我國城空氣質(zhì)量的狀況分析

1、我國城市空氣質(zhì)量的狀況分析目錄摘要Abstract第一章緒論1.1城市空氣質(zhì)量研究的背景和意義1.2常用的衡量空氣質(zhì)量好壞的指標1.3我國城市空氣質(zhì)量的現(xiàn)狀分析1.4主要研究目的1. 5研究方法第二章我國主要城市空氣質(zhì)量的分類2. 1聚類分析簡介2. 1. 1聚類分析的基本原理與步驟2. 2對各城市聚類的結(jié)果及分析2. 2. 1衡量指標2. 2. 2數(shù)據(jù)運算2. 2. 3聚類結(jié)果及分析笫三章影響城市空氣質(zhì)量的因素3. 1模型的構(gòu)建3.2數(shù)據(jù)的運算3. 3結(jié)果分析及綜合評價第四章結(jié)論與對策建議4. 1主要結(jié)論4. 2對策與建議參考文獻附錄第一章緒論1.1城市空氣質(zhì)量研究的背景和意義一、研究背景隨

2、著科技的發(fā)展，工業(yè)的進步和全球人口急劇增多的因素的影響，人們賴以 生存的環(huán)境遭到了很大的破壞，很多地區(qū)相繼出現(xiàn)了酸雨、物種滅絕、土地沙化 等環(huán)境問題。環(huán)境問題已經(jīng)成為當今世界各國普遍關(guān)注的問題之一，也是21世 紀人類面臨的重大挑戰(zhàn)。我國是一個人口大國，城市眾多，人口密集。但由于工業(yè)的發(fā)展，我們的很 多城市都受到了不同程度的污染，尤其是空氣的污染，直接對我們造成傷害，人 們疾病的發(fā)生率也逐年提高?？諝庵械奈廴疚镏饕强晌腩w粒、二氧化硫、二 氧化氮等物質(zhì)。二、研究意義：潔凈大氣是人類賴于生存的必要條件之一，一個人在五個星期內(nèi)不吃飯或五 天內(nèi)不喝水，尚能維持生命，但超過5分鐘不呼吸空氣，便會死亡。

3、人體每天需 要吸入10-12立方米的空氣。因此空氣質(zhì)量的好壞與人類的生存息息相關(guān)，評價 空氣的質(zhì)量才能反映空氣的好壞，才能開展治理等工作，才能讓我們生活的更好。 影響因素：空氣質(zhì)量的好壞反應了空氣污染程度，它是依據(jù)空氣中污染物 的高低來判斷的?？諝馕廴臼且粋€復雜的現(xiàn)象，在特定時間和地點，空氣污染 物濃度受到許多因素影響。來自固定和流動污染源的人為污染物排放大小是影響 空氣質(zhì)量的最主要因素之一，其中包括車輛、船舶、飛機的尾氣、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn) 排放、居民生活和取暖、垃圾焚燒等，城市的發(fā)展密度、地形地貌和氣象等也是 影響空氣質(zhì)量的重要因素。1.2常用的衡量空氣質(zhì)量好壞的指標AQI即空氣質(zhì)量指數(shù),AQI

4、數(shù)值越大、級別越高,說明空氣污染狀況越嚴重，對 人體的健康危害也就越大。是根據(jù)二氧化硫、二氧化氮、PM10. PM2.5、臭氧、 一氧化碳六項空氣污染物計算出來的。1、總懸浮顆粒物TSP：這是大氣降塵的主要污染指標。大氣中的總懸浮顆粒物主要來自工業(yè)廢氣、建筑揚塵、交通尾氣、物質(zhì)燃燒等。它含有可損害神經(jīng)系統(tǒng) 的鉛、汞、鐳等，還有致癌物苯并花、碑、銘等?？倯腋☆w粒能吸附有害氣體、 液體、細菌等。口前，許多國家對粒徑小于10微米不能被人的上呼吸道所阻擋 的可吸入性顆粒（即PM10）非常重視，尤其是粒徑小于2.5微米的可吸入性氣 溶膠（即PM2.5）。這種氣膠微粒被吸入人體后，會滲透到肺部組織的深處，

