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1、I全国主要城市空气质量现状与分析II摘 要空气质量优劣程度与一个城市的综合竞争力密切相关,它直接影响到投资环境和居民健康,因此越来越受到政府和公众的关注.城市化过程是发展中国家实现现代化的必经之路,但是该过程往往会导致环境污染不断加剧.大城市工业集中、人口密集、大量消耗化石燃料,高密度的建筑群又不利于污染物的扩散,因此空气污染(特别是城区)异常严重。本文利用 2007年中华人民共和国国家统计局环境保护部提供的数据资料，对全国 31个主要城市空气质量状况进行量化分析及综合评价，初步探讨我国目前城市空气质量的现状趋势及成因，为政府治理空气污染的决策提供科学依据；同时为其他类似研究利用该数据源提供范
2、例。本文主要利用系统聚类分析方法，对全国 31 个主要城市空气质量中所存在的问题做了现实性的分析。从全国 31 个城市空气质量指标状况的分析入手，使用多元统计分析中的系统聚类分析方法进行分析与评价，得出不同地区的空气质量现状差异，并找出影响空气质量的主要因素，从而得到了各城市空气质量的一些特点和存在的不足；总结出了如何治理城市空气质量的一些可行性策略。关键词 城市空气质量指标；空气质量现状；空气污染；聚类分析； I目 录1 背景综述11.1 城市空气质量指标产生的背景11.2 城市空气质量指标的内涵与特征21.3 研究目的和意义21.4 主要研究内容21.5 研究方法22 我国城市空气质量的系
3、统分析及现状评价12.1 对城市空气质量进行系统分析12.2 城市空气质量的综合现状评价22.3 城市空气质量综合现状评价结果的分析33 结论与对策建议73.1 主要结论73.2 对策与建议8参考文献14附表161全国主要城市空气质量现状与分析1 背景综述1.1 城市空气质量指标产生的背景空气质量优劣程度与一个城市的综合竞争力密切相关,它直接影响到投资环境和居民健康,因此越来越受到政府和公众的关注.城市化过程是发展中国家实现现代化的必经之路,但是该过程往往会导致环境污染不断加剧.大城市工业集中、人口密集、大量消耗化石燃料,高密度的建筑群又不利于污染物的扩散,因此空气污染(特别是城区)异常严重。
4、在面对一次次“胜利”的同时，人类也深深地体会到了苦涩的“回报”-城市空气质量问题。随着城市空气质量问题的逐渐恶化，科学研究者就相应的制定了反应和评价空气质量标准的指标，即空气质量指标。它是一种反应和评价空气质量的标准，是常规监测的几种空气污染物的浓度数值形势、并分级表征空气质量状况。适用于表示城市短期空气质量状况和变化趋势。城市是人类科技进步、经济发展和社会文明的结晶，是人类集中聚居的场所，然而，也是环境污染集中的场所。空气质量优劣程度与一个城市的综合竞争力密切相关,它直接影响到投资环境和居民健康 ,因此越来越受到政府和公众的关注.不合理的能源结构是影响城市空气质量的重要因素之一。作为世界上经
5、济发展最快的国家之一，中国能源消耗量近十年来稳步增长。煤炭，不仅是过去、现在，而且在不远的将来，都将是中国主要的能源形式，这就决定了煤炭的消耗在中国的城市空气质量中起着决定性作用。另一个影响中国城市空气质量程度的重要因素，是机动车保有量和城市人口随着经济的快速发展而迅速增加，这种趋势在大中城市表现得尤为明显。但与此同时，大规模的城市拆迁改建和产业结构、工业布局的调整也有效的改善了中国部分城市空气质量。1.2 城市空气质量指标的内涵与特征空气质量指标是一种反映和评价空气质量的标准，是常规监测的几种2空气污染物的浓度数值形式、并分级表征空气质量状况，相关监测部门可以根据空气质量指标产生的数据进一步
6、来判断空气污染的程度，适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。城市空气质量的三项指标分别是指：可吸入颗粒物：这是大气降尘的主要污染指标。大气中的可吸入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。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。我国是燃煤大国，每年排放的二
7、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。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。二氧化氮与水可生成硝酸盐、亚硝酸盐，进入人体可生成致癌物亚硝酸氨，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。 综上所述，可见城市环境空气质量直接反映城市规划建设管理水平，影响城市经济发展，招商引资，密切关系城市居民生活质量甚至直接影响到人类的身体健康以至生命安危。如何更好的控制它们最大程度减少对人类的危害是很有必要的。1.3 研究目的和意义本文研究目的主要是通过中国统计
8、局全国主要城市空气质量指标的数据，城市环境空气质量直接反映城市规划建设管理水平，影响城市经济发展，招商引资，关系城市居民生活质量。随着经济建设、城市建设的快速发展，城市作为政治、经济、文化、商贸中心，建筑密度、人口密度、交通车辆密度不断膨胀，各类一次二次能源消耗量与日俱增，以及城市居民生产生活活动中，其他污染的不断产生，对城市环境空气质量产生巨大压力，而且城市空气质量不是通过一两项治理就会奏效，而是要通过综合防治、长效管理才能得以恢复，走向良性循环的道路。综合治理城市空气污染，改善城市环境空气质量是树立和落实科学发3展观的具体体现，是城市建设和管理的重要内容，也是广大城市居民的迫切愿望。要真正
