基于SPSS的空气质量指数的影响因素分析及预测

郭 欢

(华北科技学院 安全工程学院，北京 东燕郊 065201)

0 引言

随着全球经济的高速发展，能源与交通规模明显扩大，城市化进程明显加快，人民的生活水平断提高，人类活动对生态环境的影响能力日益加强，最明显的就是空气污染问题。近年来，我国的空气质量状况不容乐观，全国多地频发的雾霾天气不仅对人们的身体健康造成了危害，同时也让我国的经济受到巨大损失。

为全面了解廊坊市空气质量状况，明确廊坊市 AQI 的影响因素，探索提高廊坊市空气质量的有效途径，结合 AQI 以及主要空气污染物的日均值和实时数据，对廊坊市空气质量的现状进行分析研究，对 AQI 的影响因素进行研究，明确廊坊市空气污染的主要原因，为治理空气污染政策的制定提供理论支持。

1 空气质量时间分布特征

2012年，国家环保部门公布了新的环境空气质量规范，修订了空气质量的测量标准，首次将PM2.5、NO2等物质纳入到空气质量勘测的范畴，这将更加准确反映现在环境的实际状况[1]。根据《环境空气质量指数 (AQI) 技术规定 (试行)》(HJ633-2012)，依据AQI数值将城市空气质量划分为6级[2](见表1)，指数越大，级别越高，说明污染越严重，对人体健康的影响也越明显。通过查阅相关文献资料，可以发现空气质量指数AQI与PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2、O3等因素的指标存在着相互联系，为了更进一步探究廊坊市AQI 指数与其影响因素的相关程度，我们利用SPSS软件进一步分析。

表1 空气质量分级标准

1.1 廊坊市空气质量分布

图1为2019年1月1日至2019年12月31日， 廊坊市不同空气质量类别所占日数的百分比。由图1可知，廊坊市2019年出现频率最高的空气质量等级为二级良，占年总日数的50%;其次为三级轻度污染，出现频率为32%;再次为中度污染，出现频率为10%；重度污染、严重污染、优出现的频率分别为4%、2%、2%；优良空气质量等级占年总日数的比率 (也称为空气质量达标率)为52%。

图1 2019年廊坊市不同类别空气质量百分比

1.2 廊坊市空气质量达标率

图2为2015～2019年廊坊市空气质量达标率变化，由图2可知，2015～2019年平均空气质量达标率呈逐年上升趋势，但总体来说，空气质量达标率较低，2019年达标率升至50.68%，与2015年相比，空气质量情况有明显好转。由此可见，随着政府部门对空气污染物的治理，2019年廊坊市空气质量虽得到有效改善，但空气污染状况仍十分严重。

图2 2015—2019年廊坊市空气质量达标率

2 AQI指数与其影响因素的多元回归分析

为研究廊坊市空气质量受哪个因素影响最大，需要建立空气质量指数AQI与PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2、O3的回归方程，通过系数的大小来判断对AQI大小的影响。

2.1 散点图拟合

表2 PM2.5模型摘要和参数估算值

表3 PM10模型摘要和参数估算值

图3 PM2.5散点图

图4 PM10散点图

由上图可知，廊坊市空气质量与PM2.5，PM10呈正相关。通过上述分析发现，廊坊市空气质量与多个影响因素有关。PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2、O3的变化都会引起空气质量指数AQI的变化，因此对因变量AQI与自变量PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2、O3进行多元回归分析。

2.2 多元回归分析

表4 模型汇总

表5 回归方程系数相关性分析

根据分析之后，回归分析方程可表示为

AQI=0.616PM2.5+0.006PM10+0.035SO2+

0.358CO-0.052NO2+0.437O3

(1)

从方程可以看出，空气质量指数AQI与PM2.5、PM10、CO、SO2、O3成正相关，与NO2成反比相关，由方程系数可以看出PM2.5对空气质量指数AQI的影响最大。

2.3 空气质量预测

要进一步对环境空气质量进行有效的控制和改善， 对其进行科学的预测显得尤为重要。廊坊市空气质量指数AQI与PM2.5存在极强的线性相关;细颗粒物是廊坊市的首要污染物，细颗粒物的浓度对廊坊市空气质量起到决定性的作用，由此预测，在未来一年中影响廊坊市空气质量的最大影响因素仍然是PM2.5。

3 结论

(1) 空气质量指数 AQI 是目前研究的热门话题。利用统计学的方法可以发现AQI的诸多性质和影响因素。运用相关分析方法，发现廊坊市空气质量指数AQI与空气中PM2.5的含量呈极强的线性相关。

(2) 2019年廊坊市空气质量有进一步改善，但总体空气质量并不乐观。PM2.5产生的主要来源，大多含有重金属等有毒物质。在改善空气质量时候要特别注意日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物。

(3) 环境空气质量与人类生活息息相关。因此，对环境空气质量进行科学的预测并实施有效的改善措施为当前首要任务。