5、可 引起支氣管炎和肺癌等病變。在1996年修訂的國家環(huán)境空氣質(zhì)量標準中，已增 加了 PM10的控制標準，但考慮到對人體健康危害最大的是PM2. 5,2012年10月11 B,國家環(huán)境保護部副部長吳曉青表示,新的環(huán)境空氣質(zhì)量標準頒布 后，環(huán)保部明確提出了新標準實施的"三步走” 口標。按照計劃，2012年年底 前，京津冀、長三角、珠三角等重點區(qū)域以及直轄市、計劃單列市和省會城市要 按新標準開展監(jiān)測并發(fā)布數(shù)據(jù)。截至目前，全國已有195個站點完成PM2. 5儀器 安裝調(diào)試并試運行，有138個站點開始正式PM2. 5監(jiān)測并發(fā)布數(shù)據(jù)。2011年1月1日開始，環(huán)保部發(fā)布的環(huán)境空氣PM10和PM2.

6、 5的測定重量法 開始實施。首次對PM2. 5的測定進行了規(guī)范，但在環(huán)保部進行的環(huán)境空氣質(zhì)量 標準修訂中，PM2. 5并未被納入強制性監(jiān)測指標。2012年05月24日環(huán)保部公 布了空氣質(zhì)量新標準第一階段監(jiān)測實施方案,要求全國74個城市在10月底 前完成PM2.5 “國控點”監(jiān)測的試運行。2、二氧化硫：主要山燃煤排放引起。二氧化硫在大氣中會氧化而形成硫酸鹽氣 溶膠，毒性將增大10倍以上，它將會嚴重危害人體健康，導致胸悶。眼睛刺激、 呼吸困難，其至呼吸功能衰竭。在此環(huán)境下的降水便是酸雨，它會使水質(zhì)及土壤 酸化，從而導致魚類和植物大量死亡。二氧化硫曾是一些發(fā)達國家在工業(yè)發(fā)展時 期的主要污染物。被列為

7、世界八大公害事件的比利時馬斯河谷、美國的多諾拉等 煙霧事件，均系二氧化硫嚴重污染所致。我國是燃煤大國，每年排放的二氧化硫 居世界前列，所以對二氧化硫及其次生污染的防治必須加大力度。3、氮氧化物：主要是一氧化氮和二氧化氮，主要山機動車尾氣造成。它對人們 呼吸器官有較強的刺激作用，可引起氣管炎、肺炎、肺氣腫等。氮氧化物與水可 生成硝酸鹽、亞硝酸鹽。進入人體，可生成強致癌物亞硝酸氨，也可與人體血液 中的血紅蛋口結(jié)合，使人產(chǎn)生缺氧癥狀。1952年美國洛杉磯光化學煙霧事件的 罪魁禍首便是氮氧化物。此外，它還使植物大面積受損。值得注意的是，隨著城 市現(xiàn)代化交通的高速發(fā)展，我國許多城市的氮氧化物也嚴重超標，

8、由機動車（也含 助動車）的激增引發(fā)的光化學煙霧污染，在許多城市已被環(huán)境監(jiān)測部門發(fā)現(xiàn)。我國訂前采用的空氣污染指數(shù)分為五個等級：一級：空氣污染指數(shù)W50優(yōu)級二級：空氣污染指數(shù)W100良好三級：空氣污染指數(shù)W200輕度污染四級：空氣污染指數(shù)W300中度污染五級：空氣污染指數(shù)300重度污染綠色代表空氣質(zhì)量優(yōu)，黃色代表良好，橙色代表輕度污染，紅色代表中度污染, 紫色代表重度污染，褐紅色代表嚴重污染。另外，相應的顏色對應的空氣質(zhì)量指 數(shù)分別為，0-50, 51-100, 101-150, 151-200, 201-300,大于 300。1.3我國城市空氣質(zhì)量的現(xiàn)狀分析（1）近年來，大氣污染物排放總量呈逐年

