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摘 要:# f( H7 C/ H& E0 S: z7 R
PM2.5 扩散问题,首先使用相关分析探讨了
4 K, P( [4 d! E, l( p3 wPM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过
5 N! [) W$ m m/ N5 b5 H2 OPM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安$ C3 O1 a$ q& h' g3 w
,拟合了持续高浓度PM2.5$ A8 {; B2 G+ V. G9 n* z- L [
,得到了重度污染和可能安全的区域;最后通过
: i# @. g$ E3 o. e9 N) I。同时对模型的
7 {: m c. l( L: s, b3 r$ s" ^。
5 ~" Q& \0 m4 z4 Y7 F. t6 V! lSO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系 A K0 `4 @1 Z$ Q; R" Z
PM2.5 与PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关. z2 `: ?0 @& u$ q2 T9 I- k
,同时通过相关资料,发现了PM2.58 u( x# F% C, I6 S# G
PM2.5 与其他污染物的关系
3 H3 i; |( N& r1 a- C4 i* ^- v2 2 PM SO NO PM CO y x x x x
- p# F% @& w9 N。对于第一个子问题,1 V% c$ P* {9 g' {! B' ]* R% g+ Z
13 个分区的PM2.5 空间分布图,得到PM2.50 h5 E/ u8 d1 K$ v, D
,1 月和2 月份是浓度的高
4 o5 k% H4 v, ]9 F,而且,高压开关厂和广运! ]0 K$ v" w9 B" T B; q$ I$ y. x. `
,小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.5! {+ f7 T2 {4 y& _2 p
,结果发现,西安市的东南部的空气质量
( H1 @( ]* c& o( t) H+ u# g! e纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活( L: l7 \( R, @: b2 T
;而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中6 y* B& i0 ]' j& N6 ^, \
,这应该是未来治理的重点% ?! o. ?0 d+ `; \
、气温、压强的自然条件下,建立一维的反
/ w E3 O( J3 nPM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规
& P* d/ a" M7 {* {5 b扩散的
) \ d4 W8 N$ O4 Z: g。首( z5 ^% e$ z7 \$ [
,且相
' V: { _. j; R6 R1 T还会
1 ?) P0 g0 @, H% P% } B,8 K* k# U f& R2 j; N" F% ^
首先,! Y0 m# N, D, Y/ x) g
的时& z m) `! ]3 F4 U) p
浓
v; S f5 i5 d1 ?4 U1 C3 I1 a. K。
. H/ Y6 W0 w1 U0 g3 F- 2 -1 Y+ x, {; C. V+ h: J
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
) s4 p- R& n3 Q6 l. t* q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) E& c0 B5 ^; s5 k
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 [2 {- S+ N" ^* v* w
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 ^ w3 h) Z4 T- K: |) A
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. d' g: M7 ?: W* ^: V
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 d; ^ z4 i; Y$ I& J
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
* b# w3 L! q! ~5 N) }# c {域,空气质量指数类别为优。; B( m+ [* ], ]1 q9 {7 u4 i3 ^ M
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7 E- }* n2 h* m- a) f. d
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
: u) o! N' n, B& N6 c10 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7 D; Q4 ~. \1 D, 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6 g6 n) T( z* x( H6 W/ b$ C
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; Y, p6 w( `5 U+ c: k
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。 K5 B( V" }2 h6 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
+ v8 u' B3 x* i. Y q) Z于安全地带。0 m! }) R, y! l' _6 s
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 {+ y h- p8 D3 h! t4 s
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1 ^) G3 g8 m0 P
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/ H" n3 i6 |6 K9 Y/ |: Z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
- g; S( j3 O7 S5 Z3 d7 u地区一般5 天左右可以将污染物的浓度降至无危害水平。- c8 x. h' m# a& }* E: 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2801 G; f |4 G, w, ~6 }" F+ I5 `+ L/ D. ?
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 K' T }9 b. 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; f9 W% P8 f6 t0 r+ ?$ R
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$ W0 Z: @9 b5 T# t) 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
~* j5 `/ N$ U3 j9 H1 I2 b( {2 ?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
3 d G3 P# `% K* D( Q了一份治理空气污染的建议。( w9 e; N: t1 |8 q; F5 \7 a2 g
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3 N0 W ~7 \( E, t1 R( r2 }- l& N ]
2 |. _/ Z3 U8 _3 e! D2 I; U3 G! } |
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