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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:8 d# l+ b- f7 z) |
    PM2.5 扩散问题,首先使用相关分析探讨了
    # p; C3 R( \  VPM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过
    9 t7 m' l: M. E) [9 \. @PM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安
    5 _; _8 Z6 V' e6 ~+ e9 ~,拟合了持续高浓度PM2.5+ g5 l6 d1 n! c6 D( W
    ,得到了重度污染和可能安全的区域;最后通过/ \0 B6 Z, _. d  [  T( Z
    。同时对模型的
    7 L' c  ]3 Z# Y4 I. T  I3 o
    / Z/ S; h. I4 \7 M+ F& N7 {SO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系* g3 V4 d2 S- H9 c* N) y# V
    PM2.5 与PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关
    , m$ z. i' |; k  g% s8 l/ p,同时通过相关资料,发现了PM2.54 P+ L" u4 L1 V; A
    PM2.5 与其他污染物的关系% F' A4 [3 {6 h( U5 X. z
    2 2 PM SO NO PM CO y x x x x% x; C* ?$ n5 V9 y, N
    。对于第一个子问题,' G5 t, E6 Z, F/ y; P6 i6 O+ M
    13 个分区的PM2.5 空间分布图,得到PM2.5
    - H& c' i1 C8 \! u' x, k: J  ?,1 月和2 月份是浓度的高) G$ U$ Z. n1 G
    ,而且,高压开关厂和广运% d6 |9 y6 ]. e; z0 l
    ,小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.54 q7 @& Q' }4 W4 }! x
    ,结果发现,西安市的东南部的空气质量
    / S, B& e* K8 x1 U; `) F6 ^$ X纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活
    - l; M, r0 W6 ?9 [- `;而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中; ~) v7 ]% I4 F) L* S" e/ I5 K
    ,这应该是未来治理的重点* O6 \* y* J8 w% x% }' j2 y
    、气温、压强的自然条件下,建立一维的反/ t- ~) j8 F! }
    PM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规
    * y% J  t, q3 d% F, J0 X' C扩散的
    0 o: C! R! h7 i( R- U4 k% `。首
    % K, V( w6 ~0 f3 @. I3 M,且相0 M9 P2 T+ o3 r% k
    还会; y# A, k" }1 v0 c: c
    ' \" R+ w" K- N8 X5 z& P+ W
    首先,- r; n! r( y5 }+ w/ x
    的时
    $ _, {4 p- ^8 y  w) \0 N/ X9 m
    2 K. j; \( K! Y6 @" _! w: I2 d5 F* O9 V& m( i7 B) k
    - 2 -1 |8 g* O6 H2 R
    律是:在污染源中心的浓度并不是最高,而是在大约300 米处PM2.5 的浓度才
    % D% n* x5 I# ]# B达到最大值,随后开始衰减。通过该模型,可以对西安市的高压开关厂附近地区9 c6 e4 I$ E. c) p; j
    的空气质量进行定量与定性分析,结果表明,在下风向方向,距离高压开关厂中' Z$ g8 y) `- j3 a
    心272 米处浓度达到峰值,在该厂1 公里之内PM2.5 的浓度很高,空气质量指  X3 }! o4 X, {% ]# _7 ^
    数类别属于重度污染;在该厂约1 公里到2 公里的地带,空气质量指数类别属于  k7 j' n! o- \) \  j$ r
    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;4 a, J+ t  C' m6 T& Z
    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. _  h& d/ }% h) Q5 B3 z% {- C- ?
    域,空气质量指数类别为优。: {: l) K; K+ J" i2 K
    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
    9 W6 `* T. f! W1 i+ ?+ u2 [0 nPM2.5 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
    % c0 d" v0 d; ]' E2 z$ J10 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
    6 Y# L5 _+ Y* v, W7 M; H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
    1 V; b! Q. I  z" M6 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& {3 r/ h' d! M, S* f8 t' @7 Q
    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$ A* O2 N( G1 D( n6 J$ x4 y% h
    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% h& M6 l: H6 U
    于安全地带。' l5 s, A' ~0 q8 B- f
    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" @% O: B0 c- Q& q4 g$ i/ ^4 l/ r
    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
    $ @5 Y2 T6 h% I  b8 P3 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2 d) O' m: r9 p$ h2 L6 @- P/ f3 U7 \0 I
    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
    & u: n: W' ?/ i, c+ v地区一般5 天左右可以将污染物的浓度降至无危害水平。
    3 Z; f% @: a- T% v& Y1 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
    5 A# \, g3 h. j* Z; 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. e9 ^- `- B* D! Q0 s  U# 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
    ) x* n0 c' p$ h# W, h+ \/ `% U) U9 Q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 E* N( E4 B4 E# V# g5 ?& H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2 T1 ^& |9 B7 c+ w1 p3 y% K& R: }" |
    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! C8 t+ z! {7 a$ m. R+ E4 e% P
    了一份治理空气污染的建议。: \  f$ `' M7 K+ ^" u; c1 W# b, x3 i
    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
    - n* u9 p1 R+ ?1 N& }4 d  P/ M5 [5 P) b* f) N+ ^, e

    D题华南农业大学10564001队.pdf

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