9、降低態(tài)勢。二氧化硫排放量，從 1998年的2091萬噸減少到2001年的1948萬噸，減排143萬噸，減幅6. 8%,其 中生活污染源減少116萬噸，高于工業(yè)污染源，減幅達23. 3%:煙塵排放量，從 1998年的1445萬噸減少到2001年的1070萬噸，減排385萬噸,減幅26.5%, 其中工業(yè)污染源減少326萬噸，高于生活污染源，減幅達27. 7%：工業(yè)粉塵排放 量從1998年的1321萬噸減少到2001年的991萬噸，減排330萬噸,減幅達25%.雖然近年來污染物排放有所減低，但污染仍然很嚴重。據(jù)專家分析，二氧化 硫排放量水平仍高于環(huán)境承受能力的60%左右。（2 ）環(huán)境質(zhì)量總體上有好轉(zhuǎn)

10、趨勢，但許多城市和地區(qū)環(huán)境污染依然嚴重。 城市空氣質(zhì)量總體上友好裝趨勢，但是城市空氣污染仍較嚴重，污染類型以煤煙 型污染為主，顆粒物仍是影響中國城市空氣質(zhì)量的主要污染物，其中人口在100 萬'200萬的特大城市最重。酸雨分布面積變化不大。19952000年降水平均PH 值W5.6的城市比例呈逐年下降趨勢，近三年有所回升，總體變化不大。兩控區(qū) 酸雨和二氧化硫控制初見成效。近年來，酸雨控制區(qū)降水平均PH值小于5. 6的 城市比例呈減少趨勢。在全國的600多座城市中，大氣環(huán)境質(zhì)量符合國家一級標 準的不到1%。沒有得到扭轉(zhuǎn)，大氣中的氮氧化物污染已經(jīng)呈現(xiàn)出明顯的惡化趨勢。但遺憾的是 政府部門對此

11、并沒有給予足夠的重視，因此并沒有得到應有的控制。氮氧化物污 染加重，有些城市已出現(xiàn)光化學煙霧現(xiàn)象。1.4主要研究目的分析我國城市空氣質(zhì)量的現(xiàn)狀，找出哪些因素影響空氣質(zhì)量，從而便于相關(guān) 部門對癥下藥，做岀合理可行的對策，進一步改善環(huán)境。1.5研究方法研究方法：對于空氣質(zhì)量的分析，各環(huán)境研究人員都采用過很多種方法，本 文主要應用SPSS軟件做聚類分析，得到哪些城市的環(huán)保方面做得比較好，以便 作為環(huán)保示范點，供其他城市借鑒學習；用SPSS軟件做主成分分析對比分析各 個影響參數(shù)對壞境質(zhì)量的影響程度，以便對國家環(huán)保局提出對大氣的進一步改進。第二章 我國主要城市空氣質(zhì)阜的分類2. 1聚類分析簡介2. 1.

12、 1聚類分析的基本原理與步驟聚類分析的基本思想是：距離相近的樣品（或變量）先聚成類，距離相遠 的后聚成類，過程直進行下去，每個樣品（或變量）總能聚到合適的類中。系 統(tǒng)聚類過程是：假設總共有n個樣品（或變量），第一步將每個樣品（或變量） 獨自聚成-類。共有n類；第二步根據(jù)所確定的樣品（或變量）“距離”公式， 把距離較近的兩個樣品（或變量）聚合為一類，其他的樣品（或變量）仍各自聚 成一類，這樣，形成（n-l）個類中“距離”最近的兩個類進一步聚成一類，這 樣形成（n-2）類；以上步驟一直進行下去，最后將所有的樣品（或變量） 全聚成一類。本文采用聚類分析中歐式距離來度量樣品與樣品（即地區(qū)與地區(qū)）之間的

