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摘 要:
* a( U7 [7 Z) n) j ^" `+ pPM2.5 扩散问题,首先使用相关分析探讨了
/ [, C+ E; F/ |& R: O1 GPM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过
1 Q2 M: G7 {4 uPM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安" N* k$ D, o+ `$ ]& T9 m5 |
,拟合了持续高浓度PM2.59 k9 ?+ h, f0 @' ]; b
,得到了重度污染和可能安全的区域;最后通过% K( V7 `$ j. E {: x! R; y6 B
。同时对模型的/ H2 o" S1 n9 Q5 {" Y# S
。& v6 b9 k# D6 s$ ~ @
SO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系
% [! j; p1 `5 J xPM2.5 与PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关/ S: K- v. J0 w3 J
,同时通过相关资料,发现了PM2.58 T) C3 |+ t5 g+ a& n' m3 S
PM2.5 与其他污染物的关系
, _8 i2 M1 H# ~+ |9 P2 2 PM SO NO PM CO y x x x x
# ^3 @6 v+ ]; S7 }。对于第一个子问题,
N: l' o2 s+ ?; h. F1 L3 Y13 个分区的PM2.5 空间分布图,得到PM2.59 X7 Y a& d0 o0 H
,1 月和2 月份是浓度的高8 y- E0 O1 H- ?( l5 k" G3 ?
,而且,高压开关厂和广运
) b j& h+ ?- j* _,小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.5* j& c4 y* X$ o6 j
,结果发现,西安市的东南部的空气质量4 \9 f" l( g) r: o
纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活
. \% w0 R, b* j% {6 M; n;而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中/ G; E5 k3 `5 A4 c; H# E
,这应该是未来治理的重点- s* ?$ y/ b/ E* T$ r
、气温、压强的自然条件下,建立一维的反 f/ v' z" v4 f3 m( U2 O2 I/ G0 R1 b r
PM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规/ `" @4 x9 e" b0 z" G7 J
扩散的! h' c- h# r& P3 ]/ ]
。首
5 Y* c' H6 [) V A: b" b,且相: c3 Y# A+ d$ E( ~8 Y
还会( D) W! l# f2 v/ `& `
,' O6 w U- w8 q# X+ E! v
首先,% S" {# {" t8 G
的时/ N" @ n o7 M& d+ S/ c
浓- ~' s8 D9 a& N. s, Y
。9 y5 F. s7 J& @& G+ f
- 2 -" b# n( g& e0 y* B- \& f" _% h) y, ]
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
; r1 D( X$ D3 n a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
$ S/ P/ F' @2 B/ I/ q4 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
3 L& N5 l7 o- C0 m2 g! a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
) T0 r* J, v2 z- x: T& o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* f* }! P+ [5 g* k
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;- O/ y3 H0 ^5 B( y& D
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
0 v8 j) u3 S: [: y域,空气质量指数类别为优。( h+ B$ G/ B' l' j6 i
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. R% Q5 e0 `" c5 \7 J
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
( _ q: @- a" D10 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 U% O7 v# H2 h H9 S3 [
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7 N1 M3 {, y1 E& I5 K
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
' N; B ~/ G# K9 y6 Y! \( {' W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。
7 h6 K8 p, }2 M; {( c' |7 G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, \# W, W/ I/ o
于安全地带。% r& o+ E% r* T5 Z
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
7 J }) _- _8 w. y& K' o4 a( N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. c& u. \3 w$ y( f
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. G8 x' {! s9 T9 f3 }- g! c
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
2 h. P4 n/ H, ~; h* {) z+ d" W地区一般5 天左右可以将污染物的浓度降至无危害水平。
. U0 K1 i# T3 L# b3 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
2 m( w8 {1 J0 u- C. Z' Ym 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
" z4 V# {- n0 k h- G1 h0 g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 e" S; o0 |% m
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+ `2 g; @" a; P" g8 R9 S) \
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
" e9 I/ V9 M5 t3 `, x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
d& C( e' j y+ {) D7 v/ V; `- {3 |6 H了一份治理空气污染的建议。
& D- y# G! x" T6 ^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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