摘 要

随着我国经济的快速发展和社会的不断进步，空气污染越来越严重。近几年来空气污染问题的频频爆发，空气污染问题受到了广泛关注。本文将对我国的空气环境质量进行了统计分析，为改善空气环境质量提出合理建议，对空气环境质量的改善有一定的指导意义。

首先，分析了我国30个省份空气污染的基本状况，对我国30个主要省市的二氧化硫年平均浓度、二氧化氮年平均浓度和可吸入颗粒物年平均浓度建立了回归模型，研究结果表明：是影响空气质量的主要污染物，其次是氮氧化物，而二氧化硫对空气质量的影响相比前二者而言是较不显著的。

其次，研究了我国30个省市空气污染的影响因素。本文对我国30个省市的年末人口数、年末城镇人口比重、地区生产总值、居民消费水平、公共预算收入、公共预算支出、废水排放总量、二氧化碳排放总量、氮氧化物排放总量、烟尘排放总量等19个因素进行了因子分析，将原始数据的19个指标降维处理得到了4个主因子指标，第一个主因子方差贡献率达56.092％，占重要作用，它们分别代表原始指标是年末人口数、地区生产总值、公共预算收入、公共预算支出、建筑业总产值、社会消费品零售总额、民用汽车拥有量、私人汽车拥有量、房地产开发企业个数、房地产计划总投资。根据每个主因子所占的权重，对空气污染影响因素进行综合分析。分析结果表明经济方面对空气质量的影响是最大的，其次就是废气排放量以及消费水平。

最后，对全文的工作进行了总结,并对进一步的研究做了展望。

关键词：空气污染；多元回归；因子分析

Abstract

With the rapid development of China#39;s economy and the continuous advancement of society, air pollution in China has become more and more serious. With the solution of the problem of food and clothing, the public#39;s requirements for the quality of the raw materials have also increased, and the public#39;s awareness of environmental protection has become stronger and stronger. The quality of the surrounding environment has also become more and more concerned, especially in recent years. The frequent outbreaks have made air pollution a hot topic of concern. In order to eliminate the public#39;s concerns about the quality of the air environment, this paper makes an objective evaluation of the quality of the air environment in China, and puts forward suggestions for improving the quality of the air environment, which provides a reference for the government#39;s scientific decision-making.

First, in order to get a preliminary understanding of the basic situation of air pollution in 30 provinces of China, a regression model was established for the average annual concentration of sulfur dioxide, the average annual concentration of nitrogen dioxide and the annual average concentration of respirable particulate matter in 30 major provinces and cities in China. The main pollutants of quality, followed by nitrogen oxides, and the effect of sulfur dioxide on air quality are less significant than the former two.

Secondly, in order to understand more in-depth the influencing factors of air pollution in 30 provinces and cities in China, this paper gives the population at the end of the year in 30 provinces and cities in China, the proportion of urban population at the end of the year, the regional GDP, the consumption level of the residents, the public budget revenue, and the public. The 19 factors including budget expenditure, total amount of wastewater discharge, total amount of carbon dioxide emissions, total amount of nitrogen oxides, and total amount of soot emissions were analyzed by factor analysis. The 19 indicators of the original data were reduced in dimension to obtain 4 main factor indicators. Among the four main factor indicators, the first main factor variance contribution rate is 56.092%, which plays an important role. The original indicators they represent are the year-end population, regional GDP, public budget income, public budget expenditure, Gross output value of construction industry, total retail sales of consumer goods, ownership of civilian vehicles, ownership of private cars, number of real estate development enterprises, total investment in real estate plans. Then, according to the weight of each main factor, the factors affecting air pollution are comprehensively analyzed. The analysis shows that the economic impact on air quality is the largest, followed by emissions and consumption levels.

Finally, the work of the full text is summarized, and further research is prospected.

