我国城市空气质量的状况分析

我国城市空气质量的状况分析

目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1城市空气质量研究的背景和意义

1.2 常用的衡量空气质量好坏的指标

1.3 我国城市空气质量的现状分析

1.4 主要研究目的

1.5 研究方法

第二章我国主要城市空气质量的分类

2.1聚类分析简介

2.1.1 聚类分析的基本原理与步骤

2.2对各城市聚类的结果及分析

2.2.1衡量指标

2.2.2数据运算

2.2.3聚类结果及分析

第三章影响城市空气质量的因素

3.1 模型的构建

3.2 数据的运算

3.3 结果分析及综合评价

第四章结论与对策建议

4.1主要结论

4.2对策与建议

参考文献

附录

第一章绪论

1.1城市空气质量研究的背景和意义

一、研究背景

随着科技的发展，工业的进步和全球人口急剧增多的因素的影响，人们赖以生存的环境遭到了很大的破坏，很多地区相继出现了酸雨、物种灭绝、土地沙化等环境问题。环境问题已经成为当今世界各国普遍关注的问题之一，也是21世纪人类面临的重大挑战。

我国是一个人口大国，城市众多，人口密集。但由于工业的发展，我们的很多城市都受到了不同程度的污染，尤其是空气的污染，直接对我们造成伤害,人们疾病的发生率也逐年提高。空气中的污染物主要是可吸入颗粒、二氧化硫、二氧化氮等物质。

二、研究意义：

洁净大气是人类赖于生存的必要条件之一，一个人在五个星期内不吃饭或五天内不喝水，尚能维持生命，但超过5分钟不呼吸空气，便会死亡。人体每天需要吸入10-12立方米的空气。因此空气质量的好坏与人类的生存息息相关，评价空气的质量才能反映空气的好坏，才能开展治理等工作，才能让我们生活的更好。

影响因素：空气质量的好坏反应了空气污染程度，它是依据空气中污染物的高低来判断的。空气污染是一个复杂的现象，在特定时间和地点，空气污染物浓度受到许多因素影响。来自固定和流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一，其中包括车辆、船舶、飞机的尾气、工业企业生产排放、居民生活和取暖、垃圾焚烧等，城市的发展密度、地形地貌和气象等也是影响空气质量的重要因素。

1.2 常用的衡量空气质量好坏的指标

AQI即空气质量指数,AQI数值越大、级别越高,说明空气污染状况越严重，对人体的健康危害也就越大。是根据二氧化硫、二氧化氮、PM10、PM2.5、臭氧、一氧化碳六项空气污染物计算出来的。

1、总悬浮颗粒物TSP：这是大气降尘的主要污染指标。大气中的总悬浮颗粒物主要来自工业废气、建筑扬尘、交通尾气、物质燃烧等。它含有可损害神经系统的铅、汞、锰等，还有致癌物苯并芘、砷、铬等。总悬浮颗粒能吸附有害气体、液体、细菌等。目前，许多国家对粒径小于10微米不能被人的上呼吸道所阻挡的可吸入性颗粒（即PM10）非常重视，尤其是粒径小于2.5微米的可吸入性气溶胶（即PM2.5）。这种气胶微粒被吸入人体后，会渗透到肺部组织的深处，可引起支气管炎和肺癌等病变。在1996年修订的国家环境空气质量标准中，已增加了PM10的控制标准，但考虑到对人体健康危害最大的是PM2.5， 2012年10月11日，国家环境保护部副部长吴晓青表示，新的《环境空气质量标准》颁布后，环保部明确提出了新标准实施的“三步走”目标。按照计划，2012年年底前，京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市、计划单列市和省会城市要按新标准开展监测并发布数据。截至目前，全国已有195个站点完成PM2.5仪器安装调试并试运行，有138个站点开始正式PM2.5监测并发布数据。

2011年1月1日开始，环保部发布的《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法》开始实施。首次对PM2.5的测定进行了规范，但在环保部进行的《环境空气质量标准》修订中，PM2.5并未被纳入强制性监测指标。2012年05月24日环保部公布了《空气质量新标准第一阶段监测实施方案》，要求全国74个城市在10月底前完成PM2.5“国控点”监测的试运行。

