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[2013D题优秀论文] 空气中PM2.5 问题的研究

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madio        

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    1#
    发表于 2014-8-30 18:40 |只看该作者 |倒序浏览
    |招呼Ta 关注Ta |邮箱已经成功绑定
    摘 要:  Y+ {# e/ @. ~: N
    PM2.5 扩散问题,首先使用相关分析探讨了
    . W4 e; ~4 i  |* e0 l  ?PM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过3 e- G2 z! c/ R8 ]
    PM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安
    ) O* W2 n# L' p% L,拟合了持续高浓度PM2.59 d" u2 J0 C% p8 l. J; ^( J
    ,得到了重度污染和可能安全的区域;最后通过
    0 V$ {5 ?) S! f$ r$ A。同时对模型的
    6 h8 B: b* E3 m5 R5 d
    : M/ Q4 L* R# t$ Q6 C8 `  A- TSO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系- a' ]% \2 M- q( h. J- t5 f, \
    PM2.5 与PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关
    ; p0 J! U, n3 X: q8 K, l,同时通过相关资料,发现了PM2.5! z. z& C. h5 Q9 g# v3 ?
    PM2.5 与其他污染物的关系- Z2 g5 M# u( F$ F
    2 2 PM SO NO PM CO y x x x x' ?; k# N7 ?" I* U" g; ]
    。对于第一个子问题,2 e, k9 }/ R$ ]0 q3 R+ }8 G9 ]
    13 个分区的PM2.5 空间分布图,得到PM2.5
    - u# j' }- g' P* O- \3 g,1 月和2 月份是浓度的高4 u8 X6 y' {! ]/ g3 q& |
    ,而且,高压开关厂和广运
    2 i* J2 a/ Z0 w' C,小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.51 B3 s) [- N" E% Z
    ,结果发现,西安市的东南部的空气质量
    " h6 y5 {& u* R5 ^& L纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活# C" L  i7 ^7 r5 X
    ;而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中
    . U( h6 o) {7 p- r& K! j,这应该是未来治理的重点
    7 q6 A$ v2 w4 ~6 h3 z、气温、压强的自然条件下,建立一维的反
    1 K& D8 h) j7 I: E0 @PM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规" I- p; ^3 [  z' _
    扩散的7 s8 D5 b, s+ D, P* d1 n+ u+ r# r
    。首7 F  B5 [8 r" o$ s6 I- Y% C/ `
    ,且相" ~( ]( n* Z! T- H6 N
    还会
    $ X; _, z9 f0 @9 [% }6 K/ R- U6 n
    首先,8 e1 M! h" {3 j, q- `6 N/ k
    的时
    0 k5 z# a/ E0 N& I" f& g' V/ x
    0 r$ J/ a# \! A7 D& X
    , f# _+ \* Z: f8 T. ^, c- 2 -
    3 @; o$ T! h! v( R8 N! |' r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
    7 e, j; Z1 R# X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7 D6 l1 x6 }6 I7 i$ M6 w
    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 z8 A  {, Q& ?+ b6 q& p( k* F- o
    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$ K6 |) O+ E! g/ 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
      X$ q; {& d: o. v4 k% |6 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;
    & }' n/ Z6 x. D# }! k! X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3 u  v7 z+ g. h/ ]8 e9 T2 Q2 g, q  B
    域,空气质量指数类别为优。
    ) n, ]+ Y0 O  G4 G" b- t7 j3 e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
    % o3 i2 @+ N3 Q; ~& V3 RPM2.5 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
    ' ~7 _$ s( v) U! @6 o6 l& Z8 v4 i4 B10 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
    . i/ V' h: `6 [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2 I* _( l  M( _1 p2 H
    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. q! D# p# Z( U% Q0 |, u
    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。
    * M3 F; H4 u- c1 ^% l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
    4 h# ], M7 I9 C/ w! S. g: c# z) I于安全地带。/ ~9 U5 x- [+ v  M1 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
    4 D& j+ f7 ?6 \5 O: 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
    / F2 Q/ P1 k% T& e6 S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- g5 [* }' u* n. Y2 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! B0 L8 p, P  V0 p1 L/ [
    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+ v2 P7 ]& ?  o/ {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2802 |  i: G3 a8 u! Y1 I
    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4 y. Z6 @/ g! G2 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
    - R# v; Z4 ^2 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
    8 p/ t, x" `/ ]9 }4 U: o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& |8 o  ?3 a0 U3 ?
    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
    4 _0 X% L# I1 n0 G# D了一份治理空气污染的建议。& P7 d; y, E6 s3 Q8 ?! f! P* P) W
    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. e8 o, ]# k" @

    0 ]1 R4 D  C- q9 A+ P

    D题华南农业大学10564001队.pdf

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