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摘要:隨著城市用水人口的增加以及工業化經濟增長模式的加劇，水環境問題日益嚴峻。如何針對已有問題采取適當措施，已成為我們最需面對的問題。本文對全國主要城市廢水污染物的排放情況進行了統計分析。通過因子分析發現城市廢水的最主要來源是生活廢水的排放。通過聚類分析，根據公因子最終將31個城市分為4類，第二、三、四類城市:天津、石家莊、重慶等城市的廢水污染物排放量很大，超過全國平均水平。

關鍵詞:廢水;污染物排放;因子分析;聚類分析

一、引言

近年來，我國的經濟增長非常迅速，工業發展越來越快，但這種快速增長也給資源與環境帶來了巨大的壓力。隨著我國工業化經濟的增長，城市用水人口的增加，城市化水平的提高，我們面臨的各類環境污染問題日益嚴重，所以整體經濟與環境發展的不平衡是中國面臨的一個重要問題。眾所周知，構建和諧社會需要人與自然的和諧發展，我們在發展經濟的同時，不能放棄大自然，要學會與之和諧相處，所以，經濟發展與自然的和諧是我們向往的面貌。目前，在眾多的自然環境問題中，水資源的污染與浪費已經成為了一個較為棘手并且迫切需要我們解決的一個方面。為了解城市廢水中污染物的來源并根據廢水污染物排放情況對全國主要城市進行分類，更好地解決城市生活的水質量問題，本文選取全國主要城市廢水中主要污染物排放情況數據(來自2018中國統計年鑒)，進行了統計分析，并且根據統計分析的結果提出了一些相關建議，希望對改善水質量并且對減少城市廢水及污染物的排放有所幫助。

二、文獻綜述

文獻［1］，就城市生活廢水處理及環境保護的影響找出處理生活廢水的辦法和進行環境保護的措施，促進城市化進程向更高質量層面發展。文獻［2］，對城市廢水中的主要污染物排放量進行了因子分析，并得出結論:廢水及污染物的主要來源是生活廢水的排放。文獻［3］中講解了因子分析與聚類分析的基本原理、具體做法與應用。本文在因子分析的基礎上根據文獻［3］對數據進行了聚類分析。通過文獻［4］可以看出，工業廢水及污染物的排放規律表現出區域性差異，并且提出如果適當改善產業結構，有益于水質的改善。文獻［5］主要闡述了西安市的水資源狀況，并對西安水資源及污水處理做出分析并提出了建議。文獻［6］中提出了多種技術，多種思路，包括對城市污水處理廠的改造以及對設計新建污水處理廠提出的新技術、新思路。文獻［7］詳細分析了環境保護與我國城市廢水的排放之間的相關關系，并以分析為基礎提出了一些處理城市廢水的方法。文獻［8］主要分析了我國廢水排放的現狀，分析得出生活廢水的排放漸漸成為了城市廢水的主要來源。參考這些文獻，本文對城市廢水和污染物的排放及廢水的處理提出幾點建議，希望能夠改善城市水質量、減少城市廢水的排放并可以對廢水進行資源化處理，建設“人水和諧”的城市。

三、數據來源和指標確定

本文所用數據來自《2018中國統計年鑒———全國主要城市廢水中主要污染物排放情況》。本文所用指標全部來自于國家規定的廢水污染指標，包含六個指標，分別是:X1工業廢水排放量(萬噸)、X2工業化學需氧量排放量(噸)、X3工業氨氮排放量(噸)、X4城鎮生活污水排放量(萬噸)、X5生活化學需氧量排放量(噸)以及X6生活氨氮排放量(噸)。為了更好地分析，把原始數據的所有單位標準化為“萬噸”。

四、統計分析

(一)因子分析首先進行因子分析的適用性檢驗。根據適用性檢驗的結果來看，KMO的檢驗值為0．743，大于0．5;Bartlett的球形度檢驗的P值為0，小于0．05，說明各變量間不相互獨立。數據通過檢驗，說明該數據適合做因子分析。運用因子分析對全國主要城市廢水中主要污染物排放情況的原始變量進行分析，開始進行公因子選擇時，根據特征值大于等于1，選取了2個主因子。但旋轉后的成分矩陣顯示，2個主因子無法對因子含義進行很好的解釋，因此嘗試抽取3個公因子，繼續進行因子分析，分析結果如下。通過公因子方差表可發現，變量的共同度都大于70%，符合提取公因子的要求。根據旋轉后的總方差解釋可以得出，第一公因子的貢獻率最大，為40．669%，第二公因子的貢獻率次之，為28．279%，第三公因子的貢獻率最小，為25．278%，三個公因子的累積貢獻率為94．225%，累計貢獻率超過了85%，說明提取的三個公因子能夠代表原始數據的大部分信息，因此在此次分析中可以提取3個公因子。根據旋轉成分矩陣表，可以寫出因子分析的數學模型(將原始變量通過公因子表示出來)。進而根據數學模型中公因子前的系數，可以對原始變量進行分組，分配給各公因子。根據所包含的原始變量，對主因子進行合理地命名。此次因子分析的數學模型為:第一主因子F1命名為生活廢水污染物排放量因子，包括變量:X4，X5，X6。第二主因子F2命名為工業污染物排放量因子，包括變量:X2，X3。第三主因子F3命名為工業廢水排放量因子，包括變量:X1。根據成份得分系數矩陣表可以給出以下公式:以上分別為各個因子得分以及綜合因子得分的計算公式。通過因子分析的結果可知，各因子以及綜合因子得分的前五名城市分別為:第一主因子得分前5名城市為:重慶、上海、成都、廣州、北京第二主因子得分前5名城市為:石家莊、重慶、天津、上海、杭州第三主因子得分前5名城市為:杭州、上海、石家莊、南京、廣州綜合因子得分前5名城市為:杭州、上海、廣州、天津、南京通過因子分析的結果來看，城市廢水最主要是來自于生活廢水的排放，其中重慶、上海、成都、廣州、北京這五個城市的生活污水排放量相對較大。石家莊、重慶、天津、上海、杭州這五個城市的工業污染物排放量較大。杭州、上海、石家莊、南京、廣州這五個城市的工業廢水排放量較大。綜合因子得分情況來看，得分前10名的城市，因子綜合得分都大于平均值0，其余城市綜合得分均小于平均值0，說明綜合因子得分排在前10名的城市，其整體的廢水污染物排放量都相對較大，所以在治理水資源污染以及進行廢水處理時，需要著重注意并合理采取措施。

