数学建模社区-数学中国
标题:
空气中PM2.5 问题的研究
[打印本页]
作者:
madio
时间:
2014-8-30 18:37
标题:
空气中PM2.5 问题的研究
摘 要:
6 ~2 K. Y1 b5 k3 @# o1 O: t
PM2.5 是空气质量指数AQI 中的重要监测指标,是产生灰霾的主要因素,对人类
: Z- n. \, u+ \& \7 B
健康危害极大。由于PM2.5 进入公众视线的时间还很短,与它相关的统计数据比较缺
9 E! m$ c7 |2 W6 ?! v$ }
乏,从而限制了对其客观规律的了解。对此,本文着重进行了以下几个方面的工作:
9 f& u' G" e( P# z: H$ @0 {. `
一、PM2.5 的相关因素分析。结合附件1 中的数据,利用Pearson 相关分析法计
. ^: [# Z8 D7 N# d
算AQI 中PM2.5、SO2、NO2、PM10、CO 以及O3 等6 个监测分指标的指标值及其污
; K7 @0 P0 B& d( h1 p. b2 m, V
染物含量相互间的相关系数,定量地分析了6 个指标之间相关性的强弱,发现PM2.5
) X, b5 g/ H, S" ?* e2 |
与SO2、NO2、PM10、CO 具有很强的正相关性,而与O3 呈较弱负相关。在此基础上,
: w& P& i7 l7 A8 n# k6 `
建立了PM2.5(含量)与其它5 个分指标及其对应污染物(含量)的多元线性回归模
0 H8 ~. T" u9 y9 c3 `( T1 R
型,并利用附件中的数据对回归模型的合理性进行了验证。
) @( ]* }! o, @: L2 @) q, c
二、PM2.5 的分布与演变及应急处理。利用附件2 中SO2、NO2、PM10、PM2.5
3 t" b+ y" U( @. j5 |; x& }
的2013 年数据建立了PM2.5 的3 元线性回归模型,利用回归方程拟合2010 年 ~ 2012
9 C# b. @: y8 i* B
年间缺失的PM2.5 数据,并以此绘制2010 年 ~ 2013 年间西安市13 个区域对应的
m1 z9 p) @2 X% M7 l/ i+ a: m
PM2.5 拟合值曲线,对不同区域和时间段的分布情况进行分析,发现PM2.5 具有季节
1 u5 f+ e) V, H6 A
性、区域性的分布特点。同时,计算附件2 中各区域2010 年 ~ 2013 年间每个季节空
- c% o1 C3 b9 @) v5 H5 U% Q
气质量指数的平均值,取其相应的污染等级对各区域做出了污染评估。
( L& N5 R4 w3 J% r+ i1 l
在合理假设的前提下,根据扩散理论建立了简化的PM2.5 连续点源扩散模型,定
5 s' {, Q9 I1 ^! G" j7 n
量地分析了PM2.5 与风力之间的相关性,并利用附件2 中的数据对PM2.5 与湿度之
: H) G- [; X# j+ k# n' Z
间的相关性进行了定性分析;再提取附件2 中的两组数据分别建立其PM2.5 扩散模型,
9 n# ^4 B9 S7 c' V
绘制其正下风向的扩散分布图,从而对PM2.5 扩散模型进行了定量与定性分析。
, ]. q3 k" o& R j
当污染源的PM2.5 浓度值急剧升高时(作为新污染源),周边区域的PM2.5 浓度
& \) Y" d& A/ D& Y& n7 D1 Z. v
在短时间内不会发生突变,继而建立新污染源的短暂连续点源扩散模型,并提出了污
9 ?- \, G# l! n
染扩散预测与评估方法:对污染源下风向x 处的区域,分析在t 时刻该处的PM2.5 浓
4 P+ K- ?" [0 p2 G
度是受新污染源影响还是受初始污染源影响,再利用相应的污染源扩散方程预测该处
6 I+ P3 u5 a, o0 P7 u0 q& Q b
- 2 -
/ r2 ]1 \( B; K9 H% {0 t0 Y
的PM2.5 浓度,并换算其对应的空气质量指数,继而做出污染评估。进一步,结合附
' P$ C! P3 R/ @4 `# }4 y
