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摘 要:+ F+ h0 z0 n1 y3 x, q
PM2.5 扩散问题,首先使用相关分析探讨了
) T9 l \5 U' b+ X) QPM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过6 y# d. Y3 P8 h, X0 f: Z$ Y
PM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安6 ~4 ]4 X3 g2 G# { C/ P8 m8 F. \- w
,拟合了持续高浓度PM2.5, M- P: ]! G8 Z$ h
,得到了重度污染和可能安全的区域;最后通过9 a6 t- n$ s# ?: H3 ^
。同时对模型的: f2 n( v' F+ k8 ]. N* e
。6 m+ @ s7 w8 S) o1 Y W
SO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系$ P2 h4 T" I1 \8 F* [, u! v, l9 T
PM2.5 与PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关) O' x( U, l0 N; K) k9 \
,同时通过相关资料,发现了PM2.5) y* q7 c: _, ]) @3 e5 F' _
PM2.5 与其他污染物的关系9 l8 d1 S1 U& j5 v5 b+ y- e( w
2 2 PM SO NO PM CO y x x x x0 u# J% Y, H1 _4 j# O# V: \
。对于第一个子问题,
" v/ s2 ^9 y* l7 \4 G( l! H3 S5 a13 个分区的PM2.5 空间分布图,得到PM2.5) w$ _/ l7 P! e! N* J; Q2 l9 x
,1 月和2 月份是浓度的高* p) E [7 V9 G* B3 t$ T/ R4 K
,而且,高压开关厂和广运2 V6 P# x- X; u$ H; M) x
,小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.5
4 s! A' h: x, l9 F- v$ d; |( A, ]/ ^,结果发现,西安市的东南部的空气质量
* [/ \6 w0 o+ G纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活0 a9 _8 W, ]2 R* E2 O: U
;而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中+ Z7 b- g; S; B- l- p+ c7 T
,这应该是未来治理的重点
" b# L- U. _0 K2 M( k" d m、气温、压强的自然条件下,建立一维的反
. N$ k) b- N7 s3 L2 `* _" rPM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规6 N& V+ K9 Z8 G& {' m7 s' }4 P
扩散的
9 u( B) B- a0 W$ J。首 A6 i L' h% }: F
,且相- f* i# S! Q1 D& v( n: h7 Q l3 N
还会2 U. F! w; ]8 K$ U0 S @
,
: o6 Z8 f/ A; v; x2 ~8 g; @首先,4 a9 z0 g- V8 w/ _, ?0 k
的时
/ p! T7 D" B Z8 B/ c浓7 {2 M6 d) d- {* F$ e. C) L
。
# l; Y% j, F, U! t- 2 - u- i+ j5 \* v. ]; @, F
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
9 X6 E3 H8 H& r/ ?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8 e) ~& f* X* o* l l8 x) i! V
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7 K7 W! p, K- i- _& m6 {$ 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
% [6 F0 h, p. ^! v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
' \/ W# |4 f4 I; [) n( j: W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;
. [+ H. K1 _6 q- z( s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" F7 q; f$ q/ G
域,空气质量指数类别为优。
0 M3 k# ~! I0 U: L% n$ j' a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- V( x, ^- G* ~+ s0 y
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
( z3 r9 A, e' j% e6 ^% R: S& r2 c7 Y10 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
& C5 r5 f4 @# X: m& s$ f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$ b+ H# g& t- l2 m0 m
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
# E/ {/ ]* i m' L5 T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 X, @( {$ r; K, w: x: A: t
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- J' T. H) z% s5 Z1 _
于安全地带。
$ }9 p3 a+ O8 X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
# i- r4 A, C y0 V* ^ a' l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
* b' q; A; y% B% r" Z/ V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
+ X3 w1 r' Z8 U$ A3 B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
1 |9 I' E! I' t; L# 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。
$ R: U* `" a, f, L; S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' W. j# M- ]$ X3 ^" s" W
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
- m" h8 y+ y0 O' ]& A! Z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 Q9 t( K. M' p9 ^* Y9 }
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
3 s% T, s" E/ \8 R- L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
) M& ~4 L8 l' m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1 _" ]- L. {# m0 K
了一份治理空气污染的建议。' t& c* y( F9 g7 E' k8 W/ y
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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