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标题:
空气中PM2.5 问题的研究
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作者:
madio
时间:
2014-8-30 18:40
标题:
空气中PM2.5 问题的研究
摘 要：
6 g2 z! \4 Z) [6 |8 e% n
PM2.5 扩散问题，首先使用相关分析探讨了
: H2 r5 ~ x/ `* J1 E$ [2 A
PM10，O3 的相关性，并建立了回归方程；然后通过
$ i9 \1 v2 W7 r, k
PM2.5 的浓度变化，定量与定性分析了西安
3 l) s& B- S" E0 C& E; s$ ~; n+ i
，拟合了持续高浓度PM2.5
: D! V1 b3 G7 y' {
，得到了重度污染和可能安全的区域；最后通过
4 A: l8 b1 ^: e) O v3 ?7 Q
。同时对模型的
5 q" V8 J+ F: m1 E) b/ n1 g
。
8 A/ L% f0 C" _0 n4 S
SO2，NO2，CO，PM10，O3 的相关性和关系
; v8 x4 Z' _+ u0 d3 d. ^# f, b1 S
PM2.5 与PM10，CO，SO2，NO2 呈正相关
! \0 ^* t# M) H8 t
，同时通过相关资料，发现了PM2.5
0 Y$ X6 h! Z/ _- l" n
PM2.5 与其他污染物的关系
8 ?; i; O. b _# I h9 R, W" }
2 2 PM SO NO PM CO y x x x x
+ s) o) \: `8 ]% k/ I
。对于第一个子问题，
4 G+ V! b( Q4 d0 A1 B
13 个分区的PM2.5 空间分布图，得到PM2.5
' \2 \+ W4 g( w! E7 e' U
，1 月和2 月份是浓度的高
, d2 W& A% i; J' C7 ]. G5 j6 P! |* E
，而且，高压开关厂和广运
6 N+ R' U/ p9 `' W8 ]2 S- F+ u
，小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.5
# ?# s- l S7 ~+ G
，结果发现，西安市的东南部的空气质量
+ t3 E7 `% ~. l
纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区，这些都是生活
/ I7 Q+ {0 E3 F
；而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中
# t) W& W( `2 s7 C) P/ E
，这应该是未来治理的重点
# b$ k ~0 \* g0 a, _# A) \$ q/ n
、气温、压强的自然条件下，建立一维的反
. g) i5 o8 b. B7 e
PM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规
: C% R" m+ q( D' C, j
扩散的
) X9 }2 a( [# g$ A6 z* a1 ]
。首
' V8 F0 k _& Z0 i: A2 W! M
，且相
8 b7 r0 t, w& I+ S9 n5 w( j1 ~; i
还会
# p& l" Y) @% |- [+ j& V/ A3 j0 R7 H
，
9 x( E$ I5 b' M1 r/ s8 L
首先，
1 r6 x7 ]6 z6 {' y! K
的时
* \1 Q9 X W+ _( f$ d$ {0 A0 ?
浓
. H2 o& p/ `. A" i& N7 Z8 D
。
. y' K- |. D: _7 B9 y" w" X$ `8 P" T: K
- 2 -
1 i) W# u( e3 a- B8 \$ ^
律是：在污染源中心的浓度并不是最高，而是在大约300 米处PM2.5 的浓度才
- s5 ?4 D- q" k% a' s* h& ^
达到最大值，随后开始衰减。通过该模型，可以对西安市的高压开关厂附近地区
! W5 m7 a3 {, u
的空气质量进行定量与定性分析，结果表明，在下风向方向，距离高压开关厂中
' W0 s5 r9 J- `' _ [5 P
心272 米处浓度达到峰值，在该厂1 公里之内PM2.5 的浓度很高，空气质量指
8 v- ]; ?3 e6 V0 S
数类别属于重度污染；在该厂约1 公里到2 公里的地带，空气质量指数类别属于
' x$ V* E' m& W+ S+ S
中度污染；在该厂约2 公里到3 公里的地带，空气质量指数类别属于轻度污染；
: F0 x/ M( e3 s) F; g
在该厂约3 公里到6 公里的地带，空气质量指数类别属于良；在6 公里以外的地
) k( x% _) d0 [7 e) n( P* z4 t
域，空气质量指数类别为优。
7 u7 g, r8 q# W& `$ u5 O
对于第三个子问题，在考虑污染源海拔的情况下，使用高斯烟羽模型，分析
+ U" C3 _; y; t' c# H
PM2.5 持续高浓度情况下的扩散规律，并对污染扩散进行预测。在2013 年2 月
! { e+ E4 q* V |+ {
10 日，市人民体育场PM2.5 的浓度最高，模型的仿真结果表明，在PM2.5 的浓
- r; f3 H1 o7 \+ c5 A' F
度值升高两倍后，西安市中心区几乎都处在重度污染(包括严重污染)的区域，这
# \* m7 I, y; e+ c
时段几乎没有安全区域。两天后，PM2.5 的浓度得到降低，重度污染(包括严重
5 E4 a" S0 `2 i3 E' d8 b2 @
污染)的区域仅包括市体育场附近的街区，西安市的周边县城已处于安全区域。
5 }6 s/ U8 i. @% @8 w
五天后，市中心的重度污染区域已经消失，西安市的部分郊区及其外围地带也属
1 M' D& \: K( b( q0 j6 x5 }0 \
于安全地带。
; p* y" J! r2 i8 @
对于第四个子问题，通过与现实情况进行比对检验模型的合理性，上述两个
, p$ R7 N0 g, B2 R8 M# m( u. U! c
模型的预测结果和实际较为吻合，说明模型是合理的。根据以上两个模型的仿真
' _" _, [ K3 H2 f( W3 a: f
结果，可以得知PM2.5 的一般性规律为：在下风向方向，PM2.5 的浓度下降得
3 S0 ^; H! B o7 n
较快，在无持续风向的情况下呈辐射状扩散，若出现持续高浓度的污染物，周边
: }. u- Z6 U# k& b+ b1 G
地区一般5 天左右可以将污染物的浓度降至无危害水平。
+ m- p) M1 O1 `( t
问题三探讨PM2.5 的治理方案。子问题一提出了三个使PM2.5 浓度从280
3 e0 I2 M" E/ H6 k
m g / m3降到35m g / m3的治理计划：逐步提升空气质量指数级别法，总投入经费
C5 w+ w4 I5 I! O V5 C# ~
最优化法，等差下降PM2.5 浓度最优化法，并分析这三种方法的优劣性。在子
* n4 h* N( v7 H0 e; n
问题二中，在考虑经费的约束下，建立优化模型。结果表明，总投入经费最优化
7 k, i7 `8 I4 L2 C8 h$ q, d
法所需经费最少，该方案是：每年使PM2.5的浓度平均下降49m g / m3，五年需
# R$ h# R; [5 |- Q
要投入总经费为3.0503 亿元，每年投入经费约6 千万元。最后给相关部门提出
4 ]. Q6 p$ i) x- ?
了一份治理空气污染的建议。
7 T; s! U: ~( N- Z
关键词 空气污染 PM2.5 相关分析 反应扩散方程 高斯烟羽模型 优化模型
6 y* A% x2 }& b; V# t% `* Y
! l9 Z8 M/ |* p. U6 b
D题华南农业大学10564001队.pdf
2014-8-30 18:37 上传
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