(二)聚類分析根據以上因子分析得到的各因子得分作為變量，對數據進行聚類分析。在此次聚類分析中，我們選擇系統聚類法中的Ward法，并且選取歐式距離作為聚類分析的度量標準。最終分析結果如下。根據樹狀圖顯示的結果，在此可將樣本個案分為四類。將31個主要城市分為四類的結果如下:第1類城市:北京、太原、呼和浩特、沈陽、長春、哈爾濱、合肥、福州、南昌、濟南、長沙、南寧、海口、成都、貴陽、昆明、拉薩、西安、蘭州、西寧、銀川、烏魯木齊。第2類城市:天津、上海、南京、杭州、鄭州、武漢、廣州。第3類城市:石家莊。第4類城市:重慶。由個案匯總表可看出，第一類北京、太原、呼和浩特等城市在三個公因子變量方面都是低于全國平均水平的，可見第一類城市的廢水污染物的排放量相對較少。第二類天津、上海、南京等城市在工業污染物排放量上雖不是這四類城市中最高的，但是也超過了全國平均水平，并且工業廢水排放量遠遠超過平均水平，由此可知，第二類城市的工業污染物排放量、工業廢水排放量相對較高。第三類城市石家莊的工業污染物的排放量最高，遠遠超過了全國平均水平，其他兩類污染物排放量低于平均水平，由此可知，石家莊的工業污染物排放量非常高。第四類城市重慶的生活廢水主要污染物的排放量最高，并且極大地超過了全國平均水平;工業污染物排放量也比平均水平要高，由此可知，重慶市的廢水污染物排放量很高。在綜合因子方面，除第一類北京、太原、呼和浩特等城市低于全國平均水平外，其他三類城市的廢水污染物排放量都超過了全國的平均水平，由此可知這三類城市的廢水污染物排放較多，這三類城市需要努力減少廢水污染物的排放，做好改善措施。

五、對策和建議

人民生活水平的提高、城市用水人口的增加以及工業的高速發展會導致城市廢水的大量排放，如何在減少城市廢水污染物排放量的基礎上更好地發展人民生活以及工業化經濟，建設人與水資源和諧發展的社會環境，是值得我們深思熟慮的問題。從以上的分析結果可以得出，城市廢水中污染物的排放主要來自于生活廢水的排放，并且各個城市的廢水污染物排放量不同，天津、石家莊、上海等重點減排廢水城市需要合理控制廢水污染物的排放量，并可以做好相應廢水處理措施。以下是通過此次分析，針對廢水污染物排放量問題提出的幾點建議。1．政府可以制定相關法律準則，對城市廢水加大減排力度。2．城市居民應盡量控制并減少生活廢水和污染物的排放。3．工業廠應該盡可能減少工業廢水的排放，并且做好廢水處理。4．發展城市區域水污染防治體系，綜合考慮水資源規劃、水資源用處、經濟投資以及自然凈化的能力，利用系統工程優化水污染防治體系，盡可能使城市廢水資源化。5．社會應加大對廢水減排的宣傳力度，讓每個城市居民認識到減排廢水和污染物的重要性。制定城市污水處理相關規定，加大水污染防治力度，加快城市廢水處理設施建設，加大廢水減排宣傳力度，保護水資源生態環境，促進城市污水綜合治理，讓城市進步與水環境協調發展，努力做到“城水和諧”，對目前社會具有重要的現實意義。每個社會公民都有責任保護水資源、合理利用水資源。希望有一天能夠真正實現改善城市水質量、減少城市廢水的排放，對廢水進行資源化處理并加以利用，社會發展與自然環境更加和諧。

參考文獻:

［1］陳昌，城市生活廢水處理及環境保護的影響［J］，環境與發展，2019:49+51。

［3］李春林，陳旭紅，應用多元統計分析［M］，清華大學出版社，2013。

［4］趙娟，全國重點城市工業廢水污染狀況比較分析［D］，碩士，北京林業大學，2008。

［5］盧其福，西安市水資源及污水資源合理配置研究［D］，碩士，西安理工大學，2010。

［6］丁為俊，杜玉吉，城市廢水能源化與資源化處理技術進展［J］，中國資源綜合利用，2018:94－98+105。

［7］李笑梅，城市生活廢水處理及環境保護的影響［J］，綠色環保建材，2017:230。

［8］艾社芳，劉相相，淺談我國廢水排放的現狀［J］，山東化工，2014:191－192。

作者：劉爽 單位：天津財經大學