基于SPSS 探究鞍山市雾霾影响因素

杨庭湘 李艳* 刘建国 刘帅 朱悦

（1. 沈阳理工大学环境与化学工程学院，辽宁 沈阳 110159；2. 鞍山市生态环境局，辽宁 鞍山 114000；3. 辽宁省生态环境保护科技中心，辽宁 沈阳 110161）

1 引言

20 世纪末，学术界就已经开始对雾霾展开研究，从雾霾污染的时空特征、雾霾产生的原因以及影响因素等各方面展开了详细的调查。有研究根据气象观测资料，从空气质量指数时间变化和空间变化分析雾霾特点［1-3］。有学者从雾霾的物理性质和气象因素等两方面分析雾霾环境下大气污染程度变化及气象特征［4-5］。影响雾霾的因素有大气组分因子以及气象因子，如风、湿度、降水等［6-7］。由于区域的不同，各种变量与大气污染的形成无关或变量间存在自相关，采用SPSS 计算自变量与因变量之间的相关性，进而得到大气污染的主要影响因素［8-9］。本文运用SPSS 软件，以雾霾污染指数为因变量，大气组分数据和气象数据为自变量，研究大气组分因子和气象因子与雾霾之间的相关性，探讨鞍山市雾霾的重要影响因素。

鞍山市地貌大体上为东南高西北低，东南方属于千山山脉延伸部分的山区，中部为千山山脉向西部冲积平原过渡地带。鞍山市气候为温带季风性气候，四季分明，雨热同期。鞍山市是我国重要的钢铁工业基地，以钢铁冶金、煤炭消耗为主要产业结构，矿山开采和钢铁冶炼等会带来严重的大气颗粒物污染问题，这对鞍山市雾霾的产生有较大的影响［10］。

2 雾霾污染指数计算

通过计算雾霾污染指数来探究雾霾污染特征与各种影响因素之间的相关性。由于雾霾环境相关数据较多，且影响因素复杂，时间跨度不一［11］，学术界目前还没有统一的雾霾污染指数的计算公式，但由于雾霾是一种大气的污染状态［12］，所以用空气质量指数（AQI）来进行雾霾污染指数的基础数据研究［13］，用下式计算雾霾污染指数：

式中，HPI 为雾霾污染指数，数值越大，表示污染越严重；AQIt为在t 时刻的空气质量指数；T 为监测时间的长度，例如计算1 月份的雾霾污染指数，则T＝31 d。

2017 年鞍山市雾霾污染指数计算结果见表1。鞍山市雾霾污染指数的平均值为72.4 μg/m3，其中最大的为铁西工业园区的监测站点，为94.130 μg/m3，这与其所处周围环境有关，工业园区附近工业污染较重，工业空间集聚较为明显［14］。第二大的为铁西三道街的监测站点，为82.228 μg/m3。雾霾污染指数最小的监测站点为千山，为46.794 μg/m3，这符合把千山作为鞍山市洁净区来衡量鞍山空气的要求。

表1 2017 年鞍山市雾霾污染指数均值

3 雾霾污染指数与大气组分及气象因素的相关性

3.1 雾霾污染指数与大气组分的相关分析

研究所使用的方法为相关性分析方法。影响因子为大气组分因子和气象因子，因变量为雾霾污染指数，自变量为大气组分数据和气象数据。首先，利用EXCEL 将收集到的数据整合起来，建立相关性分析数据库，通过统计分析功能求出鞍山市2017 年PM2.5，PM10，SO2，CO，NO2，O3等6 种物质的每月平均含量以及年平均浓度。接着通过SPSS 软件的相关分析功能研究鞍山市雾霾的相关性，相关系数公式如下：

式中，r 为雾霾污染指数与影响因子的关系系数，如果r 为正数，说明雾霾污染指数与影响因子呈正相关，r 的数值越大，表明相关程度越高；Xi为影响因子数值为统计时间内影响因子的平均值；Yi为雾霾污染指数为统计时间内雾霾污染指数的平均值。

通过SPSS 软件对雾霾污染指数与PM2.5，PM10，SO2，NO2，CO，O3这6 种大气组分进行相关性分析，分析结果见表2。

由表2 可见，鞍山市7 个监测站点的雾霾污染指数与PM2.5，PM10的相关系数较大，全部大于0.89，说 明 鞍 山 市 雾 霾 的 主 要 污 染 物 为PM2.5和PM10，且这7 个监测站点中深沟寺、铁西三道街、明达新区及千山的PM2.5的相关系数为大气组分的最大值。SO2，NO2，CO 与鞍山市雾霾污染的相关系数为正数，且小于PM2.5，PM10的相关系数，表明它们与雾霾污染也存在着一定的关系，且互相之间存在着一定的差异，其中NO2对深沟寺、太阳城、太平、明达新区、千山的雾霾污染影响相对较大，说明这些地区要加强对NO2的污染预防工作。O3与鞍山市的雾霾污染系数较小且相关系数均为负数，表明O3对鞍山市雾霾情况呈现负相关，即O3能够起到降低鞍山市雾霾污染的作用。

3.2 雾霾污染指数与气象因素的相关分析

研究所使用的方法为相关性分析方法，与上文探究雾霾污染与大气组分的相关分析中所使用的方法相同。通过对不同的气象因子对鞍山市的雾霾污染指数相关系数的不同，来探究其对鞍山市雾霾影响的差异性，见表3。

表3 雾霾污染指数与气象因素相关性（N＝365）

由表3 数据分析可得出如下结论：

（1）雾霾污染与风速的相关性。鞍山市雾霾污染指数与风速呈现负相关关系。风速越大，大气越容易得到扩散，从而降低大气污染成分的浓度，减小雾霾发生的几率。

（2）雾霾污染与气温的相关性。鞍山市雾霾污染指数与气温呈现负相关关系。气温升高时，增强了大气层的不稳定性，导致大气中的物质扩散性加强，雾霾污染降低。而当气温降低时，大气层较为稳定，使得污染严重。

（3）雾霾污染与气压的相关性。鞍山市雾霾污染指数与气压呈现正相关关系。气压对雾霾污染物的影响较大，包括影响污染物的聚集与扩散，导致污染物的浓度发生变化。

（4）雾霾污染与湿度、降水量的关系。鞍山市各监测站点的湿度和降水量与雾霾污染指数有些呈现正相关，有些呈现负相关，而且系数比较小。降水量基本不呈现相关性。

4 结论

（1）鞍山市7 个气象监测站点中雾霾污染最严重的为铁西工业园区，这与该地区工业空间集聚有关；而千山雾霾污染最轻，符合把千山作为衡量鞍山市空气标准洁净区的要求。

（2）鞍山市雾霾污染与大气组分有较大关系。7个监测站点的雾霾污染指数与PM2.5，PM10的相关系数都在0.95 以上，表明影响鞍山市雾霾污染的主要大气组分因素为PM2.5，PM10；大气其他组分如SO2，NO2，CO 等与雾霾污染指数的关系较小，几乎都在0.6 以下；O3则与雾霾污染指数呈现负相关。

（3）鞍山市雾霾污染与气象因素密切相关，影响鞍山市雾霾污染的主要气象因素为气温和气压。7个监测站点的雾霾污染与气温、气压、风速相关性较大，且气温、风速呈现负相关，与气压呈现正相关，湿度、降水量影响较小。