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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：
1 Y4 A/ X* {! Q( x# o ]
PM2.5 扩散问题，首先使用相关分析探讨了
" m! W0 E3 R& d" }
PM10，O3 的相关性，并建立了回归方程；然后通过
; a$ E/ R) X; U* r* r# o7 l
PM2.5 的浓度变化，定量与定性分析了西安
: l6 L9 {2 o. t" G" j
，拟合了持续高浓度PM2.5
) H4 }5 B6 h0 ^) @9 x1 X
，得到了重度污染和可能安全的区域；最后通过
) U8 g9 E: N* u% W
。同时对模型的
4 H- l6 `1 x i1 T- S
。
* U& i! Q+ N) v( Q& y/ q; F5 r, ~. p
SO2，NO2，CO，PM10，O3 的相关性和关系
+ ?; o! }, o, [# u! u
PM2.5 与PM10，CO，SO2，NO2 呈正相关
8 ~" d c. f# F9 }
，同时通过相关资料，发现了PM2.5
: l+ Q0 P& A# N3 K
PM2.5 与其他污染物的关系
! ]1 g9 J. U. }9 N$ z2 Y
2 2 PM SO NO PM CO y x x x x
. ]% C& J# ^. j9 w# K3 J
。对于第一个子问题，
! w% ]$ T, V& ~& q+ x
13 个分区的PM2.5 空间分布图，得到PM2.5
1 v- S1 w- f; G0 l7 [
，1 月和2 月份是浓度的高
1 X3 u G9 Z# n% l- J+ y% ^
，而且，高压开关厂和广运
& P$ {. T: V6 z
，小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.5
# j- ?: i% c8 }: S2 n* O# z
，结果发现，西安市的东南部的空气质量
# X# H6 m1 ^- ?2 D+ J" n
纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区，这些都是生活
. N6 M3 A$ y: o% s7 m
；而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中
6 g) ~- Z: f/ P* d2 k
，这应该是未来治理的重点
: ]+ a* K0 ]- |: b: p4 O
、气温、压强的自然条件下，建立一维的反
- Z2 V9 f0 @3 d8 c
PM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规
; P& p! M+ Z$ f
扩散的
( l: G, C+ E2 j% U+ h8 M
。首
% U" p( D$ q' [/ G4 S
，且相
2 p B% q; f/ `7 ]9 j
还会
4 U4 ^% I S; t0 b4 t+ P7 A. \* k
，
$ `! Z9 o7 C3 t
首先，
8 E$ ^4 P1 T1 n% `% F3 P. ~5 R
的时
0 K& `- t* d" o( n1 ?6 ]
浓
3 [. [ |% K8 b$ O# d/ |, Z8 d4 n
。
* Z/ @! I S: t4 u
- 2 -
6 l- q E' Z# S
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
/ A6 V. ?3 H7 H/ s5 p
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
3 b& X5 M0 k" a
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
/ m$ N& s' M! |9 c9 f
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
" b8 @- l' Q* A7 W" J) k" J
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
' k7 C. Y+ W+ s9 s9 p
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；
, y, t6 F9 C( C- K
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
6 H2 G( A; s7 x0 G
域，空气质量指数类别为优。
, O" Y4 M' ^4 U& 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
@: Y0 l( @! T% a8 f
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
6 M" G8 X5 \. w3 B2 _. ?
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
" @$ o8 T- d; ~1 _$ }) y5 J2 D
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
& v$ g, a) c7 E( s1 l
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。
' r3 r7 l( S+ x2 J8 P I N
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
* O5 K. \: K P% O& ?0 A3 c- o
于安全地带。
& _9 ]. x( I, w2 B8 E
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
- M6 i( [' |4 e
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
5 a8 W$ X5 I! n, K8 k \0 V; l" {
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
6 h& [& W+ [. ~* e) c j
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 U) o. }- V$ ?- X2 x" T$ 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。
0 s& q( _( ^* q1 [7 C6 W' {
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
6 x4 [. }9 A8 S7 R
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
1 V8 o! e& h: N" E2 ~
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
( R# }; s% n7 Y Y3 `
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
4 n7 z: E- f+ S/ O. \$ Q) X
了一份治理空气污染的建议。
4 H+ x0 w" B& m. ^- {
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
9 N; [ u9 u; l# d5 `$ u# Q
# G4 C( H' O3 I1 P$ P; e' m
D题华南农业大学10564001队.pdf
2014-8-30 18:37 上传
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