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摘 要:
0 q( E. w3 G1 y% |5 EPM2.5 扩散问题,首先使用相关分析探讨了- |. Z6 P8 S2 u2 O: z
PM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过
6 [$ ?+ {6 o$ `7 dPM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安% H# ^$ m) {" f* K4 Z
,拟合了持续高浓度PM2.5
8 X u9 S% ]+ x1 Z- X: f,得到了重度污染和可能安全的区域;最后通过; g) \# J2 z- A1 r( f; H& Q" d4 d* S; C
。同时对模型的
# h) u% O0 ]& O, ~2 E。% V {1 n- Y3 K" h# ]/ m
SO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系
* G9 K" n, q; W4 E w) WPM2.5 与PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关$ I6 [& ?. a! z3 p8 r6 U
,同时通过相关资料,发现了PM2.5
1 R3 L3 u7 o; v" U% X) jPM2.5 与其他污染物的关系
' W, E* |) S/ N" A2 2 PM SO NO PM CO y x x x x; {6 p. I5 K' ^* k
。对于第一个子问题,
" A- N* c' M: V13 个分区的PM2.5 空间分布图,得到PM2.5* R+ g4 k% w- t l- Q( C
,1 月和2 月份是浓度的高6 W: I7 ]/ `; q
,而且,高压开关厂和广运
' x* r' t2 }- d) s4 \7 X- n,小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.54 O8 T2 `& N! }2 _- D
,结果发现,西安市的东南部的空气质量% S$ x- G, N# f: ?. K
纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活& ^: t: j# _: H
;而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中
; H7 M; X# _* b7 G/ c: i,这应该是未来治理的重点( }: l& `1 T0 a3 Z0 U( O
、气温、压强的自然条件下,建立一维的反1 P, y. v" _) e. {- x/ C* _. _
PM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规
6 a( N2 f3 y: I. f& Z6 m1 k' z扩散的
$ C, i; {) |2 N8 _。首
1 V: @, _: m- G! _& w3 P,且相9 r; U- t1 s) z4 j
还会2 o: R7 c1 M5 q7 n
,0 l& b, f' W3 }8 T. Z; h4 _
首先,) G6 r j" |: `4 l7 t; g5 y
的时
% L H, r. L/ v% T" h浓
8 ?& M$ k% m4 O, `- P( s。/ |6 p" n$ _- w3 M5 {
- 2 -$ V- I: \2 L& O3 J# Q: 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
; X7 ?* O$ G% r c q& T" Z& a6 K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 X h- _, {/ J7 C) ^
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 l+ H$ D- [: o. ]+ s
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
$ k0 I/ O3 z1 S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) o* F9 d1 y$ a7 c n6 S$ O( X# [9 G
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;
0 t+ I& b- l: B% b/ k- E0 S3 g3 _6 G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. Y1 W9 k5 L- X' u( W; G0 J6 q
域,空气质量指数类别为优。
1 O+ ~* V6 Y4 A; o" f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) N( e2 X" _9 f% O N6 x: ^4 s
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
. g: d }: u1 n$ W# x10 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1 p. D" r- X' Y M/ J1 l
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
3 N" W; v. Z$ _1 Y6 Y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+ H# p& Z4 t1 |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。
" w& r0 P0 Z9 l: ]: G* P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
% S3 |! ^8 i- z8 w5 ]0 d* E于安全地带。
( Z( S" o" |9 Z7 I0 u5 ?$ B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0 S+ {5 x2 X; ~4 _+ q) |- d3 C
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 I9 e- s0 g/ q
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# q# p6 ]# @3 j. h' Z. q
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- x. W; e1 v2 O. C* M
地区一般5 天左右可以将污染物的浓度降至无危害水平。
+ V" H. ]6 q+ R# g# K* ^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 q9 _0 _: O7 N% `% F+ |; \) p2 Vm 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; w" g5 W$ U& p
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4 h( G7 F! W1 @( a" l* {4 e! T; I
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4 e0 t2 ^; N5 ^$ G4 z5 j
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& N) T; g* x) z8 Y9 F
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! m# q& D$ o& S2 p! V+ ~* T" D) M# F
了一份治理空气污染的建议。
% ~! n3 f0 S) n3 l7 m1 [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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