王碩宇

（滁州學院數(shù)學與金融學院）

一、引言

（一）研究背景

近年來，我國石油、煤炭等各種化學工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)能快速增加，各種污染物的排放量也逐年增加。眾所周知，工業(yè)經(jīng)濟是實現(xiàn)社會快速發(fā)展的主要動力，隨之出現(xiàn)的環(huán)境污染問題一直受到世界各國的普遍關(guān)注。目前人類面對的兩大問題就是保護環(huán)境和經(jīng)濟增長，兩者之間存在著某種矛盾關(guān)系，經(jīng)濟發(fā)展勢必造成工業(yè)廢水、廢氣及固體廢物的排放量增長, 當工業(yè)污染物的排放量超出環(huán)保承受能力，國民經(jīng)濟的發(fā)展就必然會遭到遏制。所以如何實現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展是全社會共同的期望和責任[1]。

為了了解目前我國的污染物排放情況，文章采用2020年《中國統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)，分析我國31個城市探究我國污染物排放情況，使用因子分析的方法將污染物分為固體污染物、液體污染和氣體污染物三類，得到綜合得分較高的城市，探究其原因；使用聚類分析方法將31個城市分為3類，按照污染程度排名，得到各個城市的污染程度，最后進一步討論污染物排放與各地區(qū)之間的關(guān)系，為減少環(huán)境污染提供決策服務(wù)參考。

（二）文獻綜述

關(guān)于污染物排放問題的文獻研究較為有效解決方法分為兩類：一類是政策方面，周博雅[2]《基于2007-2015年數(shù)據(jù)的三類省級環(huán)境治理政策量化研究》從政策設(shè)置、政府投入、政府政策執(zhí)行和執(zhí)行手段四項維度入手探究各因素對環(huán)境的影響；朱小會[3]《中國財稅政策的環(huán)境治理效應(yīng)研究》提出“財稅政策-經(jīng)濟增長-環(huán)境質(zhì)量”的鏈式關(guān)系，從而提出建議。第二類是從源頭出發(fā)企業(yè)方面，劉擎[4]《廣東某市納管工業(yè)企業(yè)廢水污染物排放標準執(zhí)行情況跟蹤研究》對工業(yè)企業(yè)廢水排放標準的執(zhí)行情況進行了優(yōu)化調(diào)整；劉永亮[5]《周口市工業(yè)企業(yè)水污染物排放現(xiàn)狀及建議》針對工業(yè)企業(yè)的分布以及污染物的排放處理情況為水污染防治和可持續(xù)發(fā)展提供思路。

二、理論分析

（一）因子分析

因子分析旨在運用可降維的思想，將多指標轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個綜合指標。提出獨特且未知的因子，并將提取指標的主要信息和特性都聚焦在這幾個因子上，這樣更有利于我們觀察、分析和研究[6]。

（二）聚類分析

聚類分析主要按照個體特征對研究對象進行分類，意在讓不同類別之間差異較大，同類之間差異較小，便于分析與識別不同類別之間的特征。常用平方歐氏距離來計算各樣品間距離。之后使用Ward離差平方和法，借用方差分析的思想保證進行聚類的過程中計算公式為[7]：

三、實證分析

（一）因子分析

1.樣本指標的選取

本次實驗分析使用SPSS軟件進行因子分析。研究對象是31個省自治區(qū)，研究內(nèi)容是根據(jù)31個地區(qū)主要污染物的排放，對各地區(qū)污染物排放的差異和相似性進行因子分析。其中選取COD排放量（X1）、氨氮排放量(X2)、石油類(X3)、二氧化硫排放量(X4)、氮氧化物排放量(X5)、港顆粒物排放量(X6)、固體廢物產(chǎn)生量（X7）、危險廢物產(chǎn)生量（X8）8個指標作為本次分析的基本變量。實驗數(shù)據(jù)均來自2020年《中國統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)。

2.因子分析法適用度檢驗

原始數(shù)據(jù)應(yīng)先通過 KMO與Bartlett 球形度檢驗變量之間的相關(guān)性，通過結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，Bartlett 球形度檢驗顯著性P值為0.00，在顯著性水平為0.05的情況下小于α，拒絕原假設(shè)，說明各個變量在一定程度上相互獨立。且KMO值檢驗結(jié)果為 0.712，說明數(shù)據(jù)適合做因子分析。

3.提取公共因子

通過表1可以看出，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)之后因子解釋總方差的比例，分別為36.6%、64.9%、78.962%3個因子累計解釋了79%的原有變量方差，從而基本上認為涵蓋了所有變量的主要信息[7]。

表1 因子解釋原有變量總方差情況

4.旋轉(zhuǎn)并解釋公因子

根據(jù)上述結(jié)果提取3個因子。再由旋轉(zhuǎn)公共因子后的因子載荷矩陣可得如表2所示。

表2 旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣

本次實驗提取公因子數(shù)為3。由表3 可以明顯看出，第一個公因子F1在二氧化硫排放量、顆粒物排放量、固體廢物產(chǎn)生量、危險廢物產(chǎn)生量上具有較高的載荷值，這一部分可概括為固體污染物排放因子；而第二個公因子F2在COD排放量、氨氮排放量和石油類排放量上具有較高的載荷，即為液體污染物排放因子；第三個公因子F3在氮氧化物排放量上載荷較高，即為氣體污染物因子。

5.計算因子得分及分析

使用SPSS采用回歸法估計得分系數(shù)矩陣，顯示了成分矩陣識別因子最后結(jié)果，最終以各主成分的方差貢獻率作為權(quán)重后除以累計貢獻率計算綜合得分F。