件2 中的数据,利用该扩散模型进行预测评估,通过统计下风向不同区域的污染等级,
4 ~/ {7 ?1 M9 l) j
给出了重度污染和可能安全区域。
! f" U' J% B3 |7 _+ w- A9 Q; i
为分析文中扩散模型的合理性,在附件2 中选用小寨、纺织城、兴庆小区、市人
) o! E; m! k( h- `* }
民体育场等4 个监测点数据进行比对分析:利用后三个监测点建立PM2.5 扩散模型,
* U2 y0 [! l7 p5 Q' ]6 X+ \9 |
并对小寨的PM2.5 浓度值进行估计,将该值与真实测量值进行比较,继而分析扩散模
, C7 }& n% s4 D1 j
型的合理性。同时,结合已有的研究成果,对PM2.5 的成因、演变等一般性规律进行
9 e( ?& }+ F. t* K+ D! B
了探索。
' }7 F6 B: u, m$ M6 `4 ]% Q
三、空气质量的控制管理。在分析PM2.5 的污染成因后,总体上依据“先源头、
5 }- y/ X: w- o5 c2 h- v! ]
后时段”两次分配的思路,确定阶段治污目标并制定相应的治污方案。在分析附件1
5 L9 } Q8 Q9 X
所在地区PM2.5 的主要来源类别及其贡献率的基础上,按照“源头治理,贡献率越大,
& K) e# _) h) g& E1 e
要求完成的治理指标越高”的基本原则,按比例分配给PM2.5 主要来源不同的治理指
/ }3 e9 I: P# B' c
标。针对不同的PM2.5 来源,根据其治理措施的有效性、周期性等特点,分别设计每
, T! R u" v9 W8 W* U/ v
年的治理指标,继而确定该区域5 年内的污染治理计划,并给出了每年的全年年终平
" r0 b5 w6 K$ a/ o) i
均治理指标。
/ L7 b- H" |! O, R4 B4 j2 x
采用综合治理、专项治理相结合制定治污方案的思路,将PM2.5 治理指标按比例
# s+ s& z1 n7 L: y5 Z \: S: t
P 分配给该两种治污方式来完成,继而得到每年投入经费与5 年投入总经费的数学表
6 s2 @! W; D, v# x+ y/ R, g
达式;在完成预订治理目标的前提下,以总经费尽可能低、每年投入经费适度均衡为
8 R/ E; h( }# A
优化目标,建立优化模型对专项治理计划进行优化,给出了五年投入总经费和逐年经
. L- I' A9 a d" k- Q' E
费投入的预算,并对专项治理方案的合理性进行了说明。
* o6 p- x% n" d4 W, Q0 ^8 F
最后,我们分析了本文工作的优缺点,并提出了改进方向。
g& B7 u, m/ w4 |/ p
关键词:PM2.5、空气质量指数、污染等级、相关分析、多元线性回归、连续点源
6 p$ u! k! Y: @- F
扩散模型、专项治理
4 I: h Y! N/ f; r0 D
& L$ y) y* q" G
D题海军工程大学90038016队.pdf
2014-8-30 18:36 上传
点击文件名下载附件
下载积分: 体力 -2 点
1.84 MB, 下载次数: 477, 下载积分: 体力 -2 点
作者:
wangdandan
时间:
2014-8-31 23:36
太好了,很值得学习
作者:
模天大楼
时间:
2014-9-3 01:10
来淘宝啦O(∩_∩)O~
作者:
king.w
时间:
2017-8-20 19:36
空气污染问题分析,希望有大的帮助!
1 s. n8 o2 Z" l* |
作者:
king.w
时间:
2017-8-20 19:41
空气污染问题分析,希望有大的帮助!
/ @) I; y! A4 |- c4 ^
作者:
king.w
时间:
2017-8-20 19:41
空气污染问题分析,希望有大的帮助!
. s0 M' X" ^. l+ {+ ^$ K/ X1 b! M8 p
欢迎光临 数学建模社区-数学中国 (http://www.madio.net/)
Powered by Discuz! X2.5