9、做到“让人民群众呼吸上清新空气” ，为子孙后代创造良好的生活空间，就必须从现在起，正视存在问题，逐个加以解决。1.4 主要研究内容本文主要研究内容是通过中国统计局提供的 2007 年全国主要城市空气质量指标的数据，对全国主要城市空气质量指标进行系统聚类分析，根据分析结果来进一步研究我国城市空气质量现状，及污染程度。具体研究步骤如下：（1）对全国各主要城市空气质量指标的进行系统聚类分析，根据对空气质量指标的分析结果对全国主要城市空气质量进行现状分析。（2）综合评价影响城市空气质量的原因及在治理过程中存在的不足之处。（3）研究改善城市空气质量的对策。1.5 研究方法本文研究主要采用的研究方法有：统
10、计分析中的系统聚类分析方法，定性与定量研究相结合。并借助 Excel、SPSS 统计软件，进行数据的处理。对全国 31 个主要城市的空气质量指标进行统计分析。并根据分析数据来进一步判断空气的污染程度，从而理性分析我国主要城市的空气质量现状及影响空气质量的主要原因，并且提出一些相关治理建议和对策。2 我国城市空气质量的系统分析及现状评价2.1 对城市空气质量进行系统分析2.1.1 相关方法简介聚类分析的基本思想是：距离相近的样品（或变量）先聚成类，距离4相远的后聚成类，过程一直进行下去，每个样品（或变量）总能聚到合适的类中。系统聚类过程是：假设总共有 n 个样品（或变量） ，第一步将每个样品（或
11、变量）独自聚成一类。共有 n 类；第二步根据所确定的样品（或变量） “距离”公式，把距离较近的两个样品（或变量）聚合为一类，其他的样品（或变量）仍各自聚成一类，这样，形成（n-1）个类中“距离”最近的两个类进一步聚成一类，这样，形成（n-2）类；.以上步骤一直进行下去，最后将所有的样品（或变量）全聚成一类。本文采用聚类分析中的欧氏距离来度量样品与样品（即地区与地区）之间的相似程度，用 Ward 方法对全国 31 个主要城市的城市空气质量指标进行系统聚类。并根据聚类结果进一步进行客观分析来研究我国主要城市的空气质量现状。2.1.2 应用聚类分析法分析空气质量的基本状况对全国 31 个主要城市 2
12、007 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 2007 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方法对 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：可吸入颗粒（X1 ） ；二氧化硫（X2） ；二氧化氮（X3） ；空气质量达到二级以上的天数（X4） ；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 1） 。本文采用聚类分析中的欧氏距离来度量样品与样品（即地区与地区）之间的相似程度，用 Ward 方法对我国
13、 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，所以要对原始数据做两次聚类分析，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 3） 明显可见，各类所包含的省市自治区、直辖市如下：5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
14、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防治法制定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1）可以看出我国31各主要城市都已达到二级标准，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5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，又容易受北部沙尘
15、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中确定的居民区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区；也相对存在一些不足之处，有待各有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上等水平。与空气质量较好的城市相比,级天数较少,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、风景名胜区和其它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、二氧化硫、二氧化氮）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2 ）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
