X市工业污染物排放的主成分分析评价案例7800字

X市工业污染物排放的主成分分析评价案例综述目录X市工业污染物排放的主成分分析评价案例综述 1 11.2行业间主成分分析 2 2 6 8 111.3.1研究对象 1.4小结 181.1主成分分析法简介主成分分析法的原理是将原始变量xj(j=1,2……n)经过主成分分析后得到新变量yi(j=1,2……n),他们是xj的坐标系在原坐标系经过平移和正交化处理后得到的变量，称y;为m维主超平面。在这个新平面内，第一成分yi对应于数据变异(贡献值λ1)最大的方向，对于yj(j=1,2……n)依次存在着λ1>λ2>…>2S错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。主成分分析是将多个实测变量转化为几个不相关的变量，实现降维，通过用较少的变量综合各变量中的各类信息，而转化后的不相关变量之间彼此不存在相关关系，即各指标代表的信息不重叠。首先对数据进行标准化处理，利用相关系数矩阵R,通过计算特征方程的特征值λi特征向量主成分贡献率Pi(公各组分得分Zi(i=1,2,3……)(公式5-3),再通过加权方法，得到主成分得分Z(公公式5-1中，Pi代表主成分贡献率，λi代表特征方程的特征值；公式5-2中，Pm代表累计贡献率，n为维数，即参与主成分分析的变量个数；公式5-3Z;表第m个变量对应系数；公式5-4中，n表示满足累计贡献率>80%的前n个主成1.2行业间主成分分析加工业、食品制造业、酒、饮料和精制茶制造业、烟草制品业、纺织业在内的38个行业，通过对比排放情况(详细见第二章讨论与小结),从38个行业中选物、氨、氮六个指标，并且通过排放量对比(见第二章2-3讨论与小结),选定品业、废弃资源综合利用业在内的8个行业进行分析。其中，非金属矿物吨；化学原料和化学制品制造业的氨排放最为严重，占到了全行业的25.53%,排放量为26.471062吨；颗粒物排放主要集中在非金属矿物制品业，占63.10%,排放52043.303557吨；有机物挥发排放量大的行业有橡胶和塑料制品业以及非比83.090%,排放15279.352905吨；汞排放主要集中在非金属矿物制品业，占比达到96.490%,排放量为1.5316766吨；铬排放主要集中于化学原料和化学制品制造业，占比49.65%,排放0.050778吨；镉排放较为平均，在所有行业中排放量相差不大。(表4-1、表4-2)对于废水排放而言，本文选取了氨氮、镉、铬、化学需氧量(COD)、铅、砷、石油类、总氮、总磷排放量指标在内的11种排放量指标(龙岩市挥发酚基本不存在排放，故不作分析)。并且通过排放量对比(见第二章2-3讨论与小结)全行业排放的48.510%、61.140%、95.9%%、61.640%,排放量分别为0.2242万为0.035731万吨、0.000289万吨；挥发酚均不存在排放情况；石油类、总氮排放较为平均，无占比异常高行业。(表4-3、表4-4)氨镉铬汞木材加工和木、竹、化学原料和化学制品氨镉铬汞木材加工和木、9橡胶和塑料制品业8非金属矿物制品业67废弃资源综合利表4-3选定行业各废水排放指标占比表镉铬汞黑色金属矿采选业%化学原料和化学制品制造业电气机械和器材制黑色金属矿采选业铅0石油%总氮总磷%化学原料和化学制品制造业电气机械和器材制%%%表4-4选定行业废水污染物排放量(单位：吨)氨氮(万吨)镉铬汞(万吨)黑色金属矿采选业400业670040000000000化学原料和化学009有色金属冶炼和260电气机械和器材400业20铅氰化物砷石油类(万吨)总氮(万吨)总磷(万吨)黑色金属矿采选业050业60915009005096化学原料和化学615有色金属冶炼和128电气机械和器材业762613首先对8个行业的6项废气排放指标进行标准化处理，如表4-5所示。