基于主成分分析法的大气环境质量评价

季艳红　杨路云　何莹莹

（1徐州市铜山区环保局江苏徐州2210002江苏师范大学城市与环境学院江苏徐州221116）

基于主成分分析法的大气环境质量评价

季艳红1杨路云2何莹莹2

（1徐州市铜山区环保局江苏徐州2210002江苏师范大学城市与环境学院江苏徐州221116）

本文以徐州铜山区清华中学附近2013年2～12月的大气环境监测数据为对象，采用主成分分析法对其大气环境质量进行评价。评价结果表明：提取了两种主成分t1和t2，二者的方差总贡献率为69.12%，主成分t1的贡献率为52.23%。根据各主成分与变量之间的相关关系得出，与t1有较大相关性的是颗粒污染物PM10和PM2.5，对研究区大气环境质量贡献率最大，其次是NO2、CO和SO2；与t2相关系数较大的是O3，对大气环境质量的贡献率最小。

大气环境质量；主成分分析法；颗粒污染物；气态污染物

近年来，大气环境质量已经成为大家关注的焦点，空气质量状况的好坏将直接影响大家的生活质量，尤其是PM10和PM2.5的含量[1]。徐州作为以能源和资源消耗为主的城市，结构性大气污染比较突出，粉尘、烟尘、扬尘等颗粒污染物和气态污染物SO2的污染比较严重，目前徐州的空气污染仍以煤烟型为主，颗粒物是影响空气质量的首要污染物[2]。影响大气环境质量的因素有很多，只有尽可能的利用较多的因素作为评价指标，评价的结果才更具可靠性。主成分分析法也称主分量分析或矩阵数据分析，主要是通过变量变换的方法把相关的变量变为若干的综合指标变量[3]。主成分分析法不仅能最大限度的保留原始数据，还能够准确客观的确定其主要成分，避免了主观随意性[4]。作为比较普遍的多元统计分析方法之一，主成分分析法被广泛的应用于环境质量评价方面[5-8]。

1　研究区简介

铜山区位于江苏省西北部，淮海经济区的中心，环抱江苏省徐州市区，地处东经116°43′～117°42′、北纬34°01′～34° 35′。北部与山东微山和枣庄为邻，南部与西南部接安徽宿州、灵璧和萧县，东部与邳州和睢宁交界，西北部与丰沛毗邻。铜山区西北、东南是黄泛冲击平原，地势平坦，河道纵横，东北、西南和东南部分地区为丘陵地区。水文气象具有长江流域和黄河流域的过渡性质，四季分明，气候温和，光照充足，降水量较为充沛，多年平均降水量约为860mm。研究区环境质量评价所用数据的监测点就位于徐州南部的铜山区，无名山公园东南方向清华中学附近。

2　主成分分析法

2.1数据的标准化处理[9]

Xij为第i个分区第j个指标的值，Xj，Sj为第j个指标的样本均值和样本标准差。

2.2计算数据表（Yij)ixj的相关矩阵R

其计算公式为：

2.3用SPSS17.0软件计算

用SPSS17.0软件计算用SPSS17.0软件计算特征值、贡献率和累计贡献率，并求主成分载荷量。

3　结语

本文利用主成分分析法，并借助SPSS17.0软件，评价徐州铜山区清华中学大气环境质量，提取了2个主成分t1和t2，根据各污染物与主成分的相关系数得出，贡献率最大的污染物是PM10和PM2.5，其次是NO2、CO和SO2，O3的贡献率最小。

[1]刘素丽.用主成分分析法评价空气质量[J].网友世界·云教育, 2014（9）.

[2]曹杨，朱守超.徐州市环境空气质量现状及污染防治[J].环境科技,2010，23（增刊2）：86-88.

[3]汪应洛.系统工程[M].4版.北京:机械工业出版社,2008.

[4]王晓凤.应用主成分分析法评价东昌湖水质状况[J].湖北农业科技,2011,50（23）:4812-4815.

[5]冯利华.环境质量的主成分分析[J].数学的实践与认识,2003,08 (33):32-35.