中國五城市空氣污染狀況之統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

1這份報(bào)告是北京大學(xué)光華管理學(xué)院和統(tǒng)計(jì)科學(xué)中心共同發(fā)布年P(guān)M2.5污染狀況研究》[1]（簡稱《北京城區(qū)研究報(bào)告》)?；蝾I(lǐng)事館（簡稱美國使/領(lǐng)館），以及其鄰近的中國環(huán)保部監(jiān)測站點(diǎn)的PM2.5逐小時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，進(jìn)行了對比分析。通過美國使/領(lǐng)館與環(huán)保部兩個(gè)獨(dú)立分析中國主要城市的空氣質(zhì)量。同時(shí)，我們運(yùn)用現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法2013年以來在可比氣象條件下的PM2.5月度/半年度2 3 4 5 6 九、冬季供暖對PM2.5的影響 3的污染物排放，給中國大氣環(huán)境帶來了沉重的壓力[3]。中國東部、要成分PM2.5對人類健康有著極大的危害[4-6]，也不同程度地影響著農(nóng)業(yè)、生態(tài)、氣候和居民的生活質(zhì)量[7-9]，因此研究中國這五個(gè)主要城市PM2.5的污染狀況及其影響因素，將為中公布的PM10數(shù)據(jù)存在不一致。Chen等[12]發(fā)現(xiàn)中國許多城市的PM10的統(tǒng)計(jì)分布在數(shù)值為1004天的界值。Ghanem和Zhang[13]獨(dú)立驗(yàn)證了[個(gè)目的是運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法交叉驗(yàn)證美國使/領(lǐng)館和鄰近的環(huán)保部站點(diǎn)為了交叉驗(yàn)證數(shù)據(jù)的可靠性，我們分別使用美國使/領(lǐng)館和鄰近環(huán)保部站點(diǎn)兩個(gè)獨(dú)5濕潤但多風(fēng)，并且降水多。如第六節(jié)數(shù)據(jù)分析所示，風(fēng)和降水都有利于減少PM2.5。如前所述，本報(bào)告使用的PM2.5數(shù)據(jù)，來自五個(gè)城市的美國使/領(lǐng)館及其鄰近的環(huán)保部站美國使/領(lǐng)館只公布PM2.5的相關(guān)數(shù)據(jù)，而我國環(huán)保部站點(diǎn)則會(huì)同時(shí)公布其他主要污染物的數(shù)成都、沈陽的機(jī)場數(shù)據(jù)皆來自于/；廣州較為特殊，由于白云機(jī)6首先，我們用美國駐五個(gè)城市的使/領(lǐng)館的PM2.5數(shù)據(jù)來描述這五個(gè)城市空氣污染的基本7與氣象變量的關(guān)系，因此我們將在第七、八節(jié)中給82349如果對比美國使/領(lǐng)館和鄰近環(huán)保部站點(diǎn)這兩個(gè)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)，它們所得到的空氣質(zhì)我們認(rèn)為，盡管美國使/領(lǐng)館和環(huán)保部站點(diǎn)的物理距離比較接近，但是由于每個(gè)站點(diǎn)所表2：五城市站點(diǎn)PM2.5不同空氣質(zhì)量狀態(tài)下-- --為了檢驗(yàn)美國使/領(lǐng)館和鄰近的環(huán)保部站點(diǎn)PM2.5數(shù)據(jù)是否存在差異，我們對每一個(gè)城市環(huán)保部站點(diǎn)和美國使/領(lǐng)館的距離越近，空氣質(zhì)量描述統(tǒng)計(jì)量的數(shù)值就越接近，并統(tǒng)計(jì)學(xué)兩樣本t檢驗(yàn)3，分別檢驗(yàn)美國使/領(lǐng)館與每一個(gè)鄰近環(huán)保部站點(diǎn)，在每一種空氣狀態(tài)在每一種空氣狀態(tài)下的持續(xù)時(shí)間不同的程度。星號越多，表明美國使/領(lǐng)館與環(huán)保部站點(diǎn)的美國使/領(lǐng)館和絕大多數(shù)環(huán)保部站點(diǎn)的PM2.5數(shù)據(jù)，在統(tǒng)計(jì)學(xué)意--- -們將重點(diǎn)研究五個(gè)城市的風(fēng)和降水對PM2.5的影響。此外，露點(diǎn)溫度、氣壓和氣溫也對PM2.5風(fēng)向及風(fēng)速的季節(jié)分布情況的雷達(dá)圖。從圖S1我們可以看到PM2.5濃度減少的風(fēng)向。由圖4我們可以發(fā)現(xiàn)：有利于PM2.5濃度減少的風(fēng)向?qū)е翽M2.5濃度增加的風(fēng)向以下的降水影響分析中，我們只選取北京、上海、廣州、成都、沈陽的美國使/領(lǐng)館PM2.5數(shù)可以由天氣因素所解釋。實(shí)際上，人們也常常將產(chǎn)生嚴(yán)重PM2.5污染的原因），在不受氣象條件干擾下排放對PM2.5的影響，我們給出了在可比氣象條件下每是指有50%的經(jīng)過氣象因素調(diào)整后的PM2.5濃度大于它，有50%的小于它，正好處于PM2.5分布2013年以來的三年中，各站點(diǎn)（包括美國使/領(lǐng)館）有系統(tǒng)性偏低的現(xiàn)象。換言之，環(huán)保部發(fā)布的數(shù)據(jù)并非總是低于為了進(jìn)一步檢驗(yàn)利用美國使/領(lǐng)館和環(huán)保部站點(diǎn)兩個(gè)數(shù)據(jù)源，計(jì)算得到的空氣質(zhì)量均，再去分別計(jì)算各城市的美國使/領(lǐng)館與鄰近的環(huán)保部站點(diǎn)之間在這三個(gè)指標(biāo)上的相關(guān)系數(shù)4。