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          隆力德

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          PM2.5預測與預防

          PM2.5預測與預防

           

          一、問題重述與分析

          什么是PM2.5?

          所謂的細顆粒物PM2.5就是指環境空氣中空氣動力學當量直徑小于等于 2.5 微米的顆粒物。它能較長時間懸浮于空氣中,其在空氣中含量濃度越高,就代表空氣污染越嚴重。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分,但它對空氣質量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比,PM2.5粒徑小,面積大,活性強,易附帶有毒、有害物質(例如,重金屬、微生物等),且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠,因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。為此,我們針對秦皇島主要污染物之一PM2.5來研究空氣的污染情況。

          對于問題一,我們需要查詢秦皇島在今年三月份的PM2.5的實時數據,擬合出相應的曲線,分析其變化。

          對于問題二,為了深入獲得秦皇島PM2.5的變化趨勢,我們需要建立每年3月份秦皇島PM2.5環比和同比模型,根據增長率曲線說明其具體變化趨勢。

          對于問題三,查找相關指標的中國標準,說明一輛1.0排量的轎車每行駛100公里產生的尾氣,對秦皇島PM2.5有多少影響。

           

          二、模型假設

          1.   不同款的1.0排量轎車耗油量、排氣量等是相同的;

          2.   污染物只有細顆粒物PM2.5,PM10、CO等其他污染物暫不考慮。

          三、定義與符號說明

              :第i個月環比增長率

              :第i個月PM2.5濃度

          四、模型的建立與求解

          問題一

              經查詢,秦皇島大氣主要污染物之一PM2.5在三月份每天的實時數據如下:


          blob.png 

           

          通過查詢,得到相關數據中的PM2.5值隨時間的變化關系繪成曲線如下:

          blob.png

          圖一 秦皇島三月份PM2.5變化曲線

          通過觀察圖像,可以大致看到近期秦皇島市PM2.5濃度的變化:這一個月每天的PM2.5濃度大致在75 左右波動,波動幅度較大。

          問題二

              經查詢得到從2013年10月到2014年3月每天的PM2.5,將每月的PM2.5求平均值,即可得到將計算可得秦皇島2013年10月到2014年3月的每個月PM2.5濃度如下:

          blob.png

           

              根據環比計算公式,本期環比增長率=(本期PM2.5濃度-上期PM2.5)/上期PM2.5,即

          blob.png

          可得如下表格:

          blob.png

          blob.png

           

          由圖二可知1,2月份秦皇島 PM2.5環比增長率上升,可能是由于春節期間,汽車活動量增大,導致pm2.5濃度有所增加。

           

          問題三

              經查資料可得,1.0排量汽車總體質量大概為1200kg左右為M1類汽車,根據《輕型汽車(點燃式)污染物排放限值及測量方法(京Ⅴ階段)》中M1類汽車產生PM2.5限制為0.0045g/km。

          100km*0.0045g/km=0.45g

          因此,1.0排量汽車每行駛100km產生pm2.5為0.45g,秦皇島面積大概為7812.4平方公里,查資料可知霧霾高度大概為1000m,故秦皇島pm2.5氣體活動體積為7812.4e6*1000=7.8124e12 m3

          0.45g/7.8124e12m3=576e-4μg/m3

           可得一輛1.0的轎車,每行駛100公里,將會秦皇島大氣增加0.0576μg/m3的PM2.5。

          以下是一些針對PM2.5的預防措施:

          1.拒絕高污染工業

            禁止新建、擴建煉油、石化、水泥、鋼鐵、鑄造、建材等高污染、高耗能產業。

           2.增綠擴水提高自凈力

            增加平原林地,提高林木綠化率。   

           3.重污染天部分公車停駛

            遇重污染天氣,暫停施工工地土石方作業和渣土運輸,部分企業停產、減產,部分公車停駛。 

           4.治理污染齊參與    

            轉變生活方式,在綠色出行和節能環保方面率先垂范,踐行綠色生活和消費模式。


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