从表4-5可知：颗粒物排放量的标准偏差最大，为18008.64311,说明不同行业间颗粒物的排放量存在很明显的差距，而铬、镉、汞的方差最小，从数据可知，这三项指标的排放量都不大，所以差别不大。标准偏差二氧化硫镉00氨0铬0汞0经过进一步计算得出主成分提取分析表(表4-6)主成分的提取原则是主成分对应的贡献度>80%的前n个主成分。前两个特征值的贡献度已经达到82.767%,符合提取要求。故，提取前两个特征值作为解释变量，从而也达到了关关系(颗粒物和挥发性有机物之间的相关性最低，也达到了0.687),铬和镉之间明显相关，相关系数达到了0.997。由表4-8可知，第一成分主要反映的是二和氨。表4-9反映的是各主成分值及综合得分。表4-6选定行业各废气排放量主成分提取分析结果提取载荷平方和1总计23456708表4-7废气污染指标相关系数二氧化硫镉氨铬汞二氧化硫镉氨铬汞12二氧化硫镉氨铬汞主成分1排名57木材加工和木、竹、藤、棕、842316由主成分分析结果可知：在选定的8个行业中，非金属矿物制品行业的废气排放情况较差，通过主成分分析模型得到最终得分为7.584,远大于排名第二的化学原料和化学制品制造业，其综合得分仅为-0.345。(表4-9)对于非金属矿物制品业而言，该行业二氧化硫、颗粒物、氮氧化物、汞污染排放量都非常之大，均占到了全部行业排放量的一半以上(第二次污染普查报告工业源废气排放情况共统计的行业有38个),尤其是汞排放，占到了总排放的96.49%(表4-1)。这种情况的产生与行业性质有关，想要改善龙岩市当前废气排放现状，接下来需要多加注意非金属矿物制品业的排放情况，针对性的提出整改意见。1.2.3工业废水排放特征分析首先对10个行业的11项废水排放指标进行标准化处理，如表4-10所示。从表4-10可知：相较而言，铅排放指标的方差较大，为0.087908526,但就废水排放指标而言，整个龙岩市各行业的排放量相对于废气排放而言要少很多，说明废水排放控制效果较好。标准偏差镉0铬0汞00铅00砷0石油0总氮总磷0经过进一步计算得出主成分提取分析表(表4-11)主成分的提取原则是主成分对应的贡献度>80%的前n个主成分。前三个特征值的贡献度已经达到90.881%,符合提取要求。故，提取前三个特征值作为解释变量，达到降维的作用。此外，表4-14反应的是各个废水污染指标之间的相关系数，由表4-12可知，铅和镉、铬和化学需氧量(COD)、砷和化学需氧量(COD)之间存在明显的相关关系(相关系数>80%)。综合表4-13可得，第一成分主要反映的是铬、镉、化学需氧量、铅、氰化物、砷、总氮；第二成分主要反映的是氨氮第三成分反映的是总磷。表4-14反映的是各主成分值及综合得分。成分初始特征值提取载荷平方和123总计总计456789表4-12废水污染指标相关系数镉铬汞铅砷石油总氮总磷镉铬汞铅砷总氮总磷表4-13废气污染指标主成分荷载矩阵123镉铬汞铅砷总氮总磷表4-14各行业主成分值及综合得分黑色金属矿采选业72346 有色金属冶炼和压延加工业11.376-0.844-0.0445.4981由主成分分析结果可知：在选定的10个行业中，有色金属冶炼和压延加工业的废水排放情况比较糟糕，通过主成分分析模型得到最终得分为5.498,而第二名是有色金属矿采选业，得分3.681。对于有色金属冶炼和压延加工业而言，氨氮、镉、汞、铅排放量都很大，其中汞排放占到了总排放量的95.9%。而该行业汞排放总量为0.043279吨，从数据上来看，该行业还需要控制几项污染指标的排放情况。对于有色金属矿采选业而言，影响其排名第二的主要污染指标在于砷、铬、氰化物排放指标，其中氰化物占到了总体排放的97.25%,想要真正控制龙岩市氰化物、汞排放量，相关部门需要从这两个行业入手。1.3区县间主成分分析1.3.1研究对象遵循科学性和严谨性原则，本文选取了龙岩市第二次污染普查报告工业源中的数据。