Key words: air pollution；multiple regression；factor analysis

目 录

第一章 绪论 1

1.1 本文的研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1国外研究现况 1

1.2.2国内研究现状 2

1.3 本文的研究思路与内容 3

1.3.1 本文的研究思路 3

1.3.2 本文的研究内容与结构 3

1.4 本文的创新点 4

第二章 影响空气质量的主要污染物的回归分析 5

2.1样本选取、数据收集及原始数据初步统计分析 5

2.2空气污染指数（API） 8

2.3主要污染物的多元线性回归分析模型 9

2.4空气主要污染物的分析过程 11

2.5空气主要污染物的分析结果 14

2.6本章总结 14

第三章 空气污染影响因素的因子分析 15

3.1因子分析模型 15

3.2原始数据的选取 16

3.3空气污染影响因素因子分析预处理 18

3.3.1原始数据标准化 18

3.3.2空气污染影响因素因子分析KMO和巴特利特检验 18

3.3.3空气污染影响因素因子的公因子方差 19

3.4空气污染影响因素的因子分析过程 19

3.4.1确定因子变量 19

3.4.2空气污染影响因素因子分析的成份矩阵 21

3.4.3空气污染影响因素因子旋转的成份矩阵 22

3.4.4因子的命名解释 23

3.4.5计算因子得分 24

3.5空气污染影响因素因子分析结论 27

3.6本章小结 27

第四章 总结与展望 29

4.1总结及建议 29

4.2展望 29

参考文献 31

致谢 32

附录 33

第一章 绪论

1.1 本文的研究背景及意义

空气污染，又称为大气污染。按照国际标准化组织（ISO）的定义，空气污染通常是指:由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人类的舒适、健康和福利或环境的现象。换而言之，只要是某一种物质其存在的量、性质及时间足够对人类或其他生物、财物产生影响者，我们就可以称其为空气污染物；而其存在造成的现象，就是空气污染。

随着我国经济社会的快速发展，我国城市化进程的飞跃，工业化现代化的迅猛崛起，我国的空气污染也日趋严重，特别是在人口密集、经济发展水平高度发达的地方，汽车拥有量的增多造成了交通拥挤，经济发展日益增快，我国建筑越来越多，这些都不利于我国空气环境，同时工业废气排放量和能源消耗量的不断增加也逐渐成为影响空气质量的重要因素。中国仍面面临许多难以解决的问题，环境问题是最主要的问题，环境污染问题对我国构建社会主义和谐社会的事业构成了严重的威胁和挑战，影响着经济、制约着社会。空气污染对我国造成的经济损失、自然损失巨大，由此看出，环境污染对经济和社会的影响非常大，特别是大气污染，更加应该关注。二十世纪九十年代以来，我国空气质量不断恶化，工业废气的排放持续上升，高污染、高耗能行业的快速发展对环境造成了巨大的压力。

本文主要是以我国的几个不同城市为研究对象, 运用统计学的基本理论和方法, 建立数学模型分析影响空气污染的主要影响因素, 建立地区空气污染水平的评价指标体系, 建立城市空气污染评价的多属性决策模型, 并结合统计数据进行模型的实例分析, 并结合评价结果提出各城市改善空气污染的相应对策和建议。使用因子分析法, 依据由经济和污染物排放所组成的基个指标对全国主要城市空气污染状况进行综合评价研究, 找到了真正制约空气质量的关键因素, 并提供解决空气污染问题的对策建议。

1.2 国内外研究现状

1.2.1国外研究现况

欧美国家进入工业革命，先后遭受过严重的空气污染状况。英国在伦敦烟雾事件认真的分析了其原因和结果，并进行了反思探讨，随后，英国国会通过了世界第一部空气污染防治法案。紧接着，出台了一系列法案来改善空气。同时，美国也制定了一些行之有效的规定，例如新源控制原则、视觉可视性原则等。1980年起欧共体逐渐公布了污染物浓度的限制值和建议值指标，以及某些特殊区域而规定的指标。加拿大也公布了空气质量级别：可忍受级，可接受级和理想级。

