[內(nèi)容摘要]隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求越來越高，對于環(huán)境的保護與檢測逐漸受到政府和民眾的重視，因子分析法作為一種較為常見的統(tǒng)計分析方法，對于環(huán)境中各種污染因素的分析與評價比較準確。本文中筆者將就因子分析法在環(huán)境的檢測與評價中的應(yīng)用進行簡單的探討。

[關(guān)鍵詞] 步驟原理 因子分析 比較

引言

在進行經(jīng)濟建設(shè)的同時總會伴隨著對環(huán)境的侵害，環(huán)境監(jiān)測目的就是要及時的發(fā)現(xiàn)危害環(huán)境的因素，將其降到最低。環(huán)境污染的檢測項目多而雜，它包括水污染、固體污染、空氣污染等許多的方面，而這每種污染又包含著多項的檢測指標，這種多樣性的檢測指標給環(huán)境污染的評價與分析帶來了極大的困難。也正因為如此，在進行這項工作時我們引入了因子分析法，它能很好的簡化指標結(jié)構(gòu)、濃縮信息、降低指標的難度，在主要信息比較充分的前提下，將各種因素進行變量分組，增強組內(nèi)變量的關(guān)聯(lián)性，減弱不同組別的關(guān)聯(lián)性，逐漸將環(huán)境檢測的指標集中在幾個互不影響的因素上，減小問題分析的難度。

一、因子分析的步驟和原理

因子分析從與最初的變量的相關(guān)系數(shù)的矩陣出發(fā)，然后尋找與問題關(guān)聯(lián)性較大的幾個難以觀測的因子，通過這幾個因子來對實物的原始變量之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)。例如共有n個樣本數(shù)，在每個樣品n中有P個指標，那么我們就可以列出相應(yīng)的矩陣，它的一般步驟為：①計算標準化數(shù)據(jù)在矩陣中的相關(guān)系數(shù)，再與此同時要求得相關(guān)系數(shù)的矩陣特殊根，和與此相互對應(yīng)的正交標準化的能反映特征的向量E；②原始數(shù)據(jù)的標準化處理。在進行因子分析中的標準化應(yīng)用公式中既有樣本的均值也存在樣本的標準值，通過標準化的運算來消除原始變量中不同的量綱的影響；③若是特征根的貢獻率累計達到85%，則可以得到到一個全新的因子載荷的矩陣；④根據(jù)在各式或是檢測中得到的樣品因子得分，對其進行系統(tǒng)的排序，并且進一步進行聚類分析；⑤對由特征根積累率中得來的載荷矩陣施行方差最大值的正交旋轉(zhuǎn)變換，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣的每個列向量對應(yīng)著每個公共因子。進行列向量的旋轉(zhuǎn)變換的目的是為了使得每個公因子只與對應(yīng)的若干個原始變量有關(guān)聯(lián)性，如此就能增強各個因子的可解釋性。

二、環(huán)境污染的因子分析

1.數(shù)據(jù)收集

在進行環(huán)境污染各項因子的分析之初對對各個地區(qū)的環(huán)境數(shù)據(jù)的檢測是必不可少的，而且是至關(guān)重要的，它是所用工作的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)收集工作的好壞直接影響整個分析過程的好壞，通過對全國的各個主要地區(qū)的生活和工業(yè)污染物的排放量數(shù)據(jù)的收集，并且選取了九個主要的環(huán)境污染檢測的指標，筆者將以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行分析研究。

2.數(shù)據(jù)分析和處理

在進行數(shù)據(jù)收集的過程中，我們發(fā)現(xiàn)我國西藏地區(qū)的數(shù)據(jù)是不具備的。由于西藏地理位置特殊，所以在進行數(shù)據(jù)填補時用全國平均值并不是很科學。對環(huán)境有著極大影響的煙塵以及二氧化硫絕大多數(shù)都是來自生活和工業(yè)排放，可以根據(jù)全國煙塵和二氧化硫的排放比例來估算我國西藏地區(qū)的排放總量，這種做法是比較科學的。

3.公因子的提取和分析

通過SPSS軟件的引用可以科學的計算出特征向量和特征根，而且這些數(shù)據(jù)的累計貢獻率達到了86.54%，這個數(shù)據(jù)說明提取的3個公因子的信息含量是幾乎包含了原來9個污染指標的全部信息，可以知道進行“降維”是比較成功。通過上面的分析可以確定提取3個公因子，同時還可以得到初始的因子載荷矩陣，同時使用最大方差的旋轉(zhuǎn)法可以順便得到旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣。

