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摘 要:
' V! y6 j+ k* mPM2.5 扩散问题,首先使用相关分析探讨了# J. b! v. W+ O
PM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过
. q$ i5 j8 C+ a% [: tPM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安4 \! n0 w2 c, t
,拟合了持续高浓度PM2.5' X- P) ^1 `2 E% e J
,得到了重度污染和可能安全的区域;最后通过
8 {- |/ S$ R! g' X8 A。同时对模型的% J# G$ b# u, x: s1 A* w# v
。
1 I' `) @1 J2 _ NSO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系0 H3 j! D, Q& B1 g. S
PM2.5 与PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关
' Z. f8 }" P$ n3 c& s( n' M,同时通过相关资料,发现了PM2.5! v! ]: s; X9 p3 n
PM2.5 与其他污染物的关系 ~$ E6 n4 ^; j
2 2 PM SO NO PM CO y x x x x' k" ]: o3 S7 S" u$ @
。对于第一个子问题,- G2 z3 s, J1 y* g- F$ E. M. z
13 个分区的PM2.5 空间分布图,得到PM2.5
1 M7 |" O, C) }+ n% u1 U$ Z- d,1 月和2 月份是浓度的高
# @" Z# n* |; A$ Q7 l6 T2 ^" y,而且,高压开关厂和广运6 q7 r7 ?9 v# h/ F( q, {
,小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.5
/ ~* |" V. v* Y1 R,结果发现,西安市的东南部的空气质量2 i3 `- K8 n) d' N. v
纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活+ u# a, U7 e/ P: T S! I4 N, J
;而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中) C* v1 S% P' d# J
,这应该是未来治理的重点
2 ]" q! P* @9 |0 N: F、气温、压强的自然条件下,建立一维的反 v- J$ a) ]4 r6 K j# g
PM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规4 Z) n4 D9 {& S& c/ G* {2 _! b
扩散的
& y6 B( |. M5 z3 F, O, r! `。首& a3 |5 G- M( r8 I
,且相
' q$ u+ M# H, l( q. q还会
/ Q: H7 g- U1 r# O% ^6 @- I,+ s5 q0 J: [' U" S5 [
首先,( m: e# M/ `( g% a( l
的时
* s! b% ?7 X/ h, c9 n浓, @. V6 Y4 P" |$ G, c9 ]/ @
。
% I9 L$ f6 g! x$ r- 2 -5 ^: T' N' y" j W3 v/ m% D
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( k+ P9 H0 Q# K/ t; T9 t
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) }. G# z: J' R4 W! o3 ^
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0 s+ M( [/ l# q
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" D4 D* Y0 E0 y# f+ C7 ^4 ?
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
% A" w4 g. G( \5 D: ^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;
P" n; x3 g- Z/ z% C9 m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# P! x r6 z% i
域,空气质量指数类别为优。
) F- l3 _" y( M, Y% _" X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
6 |: S, m( n: C( \8 v1 [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
) r$ V9 x' Q7 K" O6 U, a/ j. Q10 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/ b8 T. Z/ Z$ A3 J$ O
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
$ f2 R2 m; b% R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
2 C, J6 X7 Z' @; b! ~5 @8 N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。
3 K4 J* B! V I" e0 Y% I7 e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
5 \* E1 ^" T/ K. T! r于安全地带。
: h X" P$ n9 s( i# C( X( Y& r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
( r$ f. ]( I! |0 W, n9 p3 T" `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
9 }8 j: s1 `: I3 w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+ P0 h6 m. ], v1 Q$ _; w
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
) ^0 }) h7 }% U6 L地区一般5 天左右可以将污染物的浓度降至无危害水平。' t$ e4 l6 F3 \3 G8 t! C2 ]4 I; V6 e
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
8 d* |: N# {# D. J2 Y. c5 Am 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& V4 c9 r+ |# g- p$ A
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
% C, G' [" X1 V' K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
1 l! x8 Y) ~# t9 P. K$ w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
7 l/ D* Y- G5 r/ n8 n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
9 J* t0 S# e* C0 _7 J& s6 _# D了一份治理空气污染的建议。
. D+ f! M! i, |% z2 I" @9 C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
. L* p) N2 y+ T. P0 ?" e* d' R8 Y9 o" ]$ g- b$ Y
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