2、二氧化硫：主要由燃煤排放引起。二氧化硫在大气中会氧化而形成硫酸盐气溶胶，毒性将增大10倍以上，它将会严重危害人体健康，导致胸闷。眼睛刺激、呼吸困难，甚至呼吸功能衰竭。在此环境下的降水便是酸雨，它会使水质及土壤酸化，从而导致鱼类和植物大量死亡。二氧化硫曾是一些发达国家在工业发展时期的主要污染物。被列为世界八大公害事件的比利时马斯河谷、美国的多诺拉等烟雾事件，均系二氧化硫严重污染所致。我国是燃煤大国，每年排放的二氧化硫居世界前列，所以对二氧化硫及其次生污染的防治必须加大力度。

3、氮氧化物：主要是一氧化氮和二氧化氮，主要由机动车尾气造成。它对人们呼吸器官有较强的刺激作用，可引起气管炎、肺炎、肺气肿等。氮氧化物与水可生成硝酸盐、亚硝酸盐。进入人体，可生成强致癌物亚硝酸氨，也可与人体血液中的血红蛋白结合，使人产生缺氧症状。1952年美国洛杉矶光化学烟雾事件的罪魁祸首便是氮氧化物。此外，它还使植物大面积受损。值得注意的是，随着城

市现代化交通的高速发展，我国许多城市的氮氧化物也严重超标，由机动车（也含助动车）的激增引发的光化学烟雾污染，在许多城市已被环境监测部门发现。

我国目前采用的空气污染指数分为五个等级：

一级：空气污染指数≤50优级

二级：空气污染指数≤100良好

三级：空气污染指数≤200轻度污染

四级：空气污染指数≤300中度污染

五级：空气污染指数＞300重度污染

绿色代表空气质量优，黄色代表良好，橙色代表轻度污染，红色代表中度污染，紫色代表重度污染，褐红色代表严重污染。另外，相应的颜色对应的空气质量指数分别为，0-50，51-100，101-150，151-200，201-300，大于300。

1.3 我国城市空气质量的现状分析

（1）近年来，大气污染物排放总量呈逐年降低态势。二氧化硫排放量，从1998年的2091万吨减少到2001年的1948万吨，减排143万吨，减幅6.8%，其中生活污染源减少116万吨，高于工业污染源，减幅达23.3%；烟尘排放量，从1998年的1445万吨减少到2001年的1070万吨，减排385万吨，减幅26.5%，其中工业污染源减少326万吨，高于生活污染源，减幅达27.7%；工业粉尘排放量从1998年的1321万吨减少到2001年的991万吨，减排330万吨，减幅达25%.

虽然近年来污染物排放有所减低，但污染仍然很严重。据专家分析，二氧化硫排放量水平仍高于环境承受能力的60%左右。

( 2 )环境质量总体上有好转趋势，但许多城市和地区环境污染依然严重。城市空气质量总体上友好装趋势，但是城市空气污染仍较严重，污染类型以煤烟型污染为主，颗粒物仍是影响中国城市空气质量的主要污染物，其中人口在100万~200万的特大城市最重。酸雨分布面积变化不大。1995~2000年降水平均PH 值≦5.6的城市比例呈逐年下降趋势，近三年有所回升，总体变化不大。两控区酸雨和二氧化硫控制初见成效。近年来，酸雨控制区降水平均PH值小于5.6的城市比例呈减少趋势。在全国的600多座城市中，大气环境质量符合国家一级标准的不到1%。

（3）老的

问题还远

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物排放量

有所减

少，但是

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的严峻形

势并石家

庄

太原0.106 0.075 0.022 296 呼和浩特0.074 0.049 0.040 346 沈阳0.110 0.059 0.037 328 长春0.085 0.034 0.043 340 哈尔滨0.101 0.046 0.054 311 上海0.081 0.035 0.053 334 南京0.100 0.035 0.048 315 杭州0.097 0.041 0.052 327 合肥0.111 0.023 0.027 321 福州0.064 0.014 0.040 353 南昌0.079 0.054 0.037 347 济南0.123 0.050 0.025 295 郑州0.099 0.053 0.046 322

