蘇州地區(qū)空氣質(zhì)量指數(shù)的統(tǒng)計分析

李 良

蘇州地區(qū)空氣質(zhì)量指數(shù)的統(tǒng)計分析

李 良

（蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 軟件與服務(wù)外包學(xué)院，江蘇 蘇州 215104）

為了對蘇州地區(qū)的空氣質(zhì)量進(jìn)行研究，以江蘇省環(huán)境保護(hù)廳公布的2020年1月初至2月中旬共計40天的數(shù)據(jù)作為樣本，將蘇州與江蘇其它城市進(jìn)行比較，從平均空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）、空氣質(zhì)量等級、首要污染物三個方面進(jìn)行排名，得出蘇州在江蘇省內(nèi)空氣質(zhì)量加權(quán)綜合排名情況，再利用SPSS統(tǒng)計軟件，采用多種統(tǒng)計方法對蘇州地區(qū)AQI的溫度、天氣類型、是否為周末等影響因素進(jìn)行分析，統(tǒng)計結(jié)果可以制定提升蘇州地區(qū)空氣質(zhì)量的方法和策略。

空氣質(zhì)量指數(shù)；均值檢驗(yàn)；方差分析；SPSS

近年來，隨著工業(yè)化的發(fā)展，人口不斷增加，城市排出的大量廢氣已經(jīng)對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量，危及人們的身體健康。

本文采集了江蘇省環(huán)境保護(hù)廳公布的72個監(jiān)測點(diǎn)自今年1月1日至2月9日共40天的數(shù)據(jù)，利用Excel和SPSS統(tǒng)計軟件，采用集中趨勢指標(biāo)、假設(shè)檢驗(yàn)、方差分析等多種統(tǒng)計方法，對蘇州地區(qū)的AQI進(jìn)行統(tǒng)計分析。

1 空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）簡介

從2002年11月16日起，長三角地區(qū)上海市與江蘇省13個城市、浙江省11個城市按照新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，同步試點(diǎn)發(fā)布AQI（空氣質(zhì)量指數(shù)）。與之前的API（空氣污染指數(shù)）相比，AQI將PM2.5（可入肺顆粒物）、臭氧、一氧化碳納入評價。此次試點(diǎn)發(fā)布AQI的空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)覆蓋范圍較廣，包括江蘇全部13個地級市的72個監(jiān)測點(diǎn)[1]。

AQI發(fā)布平臺以不同顏色表征空氣質(zhì)量的好壞，顏色越深，代表污染越嚴(yán)重。綠色表示AQI范圍為0-50，空氣質(zhì)量為優(yōu)；黃色表示AQI范圍為51-100，空氣質(zhì)量為良好；橙色表示AQI范圍為101-150，空氣質(zhì)量為輕度污染；紅色表示AQI范圍為151-200，空氣質(zhì)量為中度污染；紫色表示AQI范圍為201-300，空氣質(zhì)量為重度污染；褐紅色表示AQI范圍為300以上，空氣質(zhì)量為嚴(yán)重污染[2]。

2 蘇州地區(qū)AQI與江蘇省其他城市比較分析

江蘇省環(huán)境保護(hù)廳公布72個監(jiān)測點(diǎn)包括：南京9個、無錫8個、徐州7個、常州6個、蘇州8個、南通5個、連云港4個、淮安5個、鹽城4個、揚(yáng)州4個、鎮(zhèn)江4個、泰州4個、宿遷4個。江蘇環(huán)保廳每天都公布每一個監(jiān)測點(diǎn)的AQI數(shù)值及首要污染物，首要污染物包括：pm10、pm2.5、NO2、SO2、COO3等[3]。

2.1 平均AQI統(tǒng)計分析

本文將每個城市每天的多個監(jiān)測點(diǎn)的平均值作為這個城市當(dāng)天的AQI數(shù)值，計算江蘇地區(qū)13個城市40天的AQI平均值，以此來比較蘇州地區(qū)與其他城市AQI情況。13個城市的AQI排名情況如表1所示。

從表1可以看出，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)城市平均AQI較高，如蘇州、無錫、南京等城市排名較為靠后，作為2012年GDP排名第一的蘇州平均AQI排名只有第9名。因此，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時，也必須注意保護(hù)環(huán)境，不能以犧牲環(huán)境為代價發(fā)展經(jīng)濟(jì)。

表1 各城市平均AQI排名情況

2.2 空氣質(zhì)量等級統(tǒng)計分析

根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，空氣質(zhì)量分為6個等級，優(yōu)、良好、輕度污染、中度污染、重度污染、嚴(yán)重污染。前2個等級表示空氣質(zhì)量較好，而后面4個等級則表示受到污染。因此統(tǒng)計優(yōu)和良好的天數(shù)非常重要。表2統(tǒng)計了江蘇省13個城市40天的空氣質(zhì)量等級優(yōu)和良好的天數(shù)，及優(yōu)良率（優(yōu)和良好天數(shù)占統(tǒng)計天數(shù)的比例）的排名。