更多的学者关注了经济发展对空气质量的影响。Gene Grossman和Alan Krueger两位学者^[1]，他们是最早对经济与环境进行实证研究的学者。选取了66个国家的52个城市，对这些地区的14中空气和水污染物进行了12年的跟踪记录，首次发现了环境指标与人均GDP指标的关系是倒U型的曲线关系。Shafik和Bandypandilhyay^[2]研究了149个国家的数据和各项环境指标，分别为清洁水缺乏率、人均碳排放量等，并且将这些变量与人均GDP进行拟合,探究了环境污染与经济发展的关系 。Panayotou^[3]学者对多国环境质量与经济之间的关系进行实证研究，证实了前者的研究结果，即环境的库兹涅茨曲线(EKC)。且 Grossman和 Krueger^[4]证实和提出这一假说，发现污染程度随着经济收入的发展呈现出先增长后下降的趋势。在经济收入达到中等水平时，污染程度是最严重的，一旦经济收入继续发展，污染程度反而会降低。此后大部分研究此话题的学者在此基础上，对各国家经济发展和空气污染的关系进行了更进一步的研究。

1.2.2国内研究现状

随着中国就经济的高速发展，公众对于空气污染问题日趋关注，自年以来，中国部分城市开始重视环境空气质量，采用空气污染指数API（Air Pollution Index）综合评价环境空气质量。因为各方面的原因，导致中国到近几年才开始重视制定环境空气质量的法律，要晚于其他发达国家。我国针对开展的调查相比其他方面的研究要少，没有大规模、高层次的系统研究。虽然少部分城市进行了研究，并且取得了一定的成果，但是对细微颗粒物的污染还只是有限的认识，而且大多数只是个别点短期检测，还没有不能对他进行全面的调查分析。

顾静、李想、李娜等人^[5]利用统计分析方法中的对比分析研究了江苏省的空气污染问题即雾霾问题。发现随着第二产业占比、面积和人均机动车拥有量数值的升高，雾霾污染会降低。文章最后表明城市人均机动车拥有量小越应该重视执行和制定相关规定来制约污染气体的排放，江苏省13个地级市应该要区域联合，共同防治空气污染，开展经验交流会，进行多城市联合治理雾霾。

李梦洁，杜威剑^[6]基于统计分析对空气污染对居民身体健康的影响和群体差异进行了研究。结果表明：空气污染会对人类的身体健康产生负面影响，即生活在没有重度空气污染地区的人群，其身体健康水平相对污染严重地区的人群要优秀。因此，在我国各方面发展的同时，我们要实现平稳发展与绿色环境相结合，实现环境与民生的最优化。

应斌斌,沈晶,汪雅蓉等人^[7]基于统计分析方法对空气污染和中国居民身体活动之间的关系进行了分析。研究结果表明：空气污染明显影响了我国居民的身体活动，并且提出了让国家制定政策的建议，把政策干预和提倡环境可持续发展理念相结合，以此来减少空气污染物的排放，增加居民身体活动时间。

杨勇,陈英,袁兆康^[8]基于统计分析基本原理和方法研究了南昌市和小学生健康状况之间的关系，结果显示：在污染严重的地区，呼吸系统疾病患病率高达17.99%,而相对污染不算很严重的地区，呼吸系统疾病患病率只有6.35%，作者建议降低空气中浓度。具体措施：加强控制室内和公共场所吸烟量，雾霾天气减少户外活动，戴口罩防治雾霾污染，养成科学健康的生活方式。

1.3 本文的研究思路与内容

1.3.1 本文的研究思路

随着中国经济的快速发展，大气环境发生了异常变化，我国经济损失和人类健康损失越来越大，因此为了防治大气污染，提高居民对生活环境的满意度，促进经济社会可持续发展，本文的研究目的是为了分析全国30个省市空气污染状况的影响因素，并根据分析结果给出相应的建议，为了达到这一目标确定研究思路为：