龙岩市一共有7个区县，分别为新罗区、永定县、长汀县、上杭县、武平县、连城县以及漳平市。针对废气污染物，选取了二氧化硫、有机挥发物、氨氮化物、铬、颗粒物、汞六项排放指标进行主成分分析(其他主要废气排放物排放情况较为集中，其中铅、砷、镉排放主要集中在上杭县，占到了排放总量的93.11%、98.05%、93.54%,氨排放主要集中在新罗区，占到了总排放的81.78%)。针对废水污染物，选取了氨氮、镉、铬、汞、化学需氧量(COD)、铅、砷、石油类、总氮、总磷排放量指标在内的10种排放量指标(龙岩市挥发酚基本不存在排放，氰化物只在上杭县排放故不作分析)。(万吨)(万吨)铬(万吨)汞新罗区永定区上杭县表4-16各区县废水污染物排放量(单位：吨)氨氮(万吨)镉铬汞新罗区61永定区460029武平县1220漳平市02铅砷(万吨)总氮(万吨)总磷(万吨)新罗区10永定区929413武平县1900漳平市081.3.2工业废气排放特征分析首先对6项废气排放指标进行标准化处理，如表4-17所示。从表4-17可知：有机物挥发排放量的方差最大，为1565.36769,说明不同区县间有机物挥发排放量存在很明显的差距，而其他五项指标的方差都不大，从数据可知，这三项指标的排放量都不大，所以差别不大。铬汞经过进一步计算得出主成分提取分析表(表4-18)主成分的提取原则是主成分对应的贡献度>80%的前n个主成分。用一个特征值的贡献度已经达到82.659%,符合提取要求。故，提取一个特征值作为解释变量，达到了降维的作用。此外，表4-19反应的是各个废气污染指标之间的相关系数，表4-20反映的是各污染物排放量的主成分荷载矩阵。表4-21反映的是各主成分值及综合得分。提取载荷平方和1总计23456铬汞二氧化硫111铬11汞11二氧化硫铬汞主成分1综合排名新罗区1永定区37456漳平市2由主成分分析结果可知：在龙岩市7个区县内，新罗区的废气排放污染情况最为严重，其主成分分析综合得分为10.278(表4-21),远大于其他区县，由表4-15可知，新罗区各项污染物排放量均为第一(铬排放除外，铬排放为第二名),由此可知，新罗区工业废气污染最为严重。分析原因可知，新罗区为龙岩市工业大区，其工业综合排名在《2018年中国工业排放百强区》中位列第65名，新罗区也是龙岩市经济发达的“排头兵”,是全省煤炭产销的主要集中地，有很多龙头企业也落户于新罗区，其污染排放量远大于其他区县是较为合理的，也因如此，想要降低龙岩市工业污染排放情况，更应该把注意力放在新罗区。1.3.3工业废水排放特征分析首先对龙岩市7个区县的10项废水排放指标进行标准化处理，如表4-22所示。从表4-22可知：废水中的镉、铬、汞、砷在某些区县内不存在排放情况，铅排放在区县间的差异较大。标准偏差镉0铬0汞0铅砷0石油总氮总磷经过进一步计算得出主成分提取分析表(表4-23)主成分的提取原则是主成分对应的贡献度>80%的前n个主成分。前三个特征值的贡献度已经达到91.222%,符合提取要求。故，提取前三个特征值作为解释变量，达到降维的作用。此外，表4-24反应的是各个废水污染指标之间的相关系数，由表4-24、4-25可知氨氮、镉、汞、COD、砷、总氮主要由第一主成分解释，石油类主要依靠第三主成分解释。铬主要靠第一第二主成分共同解释。表4-26反映的是各主成分值及综合得分。提取载荷平方和1总计总计方差百分比累积%2345678表4-24废水污染指标相关系数镉铬汞铅砷石油总氮总磷1镉1铬1汞11铅1砷11总氮1总磷1表4-25废水污染指标主成分荷载矩阵镉铬汞铅砷总氮总磷表4-26各行业主成分值及综合得分主成分1排名新罗区2永定区561武平县47漳平市3最为严重，其主成分分析综合得分为11.313(表4-26),远大于其他区县，由表4-16可知，在选定的废水污染指标中，上