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摘 要:
7 V) u$ |+ _! ~0 z6 FPM2.5 扩散问题,首先使用相关分析探讨了
$ |1 w7 Y4 ?. { QPM10,O3 的相关性,并建立了回归方程;然后通过; M9 N |3 |* e/ ~
PM2.5 的浓度变化,定量与定性分析了西安
+ q- D* r0 y) t,拟合了持续高浓度PM2.5
# u( v6 K' R* b, @, i& S,得到了重度污染和可能安全的区域;最后通过
6 x+ ^9 Q6 s: J% C。同时对模型的2 ^, r/ N3 X) b B) B
。
9 r5 w) {: L Q( [0 m! N. x7 Y. m/ kSO2,NO2,CO,PM10,O3 的相关性和关系
7 P. [# D6 c D8 IPM2.5 与PM10,CO,SO2,NO2 呈正相关" ?) k$ u4 C% _* x, o+ {; k
,同时通过相关资料,发现了PM2.5
5 n7 I4 r) H* @$ t/ jPM2.5 与其他污染物的关系0 u- g& u. u' F# t! z6 P) W
2 2 PM SO NO PM CO y x x x x$ A+ j; v5 {& E! n" ?
。对于第一个子问题,
+ \0 W' D/ n+ G7 w Q4 `0 ?13 个分区的PM2.5 空间分布图,得到PM2.5
: n& f6 l1 {3 Z,1 月和2 月份是浓度的高; I! P/ W" z- ~, A
,而且,高压开关厂和广运" \9 E m7 d9 N$ Z; n; c- @; f3 i
,小寨、高新西区和曲江文化集团是PM2.5
* p' L, D$ r4 W/ y" |! d/ I0 [,结果发现,西安市的东南部的空气质量
! M* ?9 I8 g3 a纺织厂、曲江文化集团、兴庆小区,这些都是生活. Y' s% E7 O( j
;而广运潭和高压开关厂是城市的两大污染中
0 v8 }; h' O. g,这应该是未来治理的重点7 L. d- o+ X! E: F' O
、气温、压强的自然条件下,建立一维的反
9 a) Y0 F8 z6 I$ ?* dPM2.5 扩散规律。得到PM2.5 的发生与演变规6 a+ U: I: J/ p. [' a X& P: d1 X
扩散的
7 l) [; a) D4 o0 [/ C* n。首9 k# H0 }# `2 i/ ~* y0 {& I
,且相
5 ?4 ^' t' d8 w# V" d还会% U7 w1 `8 n! `# j. D0 g: Z
,7 x# C$ W) r- F8 o( T0 U
首先,
$ K2 m" t; O$ a& V0 p9 m的时
1 B$ J0 k* T% ]( E浓
, `4 B" W& V! @- j2 h' g。6 `! e- d4 y/ k Y
- 2 -
$ V% t$ c& I, e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
) u1 a" L0 @" N' }4 {& a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
/ A0 I5 K. O+ \$ f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) m; W/ O( Q! Q, i
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1 ?) C9 R D( H5 e
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' ~. z& |0 i8 D& 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;
% i# w/ h2 b0 S9 F7 p2 H3 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
* y, T# i4 q5 O) H5 G" D域,空气质量指数类别为优。
- C) w& M6 v: N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" r) a, V2 v( m( W
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7 Q3 `% U9 x1 a M0 {; U) y
10 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3 Z( j6 y9 r2 q
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
; Z9 ?2 U. n8 N, A5 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1 E" X$ e) t# m5 D
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。
) \$ K" Q- e& }* E/ v2 v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
# {* L7 V+ w2 ~8 B2 `2 x0 E. [于安全地带。
7 v) e$ ~5 y& O v4 [. A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
/ l2 L3 q' Y1 _. j5 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
/ M% i1 r* e z: |( X) H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
, s% i% S& a9 D; b; u" W! o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
/ l8 u$ L$ A: A* l& K8 B# x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 w! p# o3 R ~; w, M) }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
@" b- ?( F3 E# L* `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
3 |. M# A0 [: j5 j3 [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' M" L o) T4 W1 |) ?: p' Z# H
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
# |9 m- L: e& O) ]( q/ @! }5 A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. Y+ c0 _& ?( ^" s8 V
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
g- R; C( T5 s/ o! y9 w" k+ }: R了一份治理空气污染的建议。4 `/ F! V0 s. d5 f# t+ N! E
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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