空气污染等级确定模型

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1、空气质量等级分类及推广模型摘要本文对空气污染主要因素的相关数据进行分析，建立了如何对空气污染程度等一类问题进行分类的模型。针对问题一，要对该市的空气污染进行分类，按照国家《环境空气质量标准》采用二氧化硫、氮氧化物和漂尘三个主要因素建立空气污染指数模型：通过该模型计算得出其污染物含量对应的API指数，再综合对人体危害的程度将空气质量情况分为优、良、普通、不佳和差五类。针对问题二,在问题一的基础上，我们依据该市的污染物含量范围与国家标准进行对比，将该市污染类别分为严重污染，一般污染和基本没有污染，按照各个监测点污染程度由重到轻排出的顺序为：排名12

2、3456789101112131415161718监测点169137126148101831215115174其中，9、13、16三个监测点属于严重污染地区，1、2、3、6、7、8、10、12、14、18的十个监测点属于一般污染地区，4、5、11、15、17的五个监测点属于基本没有污染的地区。针对问题三，采用空气指数法对19、20、21监测点进行归属分析分别为一般污染、基本没有污染和严重污染。但空气指数法采用的单个监测点最高指标来衡量并不能综合评价该地区空气污染程度。为了使模型具有广泛应用性，我们采用主成分分析法对这类问题进行综合分析，求出综合

3、得分与主成分的综合评价模型：同时，为解决个别指标超标对模型贡献不明显的缺陷，在用主成分分析法分析后，引入了对个别指标分析的方法，综合各个要素分析考虑，得出上述19、20、21监测点的归属是正确的，验证了模型的有效准确性。针对问题四，采用从公民对于政府采取措施、环境保护以及环境现状的看法三个方面来开展问卷调查，用0-1模型把公民对环境关心程度的看法0—1化，0为不关心，1为非常关心。为了量化公民对环境的关心程度，随机生成20组数据，并用问题三的主成分分析法从这三个方面对公民关于环境的关心程度进行单项综合评价、整体综合评价和分类，得到下面整体综合评

4、价模型：通过对整体综合得分的分类达到了解单个公民和整体对环境的关心程度的目的。关键词：空气污染主成分分析法综合评价关心程度191问题重述二氧化硫、氮氧化物和漂尘(也称总悬浮颗粒物)是空气污染的主要因素，也是根据我国空气污染的特点和污染防治工作的重点而被目前计入空气污染指数的污染物项目。某市在全市均匀地布置了18个监测点监测大气中二氧化硫、氮氧化物和漂尘的含量，每日定时抽取大气样品，一段时间以后将实测值的平均作为该取样点大气污染元素的含量。用以解决下述问题：1、给出对空气污染程度进行分类的一般数学方法。通即过这三组数据，我们要从这些数据中如何得到

5、用来衡量其他监测点的污染程度的标准。2、依据以上方法，如果将城市污染的状况分为严重污染、一般污染和基本没有污染三类地区，依据表中的数据给出18个检测点的污染程度排序以及分类结果。3、根据采集到的19，20，21三个地区的污染元素数据，确定这三个地区污染程度的归属，并给出解决这类问题的一般方法。通过这类方法与第一种方法比较会得到什么样的结论，有没有改进的可能。4、为了验证模型建立的正确性，在此处设计一种问卷表格，能依据该问卷调查表格量化评价公民对环境的关心程度。2模型假设1、假设题目给出的该市18个监测点的数据足够准确。2、假设题目给出的三个指标

6、能够有效的反映空气污染程度。3、假设这18个监测点分布比较均匀，能反映该市的整体空气污染情况。4、假设问题四问卷中三个指标能够体现公民对环境的关心程度。3符号说明符号含义某污染物的含量某污染物的污染指数评价指标的原始数据各指标的均值指标的协方差矩阵协方差矩阵的特征根协方差矩阵的特征向量标准化正交矩阵单项主成分综合主成分各主成分的方差贡献率各主成分的累计方差贡献率综合得分194问题一的分析与模型的建立4.1问题分析利用数学方法将空气污染程度进行分类，其实质就是用量化的方法反映和评价空气质量。对于大气环境质量的评价，就是将监测点的监测数据与国家规定

7、的大气质量标准等级相比较，进行综合评价，为环保部门及相关职能部门提供科学管理与污染防治决策依据，并为社会公众对大气环境质量认识提供一种尺度。第一问说到的对该市的空气污染程度进行分类，那就需要对空气污染指标进行处理后得到一个可以用来衡量其他监测点的标准。通过查找相关资料我们了解到，目前根据我国空气污染的特点和污染防治工作的重点，被计入空气污染指数（API）的污染物项目暂定为：二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物。这与我们对问题一的模型假设是一致的，因此我们引入空气污染指数这个概念，应用空气污染指数法来建立和求解模型。4.2模型建立4.2.1空气污染指

8、数的概念空气污染指数(AIRPOLLUTIONINDEX，简称API)是一种反映和评价空气质量的方法，就是将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一