首先，利用武汉理工电子图书馆、知网等途径进行查阅国内外有关空气污染影响因素研究的文献，深入学习各文献所使用的方法与模型，以致最终决定使用回归分析与因子分析来研究空气污染的影响因素。

其次，进一步学习相关方法的理论知识，以便后期使用这些方法建立数学模型进行综合分析。

接着，查到空气中的三种主要污染物，然后通过回归分析确定对空气质量影响最大的主要污染物；然后依据相关专业知识确立影响空气质量的初选指标，并通过国家统计年鉴采集与研究相关的指标数据。

然后，进行因子分析，将影响空气质量的多个指标归总为几个主成分指标。

最后，结合分析结果给出我国空气状况的现状，并提出改善我国空气质量的合理对策和相应建议。

1.3.2 本文的研究内容与结构

本文从理论分析入手，先对中外文献分类概括，再通过实证分析来建立因子模型，研究探索问题，随之剔除相应的分析结果以及建议对策。文章共分为四个章节，具体如下：

第一章，绪论。在绪论部分中，对了本文研究课题的背景、意义、思路和内容进行了简单的概述，并且进一步介绍了本课题国内外研究现状以及初步的理论分析。

第二章，影响空气质量的主要污染物的实证分析。在第二部分，本文通过建立回归模型，对三种空气主要污染物对空气质量的影响拟合了回归模型。通过建立模型，得到了一个拟合程度较好的回归模型，基本了解了空气中三种主要污染物对空气质量的影响力大小。

第三章，空气污染影响因素的实证分析。在第三部分，本文通过对数据进行因子分析，得到主成分因子，进而对得到的主成分因子进行相应解释；最后计算各因子得分和综合因子得分，并且对以上因子得分进行排序和分析。

第四章，全文总结。在第四部分，将全文对空气污染的研究作了简单的概括，并对今后的研究作出了展望。

1.4 本文的创新点

本文在国内外学者的研究基础上，对空气污染影响因素进行了回归分析、主成分分析和因子分析的系统化研究，其主要的创新点包括:

第一、本文选取了最新的统计数据，选取了2017年的数据用回归的方法对空气中主要污染物进行了初步分析，所选数据具有时效性，对当前的空气污染状况更有现实意义。所选样本为我国30个主要省市，具有代表性，几乎对我国各地域进行了全面覆盖，更有全面性。

第二、本文构建了一个因子分析模型对影响空气污染的因素进行了研究，将19个指标组成的空气污染影响因素系统，通过因子分析法赋予权重，将其化简成了四个主要的空气污染影响因素，相比于19个因素，能更好的解释所得结果，也能更简单明了的看到分析结果。

第三、本文选取了空气中的主要污染物，对其用回归法进行了分析研究，得到显著影响空气质量的主要污染物，对于提出改善空气质量的建议更有针对性。

第二章 影响空气质量的主要污染物的回归分析

2.1样本选取、数据收集及原始数据初步统计分析

本文通过查询空气主要污染物，选取了二氧化硫年平均浓度、二氧化氮年平均浓度和可吸入颗粒物年平均浓度作为研究指标^[9]。数据来源均来自公开的数据，主要来源是2018年度的国家统计年鉴。样本选取了全国重点的30个省市在2017年的数据，一共有4个指标，30个样本，共120个原始数据，全部数据具有可靠来源。因此可以认为本文所采用数据信息真实可靠，可以保证数据及分析结果真实可靠。

30个省市的4组指标原始数据如表2.1：

表2.1 原始数据

区域	城市	二氧化硫年平均浓度	二氧化氮年平均浓度	可吸入颗粒物年平均浓度
华北	北京	8	46	84
	天津	16	50	94
	河北	33	54	154
	山西	54	54	131
	内蒙古	29	45	95
华东	福建	6	29	51
	江西	15	37	76
	山东	25	48	128
	上海	12	44	55
	江苏	16	47