基于多元线性回归模型的承德市霾污染天气状况分析

郝春蕾

摘要：以2014年-2017年承德市环境空气质量指数为基础，使用spss软件，利用多元线性回归模型对承德市霾污染状态下空气监测指标进行分析，并且对季节、天气因素以及周边环境对空气质量的影响进行了量化分析，为下一步城市环境治理规划的制定提供指导和依据。

关键词：空气污染；多元线性回归模型；相关性分析

一、概述

2014年以来我国华北地区雾霾天气现象持续增多，承德紧邻北京，作为历史文化旅游名城，拥有得天独厚的自然和历史资源，同时作为京津冀水源涵养功能区，生态保护与环境治理的压力巨大。本文以2014年一2017年承德市环境空气质量指数为基础，对霾污染状态下的空气质量状况进行量化分析，并对季节、天气对承德地区霾污染发生的影响以及与周边城市的空气质量相关性进行分析，为下一步的城市环境治理规划的制定提供指导和依据。

二、监测指标的相关与独立性定量分析

第一步，运用相关分析模型，对5个基本监测指标（二氧化硫S02、二氧化氮N02、可吸入颗粒物PM10、细颗粒物PM2.5和一氧化碳c0等5项）进行两两相关性分析，得到Pearson相关系数，根据相关程度判断相关性及其关系。f见表1）

第二步，由于PM 2.5对空气质量影响最严重，运用sPss中偏相关模型控制变量对PM 2.5与其他4项指标分别进行相关性分析，得出PM2.5与其余4项指标的相关程度。（见表2）

由上表可知除PM2.5与PM10为高度相关以外，其余各检测指标之间均呈正相关且为显著相关。CO与NO，相关性系数大致相同，这是因为它们都来源于燃料、燃油、生物质燃烧、工业生产、化肥使用、扬尘等人类生产生活活动。

由于PM2.5与其他指标相关程度明显较高，接下来我们对它进行进一步偏相关分析。对于PM2.5与其他4项指标的关系，我们用偏相关模型对其进行控制变量分析，得出PM2.5与其余4项指标的偏相关程度。f见表3）

由上表可知PM2.5与PM10显著相关，与C0低度相关，与N0和S0微弱相关。

第三步，建立多元线性回归模型，利用以上分析结果，通过SPSS建立PM2.5与PM10，C0的线性回归模型，得到回归方程：

y=-13.767+0.5 73x+26.304x

其中：R=0.808，说明多元线性回归拟合度较好。

三、季节与天气因素对空气质量的影响

对数据进行统计，可以看出春夏秋冬四季中雾霾污染所占比例分别为：11.96%，2.61%，16.00%，21.23%，说明雾霾天气的出现具有明显的季节性特征，结合承德地区气候特点及实际情况很容易得出相应结论：冬季冷空气活动较强，扬尘较多，导致各项空气质量检测指标较高；春季适逢春节，禁止燃放鞭炮，工厂停工，车辆减少，人员户外活动较少等因素，使得空气质量转好；夏季雾霾污染最轻，因为承德地区夏季降水量大，雨水冲刷所致；秋季各项空气质量检测指标大幅上升，因为空气中有大量的污染物累积，且冬季前期降水较少不利于污染物的扩散。

为说明天气状况与空气质量的关系，需要先对天气状况进行量化，再对量化后的天气状况数据与空气质量数据进行回归分析，得到回归方程：

y=2.610+0.961x

其中，x表示质量等级， y表示天气状况。

（见表4）

经分析讨论，雨季的降水和秋冬季节的大风天气会使空气得到净化，使空气质量提升，而阴、雪雾等不利于污染物扩散的气候，会使空气质量大幅下降甚至出现雾霾天气。

四、周边环境对承德市空气质量的影响分析

承德市的地理位置独特，地近北京，背靠蒙辽，省内与秦皇岛、唐山两个沿海城市以及张家口市相邻。由于承德市本身重工业及污染严重企业较少，而周边北京与唐山都是空气污染严重城市，因此研究周边城市对于承德市雾霾产生的影响具有重大意义。仅以北京市为例，分析承德市AQI指数与北京市AQI指数的关系。对两地空气质量数据进行相关性分析，可以计算出承德市AQI指数与北京市AQI指数是正相关的，相关性系数为0.844，即北京市AQI指数的高低会直接影响承德市AQI指数的高低。（见表5）

五、建議和措施

承德市霾污染状况呈现较强的时空性，秋冬季较为严重，夏季空气质量好，与周边城市空气质量正相关，易受周边环境影响。多元线性回归模型在一定程度上提供了环境污染变化的趋势参考，可作为环境保护部门决策及评价政策实施效果的辅助方法。承德市地处山区，空气不易流通，污染物不易扩散，要想有效的治理雾霾，应着力从内部采取相关措施，例如加强城建施工管理，减少扬尘污染，控制污染物排放与机动车尾气排放，推广使用清洁能源等，都可以在一定程度上消除雾霾天气的出现改善空气质量。

参考文献：

[1]金江强等.改进多元回归分析在空气质量监测的应用[J].杭州电子科技大学学报，2016，36（1）：4145.

[2]张燕杰.哈尔滨市AQI与空气污染物的相关分析研究[J].环境科学与管理，2017，42（2），74-76.