13、相 似程度，用Ward方法對全國31個主要城市的城市空氣質(zhì)量指標進行系統(tǒng)聚類。 并根據(jù)聚類結(jié)果進一步進行客觀分析來研究我國主要城市的空氣質(zhì)量現(xiàn)狀。2. 2對各城市聚類的結(jié)果及分析2. 2.1衡量指標衡量指標的選収對于聚類分析來說至關(guān)重要，具有決定性的意義， 影響空氣質(zhì)量好壞的因素有很多，有，溫度，濕度等等，為此本文選取了 四個指標，分別是可吸入顆粒物，二氧化硫，二氧化氮，空氣質(zhì)量達到二 級以上的天數(shù)。用以衡量我國主要的三十一個城市的空氣質(zhì)量，原文數(shù)據(jù)如下：城市可吸入顆粒物二氣化硫一氧化渥空氣質(zhì)量達到及好于二 級的天數(shù)（天）北京0.1210.0340.053285天津0.1010.0560.04

14、0307(3)老的 問題還遠 沒有解 決，新的 問題接踵 而來。20 多年來， 中國對大 氣污染的 控制是十 分有限 的，主要 針對一些 常規(guī)污染 物，如二 氧化硫、 煙塵、工 業(yè)粉塵 等。雖然 通過努力 這些污染 物排放量 有所減 少，但是 環(huán)境污染 的嚴峻形 勢并石家 莊太 原呼和浩特沈 陽長 春哈爾濱上 海南 京杭 州合 肥福 州南 昌濟 南鄭 州0.1040.0450.0353180.1060.0750.0222960.0740.0490.0403460.1100.0590.0373280.0850.0340.0433400.1010.0460.0543110.0810.0350.05

15、33340.1000.0350.0483150.0970.0410.0523270.1110.0230.0273210.0640.0140.0403530.0790.0540.0373470.1230.0500.0252950.0990.0530.046322武漢0.1050.0440.054301長沙0.0920.0390.042333廣州0.0700.0390.056347南寧0.0500.0320.028362?？?.0380.0070.016365重慶0.1050.0530.037303成都0.1110.0380.055315貴陽0.0740.0580.026347昆明0.0670.0

16、410.046365拉薩0.0500.0080.021361西安0.1130.0480.046304XL州0.1500.0590.043236西寧0.1410.0420.032280銀川0.0900.0440.031328烏魯木齊0.1400.0930.0682622 2 3聚類結(jié)果及分析對全國31個主要矗市2011年的城市空氣質(zhì)量指標進行分析研究。由于空氣 質(zhì)量指標涉及到多因素、多指標，為便于比較各個城市空氣質(zhì)量指標的異同點, 根據(jù)我國各主要城市2011年城市空氣質(zhì)量指標的數(shù)據(jù)表（見附表1）,可以采用 多元統(tǒng)計分析中的系統(tǒng)聚類法對31個主要城市的空氣質(zhì)量指標進行分析。分析 選用了五個指標：1

17、、可吸入顆粒XI； 2、二氧化硫（X2）； 3、二氧化氮（X3） 4、 空氣質(zhì)量達到二級以上的天數(shù)（X4）拓、空氣質(zhì)量達到二級以上占全年比重（X5）, 用來反映全國各城市空氣質(zhì)量的狀況，原始數(shù)據(jù)（見附表一）。2. 2. 2數(shù)據(jù)運算本文采用聚類分析中的歐式距離來度量樣品（即地區(qū)與地區(qū)）之間的 相似程度，用Ward方法對我國31個主要城市的城市空氣質(zhì)量進行系統(tǒng)聚類，聚 類結(jié)果見樹圖1和樹圖2.山于前三個指標和最后兩個指標的含義不一樣，所以要對原始數(shù)據(jù)左邊 兩次聚類分析，才能更透徹的從不同指標來衡量我國主要城市的空氣質(zhì)量。第一種情況是按二級以上天數(shù)及所占比重作為衡量標準對各個城市空氣 質(zhì)量做聚類分析