從上表可以知道，工業(yè)粉塵和二氧化硫的排放總量，工業(yè)廢氣和煙塵的排放總量，在第一公因子F1上所具有的的載荷是比較大的，然而其它污染的指標在F1上的載荷并不大。從表中我們可以知道除了X6是工業(yè)固體廢物的產(chǎn)生量，其他的項目都是工業(yè)空氣的污染指標，所以F1也可以稱為工業(yè)大氣污染因子，以此類推可以分別進行命名。

三、各地區(qū)環(huán)境污染的分析和比較

通過上面進行的可解釋性的公共因子的命名后，還可以根據(jù)SPSS函數(shù)式的分析來研究環(huán)境的污染情況，從中我們不難發(fā)現(xiàn)山東、四川、廣西、河南、河北及遼寧在第一公因子上的得分是相對較高的，這些省份的額固體廢棄物和工業(yè)大氣污染程度比較高，原因是多方面的，其中比較主要的原因是這些污染比較嚴重的省份中有不少是屬于建國后不久確立的國家老工業(yè)基地，由于工業(yè)密集型高，而且生產(chǎn)的耗能高，科技含量低，以環(huán)境污染的代價換取經(jīng)濟的增長；還有的企業(yè)是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)，改革開放之后，鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟也快速發(fā)展，許多重污染企業(yè)為了逃避城市過高的治污費用而將企業(yè)轉(zhuǎn)而設(shè)在了比較偏遠的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)的企業(yè)數(shù)量急劇增加，并且鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府對環(huán)境治理及缺乏經(jīng)驗又缺乏意識，這就造成了一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)在大氣污染因子上得分比較高，我們得到各地區(qū)的因子得分表：

相較于上面的這些省份，我國的北京、上海、廣州、西藏、青海、貴州等地區(qū)的這幾項因子的得分就要低得多了，可以清楚地發(fā)現(xiàn)，這些得分比較低的城市要么是比較偏遠的地區(qū)，要么是比較發(fā)達的地區(qū)，這些比較發(fā)達的城市的經(jīng)濟來源不再是傳統(tǒng)的工業(yè)制造或是能源生產(chǎn)了，而更多的是以航運、通信、金融、教育、服務(wù)業(yè)等為經(jīng)濟支撐，這些產(chǎn)業(yè)基本上是不會產(chǎn)生大量的污染物的，這也就是為什么這些地區(qū)的污染因子數(shù)不高的原因了。

在表中還可以發(fā)現(xiàn)，江蘇、浙江、上海、山西、湖北等地的第二公因子數(shù)比較高，這說明這些地區(qū)的水污染比較嚴重，研究發(fā)現(xiàn)這些地區(qū)要么是經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中依托水資源比較重，要么是水資源比較豐富、人口眾多、分散比較廣的地區(qū)。而貴州、山西、內(nèi)蒙等地的第三因子得分比較高，這說明該地生活空氣污染比較嚴重，貴州得分最高，這與其所處的地理環(huán)境相關(guān)，貴州所處地區(qū)屬于我國酸雨控制區(qū)，酸雨污染嚴重。而像山西、內(nèi)蒙都屬于能源大省，煤儲量極為豐富，在采煤用煤的過程中不可避免的會帶來一定的影響。

通過上面的分析比較可以初步的得出一些結(jié)論。第一類，特殊污染地區(qū)：山西（水污染輕微，工業(yè)大氣污染嚴重）、廣東（工業(yè)大氣污染輕微、水污染嚴重）；第二類，水污染居中、工業(yè)大氣污染較重的地區(qū)：四川、廣西、河北、河南、山東；第三類，工業(yè)大氣污染居中、水污染較重的地區(qū)：浙江、江蘇、湖南、湖北；第四類，工業(yè)大氣污染輕微、水污染居中的地區(qū)：北京、上海、貴州；第五類，水污染輕微、工業(yè)大氣污染居中的地區(qū)：內(nèi)蒙、江西、安徽；第六類，水污染和工業(yè)大氣污染都輕微的地區(qū)：天津、寧夏、海南、新疆、西藏、青海、云南、甘肅。

總之，因子分析法是一種能夠大大減少工作量、提高工作效率、簡化工作程序、抓住主要矛盾的工作方法。它的使用為環(huán)境污染的科學檢測與評價提供了可能。

參考文獻：

[1]張文彤、董偉 .SPSS統(tǒng)計分析高級教程[M].北京：高等教育出版社，2004，213-260

[2]方開泰.實用多元分析[M].上海：華東師范大學出版社，1989，291-338

[3]賈俊平.統(tǒng)計學[M].中國人民大學出版社，2012.8