù)城市無法達(dá)到藍(lán)天標(biāo)準(zhǔn)的誘因，因此在這個指標(biāo)有所動作不足為奇

五、結(jié)論

反映一個地區(qū)空氣污染程度不僅看綜合因素，對于某個指標(biāo)超標(biāo)，我們還需單獨分析單個指標(biāo)的歸屬。即先用主成分分析法對所有數(shù)據(jù)進行分析，得出一般結(jié)論，然后觀察比較某些異常的指標(biāo)數(shù)據(jù)，采用標(biāo)準(zhǔn)法分析，取程度歸屬最嚴(yán)重的的值作為最終評價指標(biāo)。