18、。明顯可見全國31個主要城市被分為四類，分類結(jié)果見樹圖1 又有（附表三）明顯可見，各類所包含的省市自治區(qū)、直轄市如下：第一類有5個城市，其中包括北京、蘭州太原烏魯木齊武漢；第二類有 15個城市，其中包括長沙成都哈爾濱杭州合肥濟南南京沈陽石家莊天津西安西 宇銀川鄭州重慶；第三類有7個城市，其中包括長春廣州貴陽呼和浩特南昌南亍 上海；第四類有4個城市，其中包括福州?？诶ッ骼_；根據(jù)中華人民共和國 環(huán)境保護法和中華人民共和國大氣污染犯防治法制訂的環(huán)境空氣質(zhì)量標 準（GB3095-1996）規(guī)定（見注解1）二類區(qū)即二級標準為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居 住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。從

19、（附表一）可 以看出我國31個主要城市都已經(jīng)達到二級標準，但不同的是達到二級標準的天 數(shù)各不相同?？梢钥闯觯旱谝活惖奈鍌€城市明顯是達到二級標準天數(shù)及所占比重 最少的。這主要歸因于其特殊的城市職能和地理位置，工業(yè)發(fā)展比較快，工業(yè)企 業(yè)比較多，而且人口密度過大，乂容易受西北沙塵暴襲擊。諸多因素影響導致空 氣質(zhì)量嚴重惡劣，是重點治理對象。第二類的15個城市居于中等。主要區(qū)域為城鎮(zhèn)規(guī)劃確定的居民區(qū).商業(yè) 區(qū)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)；也相對存在一些不足之處， 有待個相關(guān)部門的進一步調(diào)查及相關(guān)對策治理。第三類的7個城市與其他大城市相比處于中中上等水平。與空氣質(zhì)量較 好的城市相比，I級天

20、數(shù)較少,III級天數(shù)較多，仍存在著不少差距。但是上海 是進步最大的一個城市。其中上海市政府加大力度控制大氣污染源排放和建設城 市綠地是促進城區(qū)空氣質(zhì)量變好的重要原因。這是其他城市應該學習和借鑒的。 重點是分到第三類的4個城市，其中昆明二級以上天數(shù)所占比重達到100%,是 中國空氣最好的城市。其余三個相對前三類也有明顯優(yōu)勢。主要區(qū)域為自然保護 區(qū).風景名勝區(qū)和其他需要特殊保護的地區(qū)。第二種情況是按前三個變量（即可吸入顆粒、二氧化氮、二氧化硫）對 我國的主要城市空氣質(zhì)量進行系統(tǒng)聚類分析。其含義和第一種情況相反，綜合反 映岀來的意義是一樣的，結(jié)合樹圖2及（附表二）的分析顯示，結(jié)果也明顯和第 一種情況

21、相匹配。以下就不再對第二種情況做過多敘述。第三章影響城市空氣質(zhì)量的因素3. 1模型的構(gòu)建3.2數(shù)據(jù)的運算3.3結(jié)果分析及綜合評價第四章結(jié)論與對策建議4. 1主要結(jié)論4. 2對策與建議附表一 2011年數(shù)據(jù)12-19主要城市空氣質(zhì)量指標（2011年）單位：亳克/立方 米城市可吸入顆粒 物二氧化 硫二氧化 氮空氣質(zhì)量達到 及空氣質(zhì)量達到二級以上(PM10)(SO2)(NO2)好于二級的天 數(shù)天數(shù)占全年比重（%）（天）北京0.1130.0280.05628678.4天津0.0930.0420.03832087.7石家莊0.0990.0520.04132087.7太原0.0840.0640.02330884.4呼和浩特0.0760.0540.03934795.1沈陽0.0960.0590.03333291.0長春0.0910.0260.04334594.5哈爾濱0.0990.0410.04631786.8上海0.0800.0290.05133792.3南京0.0970.0340.04931786.8杭州0.0930.0390