关于某城市一年污染物对AQI的贡献量分析

摘 要：应用数据分析工具pandas对某城市一年空气质量的数据进行分析，利用可视化工具matplotlib展示数据分析的结果;数据是无情的也是最有说服力的，用污染物对AQI贡献量，让人们更加了解空气质量中最重要的污染物，并在改善环境中以及日常生活中应该怎么做。

关键词：AQI ;污染物 ;PM10

每时每刻在智能终端上面通过“天气”可以看到某个城市的AQ I以及各种污染物的值，这些值代表的意义可以通过国家环境保护部2012年的第8号文件的相关规定查到;国家空气质量检测系统检测的目的不止是了让民众知道这些数据，还应该有一个目的就是为了让我们生活的环境变得更健康，改善我们的生活环境的质量。

通过国家环境保护部2012年的第8号文件的表二可以得知，AQI的值越小，空气质量越好，AQ I的值是这样得到，将国家空气质量检测系统观察的值代入的公式（1）可以直接计算出每时的不同污染物对应的IAQI 的值，选取最大的IAQI的值就是每时的AQI的值，通过把一天24小时的污染物的值取平均后，再利用每时的计算方法即可得到每日的AQI值。

通过降低污染物的观测值，方可降低AQI的值，提升空气质量的等级;污染物有：PM2.5、PM10、O3、SO2、NO2以及CO，这些污染物对应的值都要降低吗？还是降低某一个或某几个？我认为这应该取决于污染物对AQI值的贡献量，因为规定中已经说明时取各个污染物通过公式计算得到的最大者。

该论文的主要内容包含下面几个部分：

一、主要思路

通过计算污染物对AQI的贡献量，确定出哪个或哪些污染物的值应该降低的。

二、使用的工具

在虚拟环境Anaconda中，使用Python3的数据分析工具pandas以及可视化工具matplotlib。

三、具体的实现步骤

首先，明确目的：得到某一年中污染物对AQI的贡献量;

其次，获取这一年的数据，熟悉数据的格式;

第三，预处理数据，将数据中的缺失值、重复值以及异常值处理，在处理的过程中，发现有缺失值（不多），由于公式中要求是选取最大的IAQI的值作为AQI的值，于是采取的措施是将缺失值填充为0。

第四，数据分析，通过每小时的污染物的贡献量，计算出一天的污染物的贡献量，然后将数据归一化处理，然后计算出一年的污染物的贡献量，部分程序以及结果截图如下：

第五，数据可视化，将一年的数据汇总后，通过柱状图（图四）显示各污染物数据的分布情况。这时部分源码：

df3=df1[df1['指标']=='PM2.5']

cut=[0，50，100，200，300，400，500]

df3['categroies']=pd.cut（df3['数值']，bins=cut，labels=[u'优'，u'良'，u'轻度污染'，u'中度污染'，u'重度污染'，u'严重污染']）

print（df3）

groupby=df3.groupby（df3['categroies']）['categroies'].count（）

print（groupby）

list_max=[]

#取出每一个分类的最大值

for i in labels：

list_max.append（（df3[df3['categroies']==i].max（）['数值']））

print（list_max）

columns=['labels'，'max']

dict1={}

print（labels，groupby.values，list_max，）

df4=pd.DataFrame（）

df4['labels']=labels

df4['max']=list_max

df4['groupby']=groupby.values

df5=df4.fillna（0）

print（df5）

print（df5.iloc[：，1]）

print（sum（df5.iloc[：，1]*df5.iloc[：，2]）/24）

jamean=sum（df5.iloc[：，1]*df5.iloc[：，2]）/24

print（jamean）

mid=math.sqrt（sum（[（i-126）**2 for i in df2['数值']]）/23）

#jun=math.sqrt（mid）

print（mid）

print（jamean）

第六，结论，从一年的污染物的贡献统计数据可以得出这样的结论，PM10是居于首位，其次是PM2.5。如果能减少这两种污染物的排污，空气质量就会提高。

PM10来自污染源的直接排放，比如烟囱与车辆。另一些则是由环境空气中硫的氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其它化合物互相作用形成的細小颗粒物。此外，在未铺沥青、水泥的路面上行使的机动车、材料的破碎碾磨处理过程以及被风扬起的尘土也能增加PM10 的浓度。

PM2.5的主要来源是日常发电、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，大多含有重金属等有毒物质。一般而言，PM2.5主要来自化石燃料的燃烧，如机动车尾气、燃煤等，除此之外还有一些挥发性有机物。

了解到AQI的值主要是由PM10决定的，这个城市的每个人都应该行动起来，减少自己的PM10的排放，采用无烟煤取暖（政府应该采取一些惠民措施，逼近这个要比普通煤贵一些）、绿色出行、减少工业污染排放、尽量减少在多风的季节修路。

四、存在的不足以及后续的研究内容

一年的污染物的贡献量的总数应该是366（统计的这一年是闰年），可是文章的数据小于366;在污染物的贡献量的统计中，发现有一些特殊的值，比如那些一天的污染物贡献量比较小和比较大的（一天污染物贡献量应该是等于1），需要仔细地查看源数据，找出原因;

参考文献

[1]向春枝. Python程序设计项目化教学[M].北京：中国铁道出版社 [2020-07].

[2] 张俊红.对比Excel，轻松学习Python数据分析[M].北京：电子工业出版社[2019.2]

作者简介：

梁俊兰（1978—），女，内蒙古呼和浩特市土左旗，呼和浩特职业学院计算机信息学院，硕士，研究方向：组合数学与图论