苏州地区空气质量指数的统计分析

李 良

苏州地区空气质量指数的统计分析

李 良

（苏州工业职业技术学院 软件与服务外包学院，江苏 苏州 215104）

为了对苏州地区的空气质量进行研究，以江苏省环境保护厅公布的2020年1月初至2月中旬共计40天的数据作为样本，将苏州与江苏其它城市进行比较，从平均空气质量指数（AQI）、空气质量等级、首要污染物三个方面进行排名，得出苏州在江苏省内空气质量加权综合排名情况，再利用SPSS统计软件，采用多种统计方法对苏州地区AQI的温度、天气类型、是否为周末等影响因素进行分析，统计结果可以制定提升苏州地区空气质量的方法和策略。

空气质量指数；均值检验；方差分析；SPSS

近年来，随着工业化的发展，人口不断增加，城市排出的大量废气已经对环境造成了严重污染，严重影响人们的生活质量，危及人们的身体健康。

本文采集了江苏省环境保护厅公布的72个监测点自今年1月1日至2月9日共40天的数据，利用Excel和SPSS统计软件，采用集中趋势指标、假设检验、方差分析等多种统计方法，对苏州地区的AQI进行统计分析。

1 空气质量指数（AQI）简介

从2002年11月16日起，长三角地区上海市与江苏省13个城市、浙江省11个城市按照新修订的《环境空气质量标准》，同步试点发布AQI（空气质量指数）。与之前的API（空气污染指数）相比，AQI将PM2.5（可入肺颗粒物）、臭氧、一氧化碳纳入评价。此次试点发布AQI的空气质量监测点覆盖范围较广，包括江苏全部13个地级市的72个监测点[1]。

AQI发布平台以不同颜色表征空气质量的好坏，颜色越深，代表污染越严重。绿色表示AQI范围为0-50，空气质量为优；黄色表示AQI范围为51-100，空气质量为良好；橙色表示AQI范围为101-150，空气质量为轻度污染；红色表示AQI范围为151-200，空气质量为中度污染；紫色表示AQI范围为201-300，空气质量为重度污染；褐红色表示AQI范围为300以上，空气质量为严重污染[2]。

2 苏州地区AQI与江苏省其他城市比较分析

江苏省环境保护厅公布72个监测点包括：南京9个、无锡8个、徐州7个、常州6个、苏州8个、南通5个、连云港4个、淮安5个、盐城4个、扬州4个、镇江4个、泰州4个、宿迁4个。江苏环保厅每天都公布每一个监测点的AQI数值及首要污染物，首要污染物包括：pm10、pm2.5、NO2、SO2、COO3等[3]。

2.1 平均AQI统计分析

本文将每个城市每天的多个监测点的平均值作为这个城市当天的AQI数值，计算江苏地区13个城市40天的AQI平均值，以此来比较苏州地区与其他城市AQI情况。13个城市的AQI排名情况如表1所示。

从表1可以看出，经济较为发达城市平均AQI较高，如苏州、无锡、南京等城市排名较为靠后，作为2012年GDP排名第一的苏州平均AQI排名只有第9名。因此，在发展经济的同时，也必须注意保护环境，不能以牺牲环境为代价发展经济。

表1 各城市平均AQI排名情况

2.2 空气质量等级统计分析

根据《环境空气质量标准》，空气质量分为6个等级，优、良好、轻度污染、中度污染、重度污染、严重污染。前2个等级表示空气质量较好，而后面4个等级则表示受到污染。因此统计优和良好的天数非常重要。表2统计了江苏省13个城市40天的空气质量等级优和良好的天数，及优良率（优和良好天数占统计天数的比例）的排名。

表2 各城市空气质量优良率排名统计情况

注：1.当优良率相同时，优先考虑优的天数。2.如果所有指标都相同，则平均AQI较低的排名靠前。

从表2可以看出，优良率最高的是连云港，这与表1的平均AQI统计结果排名是一致的，都是连云港，说明连云港的空气质量最好。而没有出现优的城市有3个，苏州也是其中的一个。苏州地区出现优和良好的天数合计为16天，优良率为40%，排名第9。所以，苏州地区的平均AQI不但排名靠后，而且与江苏其它城市相比，优良率的排名也较为靠后。

2.3 首要污染物统计分析

江苏省环保厅每天不仅公布的13个城市的72个检测点的AQI，而且也会公布首要污染物，包括：pm10、pm2.5、NO2、SO2、O3等。

13个城市40天的首要污染物的520个统计数据中，pm10占8.27%，pm2.5占88.58%，NO2占1.38%，SO2占0.98%、O3占0.79%。从统计结果来看，所有城市40天中首要污染物出现次数最多的都是pm2.5，并且pm2.5占了首要污染物的绝大部分。

pm2.5是指粒径在2.5微米以下的细颗粒物，直径相当于人类头发的1/10大小，不易被阻挡。被吸入人体后会直接进入支气管后，容易引起哮喘、支气管炎等多方面的疾病，对人体的危害极大，所以统计pm2.5为首要污染物天数比例的意义很大。13个城市首要污染物为pm2.5的天数占所有天数的比例及排名如表3所示，越低排名越靠前。