表2 各城市空氣質(zhì)量優(yōu)良率排名統(tǒng)計情況

注：1.當(dāng)優(yōu)良率相同時，優(yōu)先考慮優(yōu)的天數(shù)。2.如果所有指標(biāo)都相同，則平均AQI較低的排名靠前。

從表2可以看出，優(yōu)良率最高的是連云港，這與表1的平均AQI統(tǒng)計結(jié)果排名是一致的，都是連云港，說明連云港的空氣質(zhì)量最好。而沒有出現(xiàn)優(yōu)的城市有3個，蘇州也是其中的一個。蘇州地區(qū)出現(xiàn)優(yōu)和良好的天數(shù)合計為16天，優(yōu)良率為40%，排名第9。所以，蘇州地區(qū)的平均AQI不但排名靠后，而且與江蘇其它城市相比，優(yōu)良率的排名也較為靠后。

2.3 首要污染物統(tǒng)計分析

江蘇省環(huán)保廳每天不僅公布的13個城市的72個檢測點(diǎn)的AQI，而且也會公布首要污染物，包括：pm10、pm2.5、NO2、SO2、O3等。

13個城市40天的首要污染物的520個統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，pm10占8.27%，pm2.5占88.58%，NO2占1.38%，SO2占0.98%、O3占0.79%。從統(tǒng)計結(jié)果來看，所有城市40天中首要污染物出現(xiàn)次數(shù)最多的都是pm2.5，并且pm2.5占了首要污染物的絕大部分。

pm2.5是指粒徑在2.5微米以下的細(xì)顆粒物，直徑相當(dāng)于人類頭發(fā)的1/10大小，不易被阻擋。被吸入人體后會直接進(jìn)入支氣管后，容易引起哮喘、支氣管炎等多方面的疾病，對人體的危害極大，所以統(tǒng)計pm2.5為首要污染物天數(shù)比例的意義很大。13個城市首要污染物為pm2.5的天數(shù)占所有天數(shù)的比例及排名如表3所示，越低排名越靠前。

表3 各城市首要污染物為pm2.5排名情況

從表3可以看出，有5個城市低于全省平均比例88.58%，其余7個城市高于平均比例，其中，蘇州排名第7。

2.4 綜合排名

把前面三種方法平均AQI、空氣質(zhì)量等級和首要污染物排名統(tǒng)計按照40%、30%和30%的權(quán)重，得出最后的綜合排名。如蘇州的綜合排名計算方法為： 9×0.4+8×0.3+7×0.3=8.9。所有城市的結(jié)果如表4所示。

表4 各城市綜合排名情況

在綜合排名中，連云港排名第一 搖搖領(lǐng)先。蘇州排名第7，在13個城市中排名中等。

3 利用多種統(tǒng)計方法對蘇州地區(qū)AQI進(jìn)行統(tǒng)計分析

3.1 AQI與天氣的統(tǒng)計分析

（1）溫度與AQI的關(guān)系分析

為了研究溫度對于AQI是否有存在關(guān)系，采集了40天的最高溫度與最低溫度，將它們的平均值作為平均溫度，并計算平均溫度與AQI的相關(guān)系數(shù)。

根據(jù)SPSS統(tǒng)計軟件計算的結(jié)果顯示，平均溫度與AQI的相關(guān)系數(shù)為0.080，說明兩者之間幾乎沒有關(guān)系。

（2）天氣類型對于AQI的影響

一般來說，不同的天氣類型對于空氣是有影響的，但是這種影響是否顯著，就需要統(tǒng)計方法來分析。本文將利用方差分析來檢驗(yàn)三種天氣類型晴、雨、雪所對應(yīng)的AQI的平均值是否存在顯著性差異。

首先統(tǒng)計三種天氣類型的天數(shù)，并計算其所對應(yīng)的AQI的平均值。晴天出現(xiàn)了24天，平均AQI為149.58，雨天出現(xiàn)了11天，平均AQI為115.82，雪天出現(xiàn)了5天，平均AQI為89.80。

根據(jù)SPSS軟件的單因素ANOVA計算的結(jié)果，方差分析的顯著性概率值為0.035，如表5所示。

表5 不同天氣類型AQI平均值方差分析結(jié)果

由于sig<0.05，表明三種類型（晴、雨、雪）的AQI平均值存在顯著性差異。

3.2 AQI與周末的統(tǒng)計分析

根據(jù)相關(guān)研究，空氣質(zhì)量的重要影響因素之一就是機(jī)動車尾氣，而周末與非周末的機(jī)動車的流量是不同。經(jīng)計算，星期一到星期天的AQI平均值中，星期日的AQI平均值最低，為108.20，星期三的AQI平均值最高，為155.17，說明到了星期日，機(jī)動車的流量減少之后，AQI會有一定的降低。

