2019年黔東南州環(huán)境空氣質(zhì)量聚類(lèi)分析

黔東南州環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 吳開(kāi)倡，歐陽(yáng)開(kāi)霞

大氣環(huán)境與人們生活息息相關(guān)，國(guó)家對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量高度重視。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者運(yùn)用SPSS軟件對(duì)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)進(jìn)行了相關(guān)研究。吳天慧[1]以二氧化硫、氮氧化物以及煙塵為污染因子，采用聚類(lèi)分析法對(duì)全國(guó)31個(gè)省市廢氣中的污染物排放情況進(jìn)行分類(lèi)，根據(jù)各地區(qū)污染物排放的等級(jí)提出改善我國(guó)大氣環(huán)境的若干建議。袁東等[2]對(duì)聚類(lèi)分析法在大氣監(jiān)測(cè)布點(diǎn)優(yōu)化和環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)等方面的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，提出該方法所得結(jié)論較傳統(tǒng)方法更為客觀和準(zhǔn)確。羅志偉等[3]運(yùn)用灰色聚類(lèi)法優(yōu)化了常德市大氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)位優(yōu)化，表明優(yōu)化后的大氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)位具有較好的代表性、可靠性，聚類(lèi)組別的科學(xué)劃分使得環(huán)境意義更加明晰。我們根據(jù)《2019年黔東南州環(huán)境狀況公報(bào)》的數(shù)據(jù)，采用SPSS統(tǒng)計(jì)對(duì)全州16個(gè)縣市空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度的年均值進(jìn)行聚類(lèi)分析，期望得到有價(jià)值的數(shù)據(jù)，為了解黔東南地區(qū)空氣質(zhì)量狀況提供參考和依據(jù)。

一、數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

依據(jù)《2019年黔東南州環(huán)境狀況公報(bào)》，全州16個(gè)縣市空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)列于表1。

表1 2019年環(huán)境空氣年均濃度統(tǒng)計(jì)表單位：CO為mg/m3，其它為μg/m3

以表1中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度的年均值為樣本，利用SPSS的聚類(lèi)分析功能對(duì)空氣中六種主要污染物情況進(jìn)行分類(lèi)。

二、結(jié)果與分析

（一）描述性統(tǒng)計(jì)分析

以各縣市空氣中SO2、NO2、PM10濃度為變量，作描述性統(tǒng)計(jì)分析。其結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 總體情況分析表

可見(jiàn)，SO2濃度在3μg/m3—17μg/m3之間、NO2濃度在 4μg/m3—17μg/m3之間、PM10濃度在27μg/m3—49μg/m3之間、PM2.5濃度在 15μg/m3—30μg/m3之間、CO濃度在 0.8mg/m3—1.6mg/m3之間、O3濃度在59μg/m3—119μg/m3之間。全州16個(gè)縣市環(huán)境空氣質(zhì)量總體處于良好水平，SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3年均值均達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。各縣市空氣中O3、PM10、PM2.5濃度之標(biāo)準(zhǔn)差稍大，反映出縣市之間O3、PM10、PM2.5濃度存在一定的差異。

（二）相關(guān)性分析

經(jīng)對(duì)16個(gè)縣市環(huán)境空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3年均值進(jìn)行單個(gè)樣本K-S檢驗(yàn)得知，SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3的Sig值分別為0.063、0.148、0.20、0.20、0.20、0.20，均大于 0.05，不服從正態(tài)分布。因此選擇Speaman相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行分析，其結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 Speaman等級(jí)相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果

由表3可以看出：在0.01水平（雙側(cè)）上，16個(gè)縣市環(huán)境空氣中PM10濃度與PM2.5濃度顯著相關(guān)；在0.05水平（雙側(cè)）上，16個(gè)縣市環(huán)境空氣中SO2濃度與NO2濃度顯著相關(guān)。

（三）聚類(lèi)分析

對(duì)全州16個(gè)縣市空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度年均值進(jìn)行分類(lèi)，SPSS軟件操作：分析→分類(lèi)→系統(tǒng)聚類(lèi)，將 SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3點(diǎn)擊到變量框，將縣市放入標(biāo)注個(gè)案框，在繪圖中選擇譜系圖，在方法中選擇組之間鏈接、平方E，提交運(yùn)行。得到使用平均連結(jié)的結(jié)樹(shù)狀圖。

圖1 聚類(lèi)分析譜系圖

在譜系圖中表現(xiàn)為距離越短，越易聚為一類(lèi)。

采用K平均值聚類(lèi)，將所有個(gè)案分為三類(lèi)。得到全州各縣市空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度年均值聚類(lèi)分析結(jié)果，見(jiàn)表4。

表4 全州16個(gè)縣市空氣環(huán)境質(zhì)量聚類(lèi)分析結(jié)果

第一類(lèi)地區(qū)空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度年均值相對(duì)較小，空氣質(zhì)量較好；第二類(lèi)地區(qū)次之；第三類(lèi)地區(qū)空氣中 SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度年均值相對(duì)較大，空氣質(zhì)量稍差。

三、結(jié)論

綜上分析，得出以下結(jié)論：

（1）全州16個(gè)縣市環(huán)境空氣質(zhì)量總體處于良好水平，SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3年均值均達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；

（2）各縣市之間O3、PM10、PM2.5濃度存在不小的差異；

（3）各縣市之間的環(huán)境空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度不服從正態(tài)分布，縣市環(huán)境空氣中PM10濃度與PM2.5濃度顯著相關(guān)，SO2濃度與NO2濃度也存在一定的相關(guān)性；

（4）施秉、天柱、榕江3縣空氣質(zhì)量較好，黃平、三穗、鎮(zhèn)遠(yuǎn)、錦屏、劍河、從江、雷山、丹寨8縣空氣質(zhì)量次之，凱里市、岑鞏、臺(tái)江、黎平、麻江5縣市空氣質(zhì)量第三。