武汉0.105 0.044 0.054 301 长沙0.092 0.039 0.042 333 广州0.070 0.039 0.056 347 南宁0.050 0.032 0.028 362 海口0.038 0.007 0.016 365 重庆0.105 0.053 0.037 303 成都0.111 0.038 0.055 315 贵阳0.074 0.058 0.026 347 昆明0.067 0.041 0.046 365 拉萨0.050 0.008 0.021 361 西安0.113 0.048 0.046 304

兰州0.150 0.059 0.043 236 西宁0.141 0.042 0.032 280 银川0.090 0.044 0.031 328 乌鲁木齐0.140 0.093 0.068 262

2.2.3聚类结果及分析

对全国31个主要城市2011年的城市空气质量指标进行分析研究。由于空气质量指标涉及到多因素、多指标，为便于比较各个城市空气质量指标的异同点，根据我国各主要城市2011年城市空气质量指标的数据表（见附表1），可以采用多元统计分析中的系统聚类法对31个主要城市的空气质量指标进行分析。分析选用了五个指标：1、可吸入颗粒X1；2、二氧化硫（X2）；3、二氧化氮（X3）4、空气质量达到二级以上的天数（X4）；5、空气质量达到二级以上占全年比重（X5），用来反映全国各城市空气质量的状况，原始数据（见附表一）。

2.2.2数据运算

本文采用聚类分析中的欧式距离来度量样品（即地区与地区）之间的相似程度，用Ward方法对我国31个主要城市的城市空气质量进行系统聚类，聚类结果见树图1和树图2.

由于前三个指标和最后两个指标的含义不一样，所以要对原始数据左边两次聚类分析，才能更透彻的从不同指标来衡量我国主要城市的空气质量。

第一种情况是按二级以上天数及所占比重作为衡量标准对各个城市空气质量做聚类分析。明显可见全国31个主要城市被分为四类，分类结果见树图1.又有（附表三）明显可见，各类所包含的省市自治区、直辖市如下：第一类有5个城市，其中包括北京、兰州太原乌鲁木齐武汉；第二类有15个城市，其中包括长沙成都哈尔滨杭州合肥济南南京沈阳石家庄天津西安西宁银川郑州重庆；第三类有7个城市，其中包括长春广州贵阳呼和浩特南昌南宁上海；第四类有4个城市，其中包括福州海口昆明拉萨；根据《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染犯防治法》制订的《环境空气质量标准》（GB3095-1996）规定（见注解1）二类区即二级标准为城镇规划中确定的居

住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。从（附表一）可以看出我国31个主要城市都已经达到二级标准，但不同的是达到二级标准的天数各不相同。可以看出：第一类的五个城市明显是达到二级标准天数及所占比重最少的。这主要归因于其特殊的城市职能和地理位置，工业发展比较快，工业企业比较多，而且人口密度过大，又容易受西北沙尘暴袭击。诸多因素影响导致空气质量严重恶劣，是重点治理对象。

第二类的15个城市居于中等。主要区域为城镇规划确定的居民区、商业区交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区；也相对存在一些不足之处，有待个相关部门的进一步调查及相关对策治理。

第三类的7个城市与其他大城市相比处于中中上等水平。与空气质量较好的城市相比，I级天数较少，III级天数较多，仍存在着不少差距。但是上海是进步最大的一个城市。其中上海市政府加大力度控制大气污染源排放和建设城市绿地是促进城区空气质量变好的重要原因。这是其他城市应该学习和借鉴的。重点是分到第三类的4个城市，其中昆明二级以上天数所占比重达到100%，是中国空气最好的城市。其余三个相对前三类也有明显优势。主要区域为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区。

第二种情况是按前三个变量（即可吸入颗粒、二氧化氮、二氧化硫）对我国的主要城市空气质量进行系统聚类分析。其含义和第一种情况相反，综合反映出来的意义是一样的，结合树图2及（附表二）的分析显示，结果也明显和第一种情况相匹配。以下就不再对第二种情况做过多叙述。

第三章影响城市空气质量的因素

3.1 模型的构建

3.2 数据的运算

3.3 结果分析及综合评价

第四章结论与对策建议

4.1主要结论

4.2对策与建议

附表一2011年数据

附表2 原始数据聚类后的分类排序表

附表3 根据达到二级以上天数的各城市空气质量分类表

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8ise.html