這表明，在剔除了氣象因素后，PM2.5的均值、中位數(shù)和總體情況進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)在每一個(gè)城市里，美國使/領(lǐng)館和鄰近的環(huán)保部站點(diǎn)之間的相關(guān)系：（綜合以上的相關(guān)性分析，我們可知，在剔除氣象影響后，對比分析美國使/領(lǐng)館數(shù)4相關(guān)系數(shù)：統(tǒng)計(jì)學(xué)術(shù)語，表示了兩個(gè)變量之間的相關(guān)程度，在-1和1之間取值，取值接近1表示高度正相關(guān)，取值接近-1表示高度負(fù)相關(guān)，取值接近于0表示無線性相關(guān)關(guān)系。各大城市美國使/領(lǐng)館的PM2.5觀測值，和鄰近環(huán)保部站點(diǎn)的觀測值存在一些差異，我們美國使/領(lǐng)館和鄰近的環(huán)保部站點(diǎn)在剔除氣象因素后的年度變化差值，其中我們將環(huán)保部各值濃度差值及其95%置信區(qū)間5。中位數(shù)和90%分位數(shù)濃度的年度變化差值，在附錄的圖S4），），區(qū)和河北省，其中散煤燃燒的量依然相當(dāng)大。煤炭會(huì)產(chǎn)生比天然氣更多的PM2.5前期物時(shí)，我們對冬季供暖效應(yīng)的分析，也為檢驗(yàn)美國使/領(lǐng)館和鄰近的環(huán)保部站點(diǎn)的數(shù)據(jù)是否一置信區(qū)間由紅色長方形表示，其間的白色實(shí)供暖時(shí)段的供暖效應(yīng)，是供暖期的PM2.5均值濃度減去非供暖期立方米盒子表示95%的置信區(qū)間，黑點(diǎn)表示未剔除氣那么，11月供暖效應(yīng)為什么在有些年份不顯著呢？我們認(rèn)為，這是由于沈陽的非供暖期處由于摻入了生物燃燒因素，導(dǎo)致供暖效應(yīng)并不顯著。事實(shí)上，在中國許多地區(qū)，10月都是暖季，供暖效應(yīng)的量和趨勢都是基本一致的。而且，我們發(fā)現(xiàn)北京四個(gè)站點(diǎn)的2014年11站點(diǎn)供暖期和非供暖期的PM2.5均值濃度的變化具有相同趨勢勢也基本吻合。這也從另一個(gè)側(cè)面再次驗(yàn)證了美國使/領(lǐng)館數(shù)據(jù)和鄰近的環(huán)保部站鑒于美國使/領(lǐng)館和鄰近的環(huán)保部站點(diǎn)的數(shù)據(jù)在這五城市36個(gè)月間的動(dòng)態(tài)趨勢以及它們各自的95%置信區(qū)間。圖9中的月均值和90%分位數(shù)濃度都表明，對每一個(gè)城市來說，冬季（十一月至二月） 度要比均值和90%分位數(shù)濃度更穩(wěn)定，這是由于中位數(shù)是一個(gè)更穩(wěn)健的統(tǒng)計(jì)量，它對極端污北京，在年度均值和90%分位數(shù)濃度指標(biāo)上都是五個(gè)城市中空氣質(zhì)量最差的城市。也遠(yuǎn)高于廣東。此外，上海比廣州更偏北，它會(huì)收到更多來 消耗和單位GDP能源消耗的具體數(shù)值。在單位面積能耗方面，長江三角洲地區(qū)在三種能源北和遼寧的經(jīng)濟(jì)很大程度上靠重工業(yè)驅(qū)動(dòng)，因了大量的高能耗的重工業(yè)，使得華北地區(qū)的大氣污染排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)超（2）需要強(qiáng)調(diào)的是，我們的分析結(jié)果，并不能說明在其它地區(qū)的數(shù)據(jù)也是可靠的。其據(jù)的研究都是徒勞的，這也是這份報(bào)告不斷交叉驗(yàn)證分析美國使/領(lǐng)館和鄰近的環(huán)保部站點(diǎn)克/立方米，是世界衛(wèi)生組織初期過度目標(biāo)的兩倍多。即便在城市，2015年的90%分位數(shù)濃度也達(dá)到104微克/立方米。在三個(gè)污染最嚴(yán)重的城市，90%（4）我們的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)北京和沈陽具有非常顯著的冬季供暖效應(yīng)。這一（5）我們在五大城市空氣質(zhì)量的比較研究中發(fā)現(xiàn)（6）我們建議：各城市、區(qū)域應(yīng)該確定各自的環(huán)（7）發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)說明，極大地減少煤），的經(jīng)濟(jì)效益，及由其產(chǎn)生的污染所帶來的環(huán)境成本、人類健康損害consumptionandairpollutioninChina.JournalofEnergyEn(2012).AtmosphericaerosolcompositionsinChina:spsignature,regionalhazedistributionandcomparisonswithglobalaerosols.AtmosphElucidatingsevereurbanhazeformationinChina.ProceedingsoftheNationalAcademyofexpectancyintheUnitedStates.NewEnglandJournalofMedicine,360(4),376agriculture.ProceedingsoftheNatioandHofmann,D.J.(19matter.EnvironmentInternJournal(January23th,2012).concentrationsinBeijing.Environmefromchina.TheBEJournalofEcopollutiondata?.JournalofEnvironmentalEconomicsandManagement,68(2)[14]WorldHealthOrganiznitrogendioxideandsulfurdioxideAssessingBeijing'sPM2.5pollution:heating.ProceedingsoftheRoyalSocietyA(Vol.