本文將利用均值檢驗(yàn)來驗(yàn)證周末與非周末的AQI平均值是否存在顯著性差異。40天統(tǒng)計時間內(nèi)，共出現(xiàn)了周末11天，非周末29天，這樣就構(gòu)成了兩個樣本。經(jīng)計算，周末的AQI平均值為129.36，非周末的AQI平均值為134.14。根據(jù)SPSS軟件的獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)結(jié)果，均值檢驗(yàn)的顯著性概率值sig為0.808，如表6所示。

表6 是否周末AQI的均值檢驗(yàn)結(jié)果

由于sig>0.05，應(yīng)接受兩個樣本均值相同的原假設(shè)，即周末與非周末的AQI平均值沒有顯著性差異。

3.3 蘇州各個監(jiān)測點(diǎn)的統(tǒng)計分析

目前，蘇州共有8個監(jiān)測點(diǎn)，包括：上方山、南門、彩香、軋鋼廠、吳中區(qū)、蘇州新區(qū)、蘇州工業(yè)園區(qū)、相城區(qū)，40天8個監(jiān)測點(diǎn)的AQI平均值分別為：126.80、143.05、121.25、136.25、142.93、128.33、132.05、137.48。其中，最高的監(jiān)測點(diǎn)為吳中區(qū)，最低的監(jiān)測點(diǎn)為南門。

本文將利用方差分析來檢驗(yàn)8個監(jiān)測點(diǎn)AQI的平均值存在的差異是由于隨機(jī)抽樣引起的，還是由于監(jiān)測點(diǎn)的差異引起的。根據(jù)SPSS軟件的單因素ANOVA結(jié)果，顯著性概率值sig為0.598，如表7所示。

表7 各監(jiān)測點(diǎn)比較結(jié)果

結(jié)果顯示，8個監(jiān)測點(diǎn)的AQI平均值沒有顯著性差異，說明8個監(jiān)測點(diǎn)雖然分布在城市的不同位置，但是并不存在明顯偏高或明顯偏低的點(diǎn)。

4 總結(jié)

本文通過對40天蘇州及江蘇其它城市AQI的分析研究，得出蘇州在江蘇省空氣質(zhì)量的排名屬于中等水平，蘇州地區(qū)空氣質(zhì)量提升迫在眉睫，根據(jù)分析上述分析結(jié)果，可從以下幾個方面入手：（1）改變材料結(jié)構(gòu)（如使用清潔能源）從源頭上改變生活中使用煤炭帶來的大氣污染。（2）減少汽車尾氣的排放量或者排放方式，如對不符合排放標(biāo)準(zhǔn)的新車采取不準(zhǔn)出廠，鼓勵使用清潔能源型交通工具，推廣使用無鉛汽油、天然氣、電動汽車等燃料等。（3）減少煙囪除塵，將城市中的粉塵污染工廠搬遷至城外。

[1]邱堅.關(guān)于環(huán)境空氣新舊標(biāo)準(zhǔn)變化的探討[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報, 2012(4):41-44.

[2]宮小勇,朱曉梅.AQI在遼通市大氣環(huán)境質(zhì)量評價中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報,2010(3):63-64.

[3]李云禎,周平.成都市空氣質(zhì)量指數(shù)與霧霾的關(guān)系研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報,2016(11):1760- 1766.

[4]許自成.湘南煙區(qū)生態(tài)因素與烤煙質(zhì)量的綜合評價[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報,2008(1):226-2 34.

Statistical Analysis of Air Quality Index in Suzhou

Li Liang

（Suzhou Institute of Industrial Technology, Suzhou 215104 Jiangsu）

In order to study the air quality in Suzhou area, 40 days’ data from early January to mid-February in 2020 were collected as samples. By using relevant statistical software, the temperature, weather type and weekend influencing factors of air quality index in Suzhou area were analyzed by various statistical methods, and compared with other cities in Jiangsu Province. From the average air quality index (AQI), air quality grade and primary pollutants, the overall air quality ranking of Suzhou in Jiangsu Province is obtained.

Air quality index; Mean test; Analysis of variance; SPSS

2021-04-06

李 良，男, 江蘇蘇州人，講師。研究方向：數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

X51

A

1672-1047（2021）03-0081-04

10.3969/j.issn.1672-1047.2021.03.22

[責(zé)任編輯：王銀林]