基于聚类分析和因子分析的空气质量研究
基于聚类分析和因⼦分析的空⽓质量研究
摘 要
如今雾霾天⽓已经成为困扰我国的严重的环境问题，同时也是公众⾼度关注的问题之⼀。⼯业⽣产和⼈类⽣活排放出⼤量污染物，导致⼤⽓环境被污染，空⽓质量下降，因此空⽓质量成为被社会关注和研究的焦点。
本⽂选取、、、、 、六项指标浓度和城市常住⼈⼝、地区⽣产总值、废⽔排放总量、年平均⽓温、年平均湿度、各地区货运量、森林覆盖率和汽车保有量⼀共14个指标对中国36个主要城市进⾏空⽓质量的研究。利⽤K-均值聚对36个城市进⾏分类，这三类中分别为空⽓质量较好、轻度污染和重度污染的城市。再根据各类城市不同的地理环境和经济状况，得出不同类别城市的共同点和异同点。
然后，对影响空⽓质量因素的14个指标进⾏因⼦分析，前五个公共因⼦对样本⽅差的贡献率为，因此提取前三个公共因⼦建⽴因⼦分析模型，公共因⼦分别解释为：⼯业污染源、城市经济发展⽔平、⾃然环境条件、臭氧浓度因⼦和森林覆盖率因⼦。接着，算出空⽓质量的综合得分，其中得分最⾼的五名依次为⽯家庄、兰州、济南、乌鲁⽊齐和西宁。由空⽓质量的综合得分可以看出聚类分析结果具有⼀定的可靠性。
上⾯所述的两种⽅法下的结论，最后结合现实情况对空⽓污染情况，进⾏较全⾯、具体的分析，并给出合理的意见和建议，使得对于应对及改善现有的空⽓污染有个更明确的⽅向和⽬标。
\noindent\textbf{关键词：}空⽓质量；聚类分析；因⼦分析；R
1．引⾔
杜十娘歌词1.1 研究背景
1.1.1
空⽓污染
1.1.2空⽓污染的发展
PM 2.5PM 10SO 2CO NO 2O 378.2%
⼗⼋世纪五⼗年代，第⼀次⼯业⾰命在英国开始，⼯业⾰命使英国成为世界上率先实现⼯业化和城市化的国家，但是随着第⼀次⼯业⾰命的发展，在英国出现了⼀系列“城市病”，然⽽“城市病”的罪魁祸⾸是⽇益严重的环境污染问题。对于英国发起的第⼀次⼯业⾰命，⽆疑巩固了资本主义的统治地位，使得各国都纷纷追仿。当时⼈们为了眼前的利益与⽅便，⼤规模的开采和使⽤煤，其释放出⼤量的有害物质致使当时伦敦上空多次出现烟雾现象，造成植物死亡，晾晒的⾐服变⿊，即使是⽩天也需要⼈⼯照明，甚⾄造成许多居民患病或死亡。但当时⼈们并没有⼗分注意环境污染这个问题，直⾄早⼏年，全球各国纷纷出现恶劣天⽓导致越来越多的⼈因空⽓污染⽽染病甚⾄死亡，才引起⼈们注意到环境污染的严重性。到了近⼏年，环境污染已经成为了⼈们当前最关注的全球性问题。
位于美国西海岸、被称为“天使之城”的洛杉矶，美国⼈⼝第⼆⼤城市，是全世界的⼯商业、国际贸易、科教、⽂化、娱乐和体育中⼼之⼀；其拥有美国西部最⼤的海港，也是美国⽯油化⼯、海洋、航天⼯业和电⼦的最⼤基地之⼀；许多世界知名的⾼等教育机构如加州理⼯学院、南加州⼤学、加州⼤学洛杉矶分校等都纷纷在这个城市扎根；⽽好莱坞、加州迪⼠尼乐园、环球影视等都坐落在此地⽅，可见洛杉矶是如此的发达与繁华。但这如此繁华的地⽅曾发⽣过堪称世界上⼗⼤最严重环境污染事例之⼀的事件。1943年的洛杉矶，250万辆汽车每天燃烧掉1100吨汽油，汽油燃烧后产⽣的碳氢化合物等在太阳紫外光线照射下引起化学反应，形成浅蓝⾊烟雾，使该城市⼤多市民患了眼红、头疼病。后来⼈们称这种污染为光化学烟雾。1955年和1970年的洛杉矶⼜亮度发⽣光化学烟雾事件，前者有400
