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摘 要:
" {0 a) u- q `; E' ?' @PM2.5 扩散问题,首先使用相关分析探讨了
& a1 Z+ U5 r9 D* gPM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过
1 Q2 r3 L. w4 g+ Z- Q3 `PM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安
0 `; T! {, u! I7 [* Z, {,拟合了持续高浓度PM2.5
0 C% i' U% B" T7 A- o,得到了重度污染和可能安全的区域;最后通过; Z+ \7 M8 Y" }0 F) {. r
。同时对模型的
) E+ X0 K9 s A- O9 b。2 }6 `8 i' _8 n7 B7 i F& D) B/ ^
SO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系6 q0 D! W/ u5 u% s' X, _, X
PM2.5 与PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关
5 h( s, F0 ~( y* ^/ T,同时通过相关资料,发现了PM2.5
. I* Y1 ~! s7 r2 v* y7 XPM2.5 与其他污染物的关系
7 ~: q" Z! M. w$ r. G d2 2 PM SO NO PM CO y x x x x
! w! r2 y8 Z* m6 L% X* ]$ ^4 F。对于第一个子问题,
P1 U+ P. _ w1 j13 个分区的PM2.5 空间分布图,得到PM2.5: _$ P( b3 W/ j6 {+ D# v
,1 月和2 月份是浓度的高3 t. G$ h3 ~+ H
,而且,高压开关厂和广运3 X; W& |/ a1 y$ D% ^ o2 e( e
,小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.5
/ s1 C7 a6 Q+ j) h,结果发现,西安市的东南部的空气质量0 g6 ^0 {+ t* b/ o! G* b
纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活( W: ^0 c) r: T, O+ ^; A: v0 ?
;而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中
7 `) o5 X- r' F6 L, y5 B+ l,这应该是未来治理的重点5 c( K( v C3 {0 z; J
、气温、压强的自然条件下,建立一维的反' Z) ^2 Y% n3 k1 b5 c( j
PM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规6 Q5 r: e. ^% U! g. y5 ?' I
扩散的; U" E2 G3 n0 N, h& e' f9 O
。首2 l O3 M, X% e! G, `
,且相5 a6 O4 ~4 Z$ N" Z
还会
: }, B" `5 a$ S6 n,- w. q, P2 P, N5 _( T* |
首先,- a3 P8 B B+ {8 }
的时
. l/ ~; X) j! k4 }8 M, q浓
& L! l. K8 z8 E% M/ B) V! D* s。
8 ^# D, O# R2 q- J- 2 -: _$ [7 l9 w4 \
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
$ w$ J6 S& ^: e* O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
# y% \- u, I8 m7 A8 ]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 [) ~& D& B3 j5 j) }8 l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9 A' v) s0 X5 \
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3 e' H- O, n2 M# ]
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;6 Y6 ?7 h) s0 x) T; M+ R" e' p
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* F+ Q& M$ D. @! y+ O1 i
域,空气质量指数类别为优。& h( j( E2 J, D# `
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
+ p" F7 ?3 I9 p, p* sPM2.5 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
' h o( [9 I4 P5 `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0 o- b% k+ q2 Q, [# Z% [
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+ {) q: M P& A" M/ N% d
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
! t# M( b% v- C6 |7 I* d7 c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。9 Q/ F) n8 I; d( {+ X
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
, ], B. q, ^1 w8 z: M于安全地带。
/ ?1 E, W% ?. t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# a* b, R! D) ?- k: m; s! B3 j6 d
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
2 g% F& d) n9 F- \; g, V* G0 O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+ K: D4 [: C+ n" Q0 g# h
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" e7 z# @8 O( A* \+ s/ 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 {9 d5 O/ r0 ^* i8 d- K. k/ e1 L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
* R, {4 B4 h j# T7 `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% i/ u+ T3 i$ r6 U4 ]
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/ y: W; l3 n) O4 f5 Y3 g3 j
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! `: P5 X6 |5 M7 p3 V
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 R6 ?( w9 {8 q b/ E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
# g3 s/ b- S7 x2 |' C了一份治理空气污染的建议。
0 b+ z; }/ y ?) W8 N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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