通過上述公式，可得到 31個省區(qū)污染物排放情況的綜合得分。按照升序?qū)Φ貐^(qū)綜合得分進行排名，得到表3。

表3 因子得分排序

（1）內(nèi)蒙古、山西、山東、河北是得分較高的前4個地區(qū)，說明這些地區(qū)的污染物排放偏向于顆粒物排放量、固體廢物產(chǎn)生量等的固體污染物排放。得分較高的內(nèi)蒙古、山西、河北同屬于華北地區(qū)，究其原因,華北地區(qū)主要工業(yè)產(chǎn)業(yè)原材料是煤炭、鐵礦、石油等固體污染物排放較大的行業(yè), 是導致該地區(qū)單位產(chǎn)值固體廢物排放較高的主要原因,另外，遼寧、云南、四川三省區(qū)中的工業(yè)固體廢物排放也處于較高水平,這與這一帶有較多的大型礦冶、石油化工等企業(yè)分布密切相關(guān)。因此，應(yīng)合理控制煤炭、石油的燃燒，做好相應(yīng)的固體廢物處理措施。

（2）湖北、廣東、四川是得分較高的前3個地區(qū)，說明這3個地區(qū)污染物排放主要是COD排放量、氨氮排放量和石油類排放量。原因與各城市的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和工業(yè)發(fā)展水平密切相關(guān),如湖北工業(yè)產(chǎn)業(yè)包括化學制品制造、酸堿等廢水排放量較高的產(chǎn)業(yè)。廣東也是同樣情況，廢水中石油類、氨氮含量較高，導致廢水污染較為嚴重。

（3）貴州、遼寧、湖北是得分較高的前3個地區(qū)，說明這3個地區(qū)污染物排放中，偏向于氮氧化物的排放，與這些省區(qū)工業(yè)以化工、制藥、電力產(chǎn)業(yè)相關(guān)。

（4）從綜合得分排行中可以看到，有17個地區(qū)在的污染物排放大于 0，其余地區(qū)均處于平均水平以下，山東、內(nèi)蒙古、河北、四川為前四個得分最高的地區(qū)；西藏、天津、海南、北京為得分最低的四個地區(qū)。其中，北京和山東相差2.183。說明工業(yè)污染物的污染問題在某些城市的環(huán)保規(guī)劃中未得到足夠的重視, 從而造成污染改善情況的地區(qū)差異十分顯著。

（二）聚類分析

根據(jù)以上因子分析得到的各因子得分作為變量，對數(shù)據(jù)進行聚類分析。最終將31個省區(qū)聚成3類，如表4。

表4 聚類結(jié)果

由聚類結(jié)果可知，第一類地區(qū)污染物排放量較少，污染程度屬于一級污染，其中北京、天津等地區(qū)均為我國政治經(jīng)濟中心，對于污染物排放的治理及控制相對有效因此污染物排放量較少，吉林、西藏等地區(qū)為經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，地理位置相對較遠，工業(yè)發(fā)展較為落后，污染物排放量較少，因此歸為一類。第二類河北、山西、內(nèi)蒙古等城市在污染物排放量上得分處于前列，為污染嚴重地區(qū)，污染物排放量超過了全國平均水平，由此可知第二類城市污染物排放量較高。第二類城市產(chǎn)業(yè)大部分原材料以煤炭、鐵礦、石油等污染物排放較大的行業(yè)，因此二氧化硫、顆粒物、固體廢物等污染物排放較多，容易造成環(huán)境污染。該地區(qū)在大力發(fā)展工業(yè)的同時，應(yīng)注意環(huán)境是否能夠承載。第三類城市污染較為嚴重，大多地區(qū)為我國內(nèi)陸地區(qū)，近年來我國一些重度污染產(chǎn)業(yè)逐漸轉(zhuǎn)戰(zhàn)內(nèi)地，這些企業(yè)為內(nèi)陸地區(qū)帶來巨大經(jīng)濟效益但同時對隨著各種污染物的排放，造成了較為嚴重的環(huán)境污染，利弊相依，因此在不斷發(fā)展經(jīng)濟的同時，應(yīng)采取合理措施，不要超出環(huán)境的承載能力，給環(huán)境帶來壓力。

四、對策和建議

針對上述分析從政府政策、地區(qū)產(chǎn)業(yè)、企業(yè)三個方面提出幾點建議：

（1）政府應(yīng)制訂相關(guān)法律準則，對工業(yè)企業(yè)廢棄物加大減排力度，健全相關(guān)法律制度，制定嚴格的法律條例，根據(jù)各行業(yè)污染物排放情況規(guī)定污染物排放標準。（2）由于我國幅員遼闊,政治、經(jīng)濟、文化和歷史地理上的差異性十分顯著,且根據(jù)上述模型構(gòu)建結(jié)果，我國各地區(qū)工業(yè)污染物排放和發(fā)展水平存在較大差異。要縮小地區(qū)差距, 污染物排放量較多的城市比如河北、內(nèi)蒙古等地區(qū)應(yīng)努力完善自身的工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu), 提高本地區(qū)企業(yè)整體的環(huán)保意識其次與發(fā)達城市進行產(chǎn)業(yè)間進行經(jīng)驗交流和技術(shù)支持，提高整體環(huán)保意識。（3）企業(yè)應(yīng)將環(huán)境保護與技術(shù)創(chuàng)新相結(jié)合，利用科研新技術(shù)治污。通過成立科研排污部門，圍繞提升環(huán)境質(zhì)量水平進行科技攻關(guān)，加大研究成果轉(zhuǎn)化，大力推進生態(tài)環(huán)境科技成果應(yīng)用。鼓勵科學技術(shù)創(chuàng)新，助力促進科技創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化。以實現(xiàn)在發(fā)展壯大企業(yè)經(jīng)濟規(guī)模的同時控制污染物的排放，從而提高企業(yè)的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。