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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：
+ M+ W& ], V' g3 k! A5 x
PM2.5 扩散问题，首先使用相关分析探讨了
( Q9 x* I$ ?. _% D8 F5 E$ O
PM10，O3 的相关性，并建立了回归方程；然后通过
) r) m$ V* i! e9 H, W+ z; L( \+ c
PM2.5 的浓度变化，定量与定性分析了西安
0 ^8 g. |9 I: R& M
，拟合了持续高浓度PM2.5
5 Z8 D& `4 x' s" E
，得到了重度污染和可能安全的区域；最后通过
. y1 j4 }; _9 ^- ?2 W7 W
。同时对模型的
! g+ R& F0 {' f6 w$ X7 r, O
。
, X( k/ m; o2 y& U
SO2，NO2，CO，PM10，O3 的相关性和关系
5 t' V) s2 T- f
PM2.5 与PM10，CO，SO2，NO2 呈正相关
2 t2 K a$ m$ ^3 n# O
，同时通过相关资料，发现了PM2.5
/ q% t7 t: R$ R9 t; q
PM2.5 与其他污染物的关系
% y! x, D3 c8 f) Z7 p: o
2 2 PM SO NO PM CO y x x x x
) q2 n0 a2 L/ s' e
。对于第一个子问题，
: s- @( v4 n. z& o0 N8 K
13 个分区的PM2.5 空间分布图，得到PM2.5
9 S# Y# Z" A3 b) X
，1 月和2 月份是浓度的高
% M; u/ _, O- P0 Q7 |. d; a. l
，而且，高压开关厂和广运
7 V5 q* ]* K3 f! x5 R% B- B
，小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.5
; d, F3 e0 h( H3 u8 Z8 w- U9 }
，结果发现，西安市的东南部的空气质量
+ W: d* K- W# j( d" O
纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区，这些都是生活
H& l, v# h0 f: w- W6 g
；而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中
; B1 l+ `( X1 E
，这应该是未来治理的重点
. B6 d$ A8 d, I) l0 C, g! N, k" a
、气温、压强的自然条件下，建立一维的反
, R% n0 p$ L9 t% S: m/ b
PM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规
! {0 N$ e2 e( d" w5 Q0 Z
扩散的
# m" {, b2 b y' p6 Y" N& e- O* b
。首
O/ O8 `1 B3 g& Y
，且相
0 X1 j' B- M0 C5 s* n8 F
还会
( C7 F, x1 t4 X& M0 S
，
" w0 c( x$ K; ?, @
首先，
7 _$ _6 t9 b0 J& g$ G R
的时
/ ^! E% ?' y$ s5 U
浓
+ e/ b$ i* a& @. S. D
。
' ^0 i/ [, v0 [3 i$ E) h' O, X2 H
- 2 -
4 _, U0 S; O( _6 n! d5 f
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
" f h j; s3 M9 V( d( I
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
$ C2 n: P" t$ D+ w! ^2 P3 d
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
1 j' h% D, `2 t
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
" T6 x+ ]5 j E
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
5 z- c9 p$ I5 H' C' R4 o
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；
* Z- z- e5 t& j9 `5 {7 C
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
: _; ], O- k1 }( N! l6 [7 P6 ~
域，空气质量指数类别为优。
! y4 t( o0 h9 ]+ M' z5 a
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
3 K( H: @9 y. }! Z/ l
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
0 _9 Z8 B; ^$ A" H4 c4 v) k
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
4 m' w5 e, H* G5 Q! R
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
* @1 {" A* t, n: F/ ?0 Q
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
, y, X5 o" D0 k
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。
( i1 h% B+ e) k3 u$ I. n0 ]
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
4 b( [& a$ n8 H1 @8 v: M9 }' c
于安全地带。
; v+ S! v7 b/ S
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
( @- X; N" e$ e2 R2 m
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
. M! D) O% o5 ]
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
; x. \3 ^. Q* k8 r9 T# C, n' T: O
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
) \3 ?( s8 Y3 C
地区一般5 天左右可以将污染物的浓度降至无危害水平。
8 \2 {/ K% q6 f P, R; o+ _+ q; S
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
& H1 ?! t2 p8 A& n( a5 w
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
6 W; q) W, i* c6 l
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
# m$ |& I, I6 _. g( q
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
6 g; {4 U/ z% j1 h" O* E4 R
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
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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
0 B' a2 Y, }, C& Z4 k$ K# M5 H
了一份治理空气污染的建议。
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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
- a, A$ y" K7 k7 S
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D题华南农业大学10564001队.pdf
2014-8-30 18:37 上传
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