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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：
0 e& {" i6 K. |; V% _! t
PM2.5 扩散问题，首先使用相关分析探讨了
4 O0 G0 e6 \9 ]9 Z* E. m+ `) A( `
PM10，O3 的相关性，并建立了回归方程；然后通过
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PM2.5 的浓度变化，定量与定性分析了西安
& z X* K; Q1 q
，拟合了持续高浓度PM2.5
/ J' ^* b5 h1 i! T! T/ |+ t; j' @
，得到了重度污染和可能安全的区域；最后通过
* A* X! s5 D7 q3 p+ X
。同时对模型的
# b. s& ~9 b" G3 F
。
( z$ R9 V5 X6 o# w
SO2，NO2，CO，PM10，O3 的相关性和关系
5 R0 f- T5 a0 K: Y# V& d& `; ~: S
PM2.5 与PM10，CO，SO2，NO2 呈正相关
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，同时通过相关资料，发现了PM2.5
4 `. p: M9 G5 L+ F- l# |
PM2.5 与其他污染物的关系
1 g3 m1 @! D3 m) j7 x
2 2 PM SO NO PM CO y x x x x
5 r0 X% ]5 \9 l/ E( H
。对于第一个子问题，
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13 个分区的PM2.5 空间分布图，得到PM2.5
0 j6 A; x- ~2 K. X$ f1 d, x9 G, S
，1 月和2 月份是浓度的高
8 b+ F7 X: f( ]4 z8 U5 e4 R
，而且，高压开关厂和广运
# r- h: [" ^) B
，小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.5
5 E V5 J9 ~7 X7 D9 C. C/ D- F
，结果发现，西安市的东南部的空气质量
2 n" z7 h+ Q4 K, L! R, F6 U# M7 k! x
纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区，这些都是生活
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；而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中
1 {' A/ q) s, m0 p$ N
，这应该是未来治理的重点
; b. F6 {1 o P, j8 w
、气温、压强的自然条件下，建立一维的反
* L- L I7 U+ E V
PM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规
( }8 R7 H5 }" u+ y
扩散的
; v0 g( l- y1 w4 C5 o# J( M |/ ?
。首
6 \* }8 p' I8 C5 X! ` r
，且相
1 } N! ]' G5 K+ d
还会
1 Z4 X( p: F" F5 G! b" _
，
- x) a T, L) U9 ]( _+ k' K
首先，
9 F; ], `! Y1 a
的时
: K, _# U1 u7 \ g6 }% @) x
浓
8 I7 a+ K! h, a7 E
。
. @( Z$ Y5 I8 E s, @/ W6 w
- 2 -
2 q' v2 Q4 l* S2 H
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
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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
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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
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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
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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
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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；
, s& `# s9 d9 p% t2 w
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
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域，空气质量指数类别为优。
: g m# d% [# v" e
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
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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
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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
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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
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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
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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。
: Z& Q% {1 U6 Q( s
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
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于安全地带。
# P& c. Q% V9 J; z$ e) R6 D
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
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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
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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
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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
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地区一般5 天左右可以将污染物的浓度降至无危害水平。
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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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