霧霾時(shí)空分布研究

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1、霧霾時(shí)空分布研究摘要根據(jù)國(guó)家環(huán)保部最新發(fā)布的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，首次將產(chǎn)生灰霾的主要因素——對(duì)人類健康危害極大的細(xì)顆粒物PM2.5的濃度指標(biāo)作為空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)，根據(jù)以上背景，結(jié)合附件中數(shù)據(jù)分析問(wèn)題，研究PM2.5的形成和演變規(guī)律。題目一是探索PM2.5與其余五項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)之間的相關(guān)性，我們利用spss數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)六項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，為了使分析結(jié)果更加嚴(yán)謹(jǐn)，鑒于所分析的目標(biāo)量PM2.5含量和其他幾個(gè)分量（各監(jiān)測(cè)指標(biāo)）沒(méi)有科學(xué)的因果關(guān)系，即各指標(biāo)的重要性差異，我們利用灰色關(guān)聯(lián)分析法進(jìn)行驗(yàn)證，最終可推斷：一氧化碳、PM10的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)最高，它們對(duì)PM2.5的形成起著關(guān)鍵性

2、作用。針對(duì)問(wèn)題二，我們將從時(shí)間上和空間上兩個(gè)方面去描述杭州地區(qū)的PM2.5的分布情況和相關(guān)規(guī)律,先用spss軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，將時(shí)間上和空間上的分布情況用圖形呈現(xiàn),結(jié)合圖形可得出如下結(jié)論：1、在相同的時(shí)間段內(nèi)，PM2.5含量在各地區(qū)的變化趨勢(shì)基本相同，無(wú)明顯差異。2、工業(yè)園區(qū)較為密集的地區(qū)PM2.5含量較高。為求得浙江污染最為嚴(yán)重的城市，我們先用matlab將附件中各城市的AQI通過(guò)空氣質(zhì)量指標(biāo)的計(jì)算方法求出，為進(jìn)行有效排序，我們將每個(gè)城市各個(gè)區(qū)域的AQI的平均值作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，最終得出湖州地區(qū)污染最為嚴(yán)重。針對(duì)問(wèn)題三，需要研究PM2.5的發(fā)生和演變規(guī)律，我們采用偏最小二乘回歸的

3、方法建立模型，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行研究。在此模型的基礎(chǔ)上，我們根據(jù)附件3提供的杭州地區(qū)氣象數(shù)據(jù)，考慮風(fēng)力、濕度等天氣和季節(jié)因素的影響，對(duì)該地區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行定性分析，發(fā)現(xiàn)天氣晴朗，濕度較低時(shí)，PM2.5的含量較低，空氣質(zhì)量指數(shù)較為優(yōu)良，但風(fēng)力風(fēng)向是個(gè)不確定因素，無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。關(guān)鍵字：灰色關(guān)聯(lián)分析偏最小二乘回歸SPSS軟件PM2.5一、問(wèn)題重述大氣是地球上生命的繁衍與發(fā)展的理想因素之一，它的狀態(tài)和變化直接制約著人類的生活和生命健康，而其直接的表現(xiàn)形式——空氣質(zhì)量更是與我們密不可分?；诖?，針對(duì)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)，預(yù)報(bào)和控制等問(wèn)題，國(guó)家和地方政府均制定了相應(yīng)政策、法規(guī)和管理辦法。2012年2月29日

4、，環(huán)境保護(hù)部公布了新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》。新規(guī)定中空氣質(zhì)量指數(shù)AQI作為空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)，它相比原質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)API，一種基于3個(gè)基本指標(biāo)（二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物PM10）的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，新增加了3個(gè)基本指標(biāo)（細(xì)顆粒物PM2.5、臭氧、一氧化碳）。其中產(chǎn)生灰霾的主要因素——對(duì)人類健康危害極大的細(xì)顆粒物PM2.5的濃度指標(biāo)是此次建模的焦點(diǎn)。因?yàn)镻M2.5的形成機(jī)理和過(guò)程比較復(fù)雜，有一種研究認(rèn)為，AQI監(jiān)測(cè)指標(biāo)中的二氧化硫（SO2），二氧化氮（NO2），一氧化碳（CO）是在一定環(huán)境條件下形成PM2.5前的主要?dú)鈶B(tài)物體。在第一

5、問(wèn)中，我們要通過(guò)給定的部分地區(qū)的有效數(shù)據(jù)，建立適當(dāng)?shù)哪芎饬恐笜?biāo)的關(guān)系模型，對(duì)PM2.5（含量）與其它5項(xiàng)分指標(biāo)及其對(duì)應(yīng)污染物（含量）之間的相關(guān)性及其關(guān)系進(jìn)行分析；第二問(wèn)，是結(jié)合新頒布的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》及相應(yīng)的計(jì)算公式描述某一地區(qū)的PM2.5的時(shí)空分布情況，并對(duì)某一地區(qū)的受污染情況進(jìn)行排序，找出污染最為嚴(yán)重的城市；第三問(wèn)，在前兩問(wèn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合地區(qū)的氣候，天氣，濕度等數(shù)據(jù)，將模型加以演變和發(fā)展，分析自然條件的變動(dòng)對(duì)模型的影響，使我們能更直觀的判別影響PM2.5的主要因素，從而制定相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)策略，緩解中國(guó)的陰霾現(xiàn)象。二、問(wèn)題分析根據(jù)國(guó)家環(huán)保部發(fā)布了新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》

6、，其中增加了對(duì)細(xì)顆粒物（PM2.5）的監(jiān)測(cè)，同時(shí)加嚴(yán)了部分污染物限值，相對(duì)于舊的標(biāo)準(zhǔn)，其能更加客觀反映我國(guó)環(huán)境空氣質(zhì)量狀況，推動(dòng)大氣污染防治。根據(jù)以上背景，結(jié)合附件中數(shù)據(jù)分析問(wèn)題。題目一是探索PM2.5與其余五項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)之間的相關(guān)性，也就是說(shuō)，建立模型尋求目標(biāo)值與各分量之間的相關(guān)系數(shù)，基于此，我們利用spss數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)六項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，為了使分析結(jié)果更加嚴(yán)謹(jǐn)，我們利用灰色關(guān)聯(lián)分析法進(jìn)行驗(yàn)證?；疑P(guān)聯(lián)分析雖沒(méi)有考慮各指標(biāo)的重要性差異，但因?yàn)樗治龅哪繕?biāo)量PM2.5含量和其他幾個(gè)分量（各監(jiān)測(cè)指標(biāo)）沒(méi)有科學(xué)的因果關(guān)系，所以我們只需分析目標(biāo)量與各個(gè)監(jiān)測(cè)分量之間的關(guān)聯(lián)。針對(duì)問(wèn)

7、題二，我們將從時(shí)間上和空間上兩個(gè)方面去描述杭州地區(qū)的PM2.5的分布情況和相關(guān)規(guī)律,先用spss軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，將時(shí)間上和空間上的分布情況用圖形呈現(xiàn),結(jié)合圖形描述結(jié)果和所觀察到的相關(guān)規(guī)律。為求得浙江污染最為嚴(yán)重的城市，我們先用matlab將附件中各城市的AQI通過(guò)空氣質(zhì)量指標(biāo)的計(jì)算方法求出，為進(jìn)行有效排序，我們將每個(gè)城市各個(gè)區(qū)域的AQI的平均值作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)問(wèn)題三，需要研究PM2.5的發(fā)生和演變規(guī)律，用一組變量去推演另一組變量，考慮到經(jīng)典多元線性回歸分析、二次多項(xiàng)式回歸分