表3 各城市首要污染物为pm2.5排名情况

从表3可以看出，有5个城市低于全省平均比例88.58%，其余7个城市高于平均比例，其中，苏州排名第7。

2.4 综合排名

把前面三种方法平均AQI、空气质量等级和首要污染物排名统计按照40%、30%和30%的权重，得出最后的综合排名。如苏州的综合排名计算方法为： 9×0.4+8×0.3+7×0.3=8.9。所有城市的结果如表4所示。

表4 各城市综合排名情况

在综合排名中，连云港排名第一 摇摇领先。苏州排名第7，在13个城市中排名中等。

3 利用多种统计方法对苏州地区AQI进行统计分析

3.1 AQI与天气的统计分析

（1）温度与AQI的关系分析

为了研究温度对于AQI是否有存在关系，采集了40天的最高温度与最低温度，将它们的平均值作为平均温度，并计算平均温度与AQI的相关系数。

根据SPSS统计软件计算的结果显示，平均温度与AQI的相关系数为0.080，说明两者之间几乎没有关系。

（2）天气类型对于AQI的影响

一般来说，不同的天气类型对于空气是有影响的，但是这种影响是否显著，就需要统计方法来分析。本文将利用方差分析来检验三种天气类型晴、雨、雪所对应的AQI的平均值是否存在显著性差异。

首先统计三种天气类型的天数，并计算其所对应的AQI的平均值。晴天出现了24天，平均AQI为149.58，雨天出现了11天，平均AQI为115.82，雪天出现了5天，平均AQI为89.80。

根据SPSS软件的单因素ANOVA计算的结果，方差分析的显著性概率值为0.035，如表5所示。

表5 不同天气类型AQI平均值方差分析结果

由于sig<0.05，表明三种类型（晴、雨、雪）的AQI平均值存在显著性差异。

3.2 AQI与周末的统计分析

根据相关研究，空气质量的重要影响因素之一就是机动车尾气，而周末与非周末的机动车的流量是不同。经计算，星期一到星期天的AQI平均值中，星期日的AQI平均值最低，为108.20，星期三的AQI平均值最高，为155.17，说明到了星期日，机动车的流量减少之后，AQI会有一定的降低。

本文将利用均值检验来验证周末与非周末的AQI平均值是否存在显著性差异。40天统计时间内，共出现了周末11天，非周末29天，这样就构成了两个样本。经计算，周末的AQI平均值为129.36，非周末的AQI平均值为134.14。根据SPSS软件的独立样本T检验结果，均值检验的显著性概率值sig为0.808，如表6所示。

表6 是否周末AQI的均值检验结果

由于sig>0.05，应接受两个样本均值相同的原假设，即周末与非周末的AQI平均值没有显著性差异。

3.3 苏州各个监测点的统计分析

目前，苏州共有8个监测点，包括：上方山、南门、彩香、轧钢厂、吴中区、苏州新区、苏州工业园区、相城区，40天8个监测点的AQI平均值分别为：126.80、143.05、121.25、136.25、142.93、128.33、132.05、137.48。其中，最高的监测点为吴中区，最低的监测点为南门。

本文将利用方差分析来检验8个监测点AQI的平均值存在的差异是由于随机抽样引起的，还是由于监测点的差异引起的。根据SPSS软件的单因素ANOVA结果，显著性概率值sig为0.598，如表7所示。

表7 各监测点比较结果

结果显示，8个监测点的AQI平均值没有显著性差异，说明8个监测点虽然分布在城市的不同位置，但是并不存在明显偏高或明显偏低的点。

4 总结

本文通过对40天苏州及江苏其它城市AQI的分析研究，得出苏州在江苏省空气质量的排名属于中等水平，苏州地区空气质量提升迫在眉睫，根据分析上述分析结果，可从以下几个方面入手：（1）改变材料结构（如使用清洁能源）从源头上改变生活中使用煤炭带来的大气污染。（2）减少汽车尾气的排放量或者排放方式，如对不符合排放标准的新车采取不准出厂，鼓励使用清洁能源型交通工具，推广使用无铅汽油、天然气、电动汽车等燃料等。（3）减少烟囱除尘，将城市中的粉尘污染工厂搬迁至城外。

[1]邱坚.关于环境空气新旧标准变化的探讨[J].内蒙古民族大学学报, 2012(4):41-44.

[2]宫小勇,朱晓梅.AQI在辽通市大气环境质量评价中的应用[J].内蒙古民族大学学报,2010(3):63-64.

[3]李云祯,周平.成都市空气质量指数与雾霾的关系研究[J].生态环境学报,2016(11):1760- 1766.

[4]许自成.湘南烟区生态因素与烤烟质量的综合评价[J].内蒙古民族大学学报,2008(1):226-2 34.

Statistical Analysis of Air Quality Index in Suzhou

Li Liang

（Suzhou Institute of Industrial Technology, Suzhou 215104 Jiangsu）

In order to study the air quality in Suzhou area, 40 days’ data from early January to mid-February in 2020 were collected as samples. By using relevant statistical software, the temperature, weather type and weekend influencing factors of air quality index in Suzhou area were analyzed by various statistical methods, and compared with other cities in Jiangsu Province. From the average air quality index (AQI), air quality grade and primary pollutants, the overall air quality ranking of Suzhou in Jiangsu Province is obtained.

Air quality index; Mean test; Analysis of variance; SPSS

2021-04-06

李 良，男, 江苏苏州人，讲师。研究方向：数据统计分析。

X51

A

1672-1047（2021）03-0081-04

10.3969/j.issn.1672-1047.2021.03.22

[责任编辑：王银林]