安阳市空气质量与能源消费结构的灰关联分析

李艳军　杨桦

摘 要：以河南省安阳市2010-2015年的市区空气质量数据，利用灰色关联模型分析能源消费与空气主要污染物SO2、NO2、PM2.5、PM10的关系。结果表明，焦炭、煤气、汽油、柴油和原煤的消费与SO2、NO2、PM2.5、PM10浓度平均关联度达到0.98以上，对城市空气污染物排放的影响较大；而电力、煤油、洗精煤、热力和液化石油气的消费影响较小。

关键词：空气质量；能源消费；灰色关联模型

中图分类号：X321 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2017）06-0159-02

Grey Correlation Analysis of Air Quality and Energy

Consumption Structure in Anyang City

Li Yanjun Yang Hua

（Anyang Institute of Technology，Anyang Henan 455000）

Abstract： Based on the urban air quality data from 2010 to 2015 in Anyang city of Henan province， the relationship between energy consumption and SO2， NO2， PM2.5， PM10 of air pollutants was studied by grey relational model. The results showed that the average degree of the consumption of coke， gas， gasoline， diesel oil， coal and air quality factors were more than 0.98， which has a greater impact on urban air pollutant emissions. The consumption of electricity， kerosene， washing coal， heat and liquefied petroleum gas has less influence.

Keywords： air quality；energy consumption；grey relational model

随着社会经济的快速发展，以煤炭、石油、天燃气为主的能源消费生产方式，在推动社会发展的同时也带来了日益严重的环境污染问题。由于能源消费过程中会排放大量的污染物，能源消费结构与空气污染物间存在一定的关联性[1]。因此，定量地探寻能源消费与空气质量因子间的关联程度，可为改善城市空气质量、调整城市能源消费结构等城市发展规划政策的制定提供理论参考。

1 研究区概况

安阳市位于河南省最北部，作为河南省的重要工业基地之一，经济结构“重型化”趋势严重。 2010-2015年，安阳市能源消费总量中，原煤、焦炭、煤气消费比重最大，其次是洗精煤和液化石油气[2]。根据《河南省环境公报（2010-2015）》，安阳市主要大气污染物SO2、NO2、PM10、PM2.5的年平均浓度值分别为58.83、47.67、127.17、104.17μg/m3，高于河南省同类城市平均水平。

2 灰色关联分析法

灰色关联模型是一种应用广泛的多因素统计分析方法[3]。目前，将灰色关联模型应用于研究能源消费与大气环境变迁关系方面已经取得了很好的结论[4]。

2.1 确定分析序列

选取空气质量因子为目标序列X0k，比较序列为各类能源消费数据Xi。为了便于比较，采用初值變换法对参考数列和比较数列进行无量纲化，即所有数据均用第1个数据除，得到新数列，表1为无量纲化后的结果。

2.2 灰关联系数计算

记[Δik=Xi（t）-X0k（t）]为能源消费序列Xi与空气质量因子X0k在时间节点t上的差值的绝对值。记比较序列Xi与空气质量因子X0k的灰关联系数为：

[ξik（t）=min（Δ）+ρmax（Δ）Δik（t）+ρmax（Δ）] （1）

式（1）中，ρ为分辨系数，其取值大小影响灰关联系数的显著差异性。参考文献[4]取ρ=0.5。

2.3 灰关联系度计算

将灰关联系数按年数n求平均值，可得到灰关联度，见表2。计算公式如下：

[Rik=1nt=1nξik（t）]，n=1，2，……，5

Rik越大，说明Xi与X0k的关联程度越大；反之，关联程度越小。

3 结果分析

从表2可以看出，安阳市的各类能源消费与SO2、NO2、PM10、PM2.5年均浓度值的关联度都较高，说明能源消费与空气质量之间具有密切的关联性，取关联度的平均值得到焦炭>煤气>汽油>柴油>原煤>电力>煤油>洗精煤>热力>液化石油气。其中，焦炭、煤气、汽油、柴油和原煤5种消费能源与空气质量各因子平均关联度达到0.98以上，这说明这五种能源的消费与当前安阳市重污染天气有紧密的关系。逐步降低其使用量，加大清洁型能源替代量，正是缓解空气污染污染的必经之路。

4 改善空气质量的建议

4.1 调整产业结构，逐步转变粗放型经济增长方式

加大产业结构调整力度，逐步将经济重心转变到低排放的二三产业上来；同时，加大高技术产业化步伐，提高技术进步对工业经济增长的贡献率。

4.2 合理调整能源结构，提高资源利用效率

逐步转变以煤炭为主的能源结构，推广应用洗精煤、热力、液化石油气、太阳能等清洁型能源；淘汰企业老旧设备、更新工艺，提高资源利用率，减少空气污染物的排放量。

参考文献：

[1]章异平，徐军亮，赵西平，等.基于灰色关联的洛阳市空气质量影响因素分析[J].河南科技大学学报（自然科学版），2012（1）：100-105.

[2]安阳市统计局.安阳市统计年鉴2016[Z].2016.

[3]刘思峰，党耀国，方志耕.灰色系统理论及其应用[M].北京：科学出版社，2004.

[4]朱振亚，饶良懿，余新晓，等.北京市空气质量及其与能源消费结构的动态关联[J].中国环境检测，2014（5）：4-9.