2019年黔東南州環(huán)境空氣質量聚類分析

黔東南州環(huán)境監(jiān)測中心站 吳開倡，歐陽開霞

大氣環(huán)境與人們生活息息相關，國家對環(huán)境空氣質量高度重視。近年來，國內學者運用SPSS軟件對大氣環(huán)境監(jiān)測與評價進行了相關研究。吳天慧[1]以二氧化硫、氮氧化物以及煙塵為污染因子，采用聚類分析法對全國31個省市廢氣中的污染物排放情況進行分類，根據各地區(qū)污染物排放的等級提出改善我國大氣環(huán)境的若干建議。袁東等[2]對聚類分析法在大氣監(jiān)測布點優(yōu)化和環(huán)境質量評價等方面的應用進行了綜述，提出該方法所得結論較傳統(tǒng)方法更為客觀和準確。羅志偉等[3]運用灰色聚類法優(yōu)化了常德市大氣監(jiān)測點位優(yōu)化，表明優(yōu)化后的大氣監(jiān)測點位具有較好的代表性、可靠性，聚類組別的科學劃分使得環(huán)境意義更加明晰。我們根據《2019年黔東南州環(huán)境狀況公報》的數(shù)據，采用SPSS統(tǒng)計對全州16個縣市空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度的年均值進行聚類分析，期望得到有價值的數(shù)據，為了解黔東南地區(qū)空氣質量狀況提供參考和依據。

一、數(shù)據來源及研究方法

依據《2019年黔東南州環(huán)境狀況公報》，全州16個縣市空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度的監(jiān)測數(shù)據列于表1。

表1 2019年環(huán)境空氣年均濃度統(tǒng)計表單位：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的聚類分析功能對空氣中六種主要污染物情況進行分類。

二、結果與分析

（一）描述性統(tǒng)計分析

以各縣市空氣中SO2、NO2、PM10濃度為變量，作描述性統(tǒng)計分析。其結果見表2。

表2 總體情況分析表

可見，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個縣市環(huán)境空氣質量總體處于良好水平，SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3年均值均達到《環(huán)境空氣質量標準》（GB3095-2012）二級標準。各縣市空氣中O3、PM10、PM2.5濃度之標準差稍大，反映出縣市之間O3、PM10、PM2.5濃度存在一定的差異。

（二）相關性分析

經對16個縣市環(huán)境空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3年均值進行單個樣本K-S檢驗得知，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相關系數(shù)法進行分析，其結果見表3。

表3 Speaman等級相關系數(shù)檢驗結果

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

（三）聚類分析

對全州16個縣市空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度年均值進行分類，SPSS軟件操作：分析→分類→系統(tǒng)聚類，將 SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3點擊到變量框，將縣市放入標注個案框，在繪圖中選擇譜系圖，在方法中選擇組之間鏈接、平方E，提交運行。得到使用平均連結的結樹狀圖。

圖1 聚類分析譜系圖

在譜系圖中表現(xiàn)為距離越短，越易聚為一類。

采用K平均值聚類，將所有個案分為三類。得到全州各縣市空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3濃度年均值聚類分析結果，見表4。

表4 全州16個縣市空氣環(huán)境質量聚類分析結果

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

三、結論

綜上分析，得出以下結論：

（1）全州16個縣市環(huán)境空氣質量總體處于良好水平，SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3年均值均達到《環(huán)境空氣質量標準》（GB3095-2012）二級標準；

（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，SO2濃度與NO2濃度也存在一定的相關性；

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