河北省主要城市污染物排放量统计分析

宗宜宸 刘志鑫 王斐然

【摘 要】本文通过主成分分析法与聚类分析法的结合对河北省的几个主要城市的主要污染物排放量进行总结与分类，为各个地区治理环境污染提供客观的参考依据。

【关键词】聚类分析;主成分分析;河北省;主要污染物排放量

1.研究现状

随着工业化时代的发展，工厂向大自然排放的污染气体也逐渐增加，人类活动对环境污染的强度也越来越大，甚至成为了引至全球及区域尺度环境变化的主要驱动力。因此，制定区域污染源清单已经成为国内外科学界关注的热点领域。

2.研究方法

2.1主成分分析

2.2聚类分析

2.3实例展示

2.3.1步骤

（1）主成分分析：

为消除各个变量之间的量纲影响，从样本的相关系数矩阵出发。根据原始变量数据相关矩阵显示，在各变量之间的相关系数矩阵中可以看出，有较强相关性的变量依次为：X1与X2之间的相关系数为0.975;X1与X6 之间的相关系数为0.832;X2与X6之间的相关系数为0.857.

因而，前两个主成分为：第一个主成分：

F1 0.215X1 0.218X2 0.203X3 0.168X4 0.192X5 0.166X6

第二个主成分：

F2 0.207X1 0.220X2 0.176X3 0.540X4 0.341X5 0.597X6

由表達式可以看出第一主成分是由 PM2.5，PM10，SO2，CO 反映的污染物排放量的综合指标，第二主成分是由 PM2.5，PM10，NO2，CO，O3 反映的污染物排放量的综合指标。

（2）聚类分析：

地区之间的近似矩阵反映了地区之间的相似性或相异性的矩阵，由于计算距离使用的是平方欧式距离，所以地区间距离越大，主要污染物越相异。

平均连接（组之间）聚类表，以表的形式说明聚类的过程。

谱系图结果显示出河北省各个地区污染物排放量有较大差异。

3.结论

在主成分分析中计算出的两个主成分中，得出最主要的4个主要污染物为PM2.5，PM10，SO2，CO，其次为NO2，O3。从图1谱系图中可以看出分五类比较合适，其中，张家口为第一类，廊坊、承德、秦皇岛为第二类，唐山为第三类，石家庄、邯郸、邢台为第一类，衡水、沧州、保定为第二类，唐山为第三类，廊坊、承德、秦皇岛为第四类，张家口为第五类。各个地区在寻找污染源时可以作为参考。

参考文献：

[1]IPCC.Climate Change 2007：The Physical Science Basis.Cambridge University Press，2007.

[2]杨文夷，李杰朱，莉莉等.我国空气污染物认为源排放清单对比[J].环境科学研究.2006，7（16）：704-709.

（作者单位：1.华北理工大学材料科学与工程学院;2.华北理工大学建筑工程学院3.华北理工大学临床医学院院）