多⼈因五官中毒、⽽死亡，后者使得全市约四分之三的⼈患病。同是美国，宾⼣法尼亚州多诺拉城有许多⼤型炼铁⼚、炼锌⼚和硫酸⼚，1948年10⽉26⽇清晨，⼤雾弥漫，受反⽓旋和逆温控制，⼯⼚排除的有害⽓体扩散不出去，全城14000⼈中有6000多⼈眼睛痛、喉咙痛、头痛胸闷、呕吐、腹泻等，其中导致17⼈死亡。同是发达国家的伦敦也曾发⽣过12次⼤的烟雾事件，祸⾸是燃煤排放的粉尘和⼆氧化硫，烟雾逼迫所有飞机停飞，汽车⽩天开灯⾏驶，1952年12⽉，5天内就有4000多⼈死亡。
衣着搭配再看看相对没那么发达的国家， 1984年的印度博帕尔公害事件可谓震惊世界。在12⽉3⽇凌晨，位于博帕尔市郊的“联合碳化杀⾍剂⼚”，因管理混乱、操作不当，致使⼀座存贮45吨剧毒的异氰酸甲酯因压⼒升⾼⽽爆炸出现的毒⽓泄漏事故。毒⽓形成浓浓的烟雾，以每⼩时5000⽶的速度向着这个城市袭来，形成了⼀个⽅圆25英⾥的毒雾笼罩区。⾸先是近邻的两个⼩镇上，有数百⼈在睡梦中死去。随后，⽕车站⾥的⼀些乞丐纷纷死亡。此⼀周后，就有2500⼈死于这场污染事故中，另外还有1000多⼈危在旦⼣，3000多⼈病⼊膏肓。在这⼀污染事故中，有15万⼈因受污染危害进医院就诊，20多万⼈因此双⽬失明，许多孕妇流产或产下死婴，数千头牲畜被毒死。导致多⼈受害的事件还不⽌这些，巴西圣保罗库巴唐“死亡⾕”事件、墨西哥湾井喷事件、切尔诺贝利核漏事件等等。
1.2 本⽂思想
上海二日游
1.3研究⽅法
论⽂的研究⽅法主要为：
江苏交易电价上浮19.94%⼀、利⽤聚类分析的统计⽅法将所研究对象进⾏分类，结合城市的地理位置与经济情况进⾏有针对性的分析与研究，并且提出合理的意见和建议。
⼆、利⽤因⼦分析对研究对象进⾏综合得分的计算，更加直接的得到研究对象的空⽓质量情况，同时验证了聚类分析的结果。
2．空⽓质量简介
2.1 空⽓质量指数
2.2 空⽓质量指数AQI的分级
如何打坐空⽓质量按照空⽓质量指数⼤⼩分为六级，相对应空⽓质量的六个类别，指数越⼤、级别越⾼说明污染的情况越严重，对⼈体的健康危害也就越⼤。如表下表所⽰:
表⼀：空⽓质量指数AQI的分级
2.3 AQI评价⽅法
就像上证综合指数不代表股价、消费物价指数CPI不代表物价⼀样，AQI指数也只是表⽰污染程度，并⾮表⽰具体
污染物的浓度值。由于AQI评价的6种污染物浓度限值各有不同，在评价时需要将各污染物根据不同的浓度限值指标折算成空⽓质量指数AQI。如下图所⽰:
在这⾥插⼊图⽚描述
图1：空⽓质量分指数及对应的污染物项⽬浓度限值
化妆水排行榜2.4 样本数据选取指标
本⽂中选取了以⼤连、上海、宁波、福州、厦门等中国的36个主要城市作为研究对象。本⽂原始数据主要来源于中国空⽓质量在线监测分析平台和中国统计年鉴。数据的种类为参与空⽓质量评价的主要污染物：细颗粒物、可吸⼊颗粒物、⼆氧化硫、⼆氧化氮、臭氧、⼀氧化碳等六项，六项污染物指标的变量命名及危害主要如下表：

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