沈阳市PM25浓度变化及其成因分析论文.doc

论文题目： 沈阳市 PM2.5 浓度变化及其成因分析---“波动”模型(A 题）参赛队员信息(必填)： 姓 名 专业班级及学号 联系参赛队员 1 王朦朦数学类 2011 级 5 班1130416113664104245参赛队员 2 卫冬梅数学类 2011 级 5 班1130417113504021349参赛队员 3 杨静数学类 2011 级 5 班1130418713342479162参赛学院：数学与系统科学学院..沈阳市 PM2.5 浓度变化及其成因分析---“波动”模型摘要 沈阳以其优越的地理位置，雄厚的工业基础及科技实力，完善的市场体系和发达的交通网络，成为中国最具吸引力的投资地区之一近几年来，人们的物质生活，经济生活也取得了长足发展，形成了较好的监测站及拥有较好的精准的设备较好的解决了目前沈阳市的 PM2.5 浓度给人们带来的影响本次建模利用 2013 年 3 月空气质量监测资料，采用期望方差法和画折线图比较沈阳市 PM2.5 各站点的差异性以及浓度变化特征与因素的相关性进行分析为正确认识沈阳市大气污染状况提供重要基础数据和以后的对比研究和制定相应的污染控制措施提供参考数据。

结果表明 ： 监测站点间 PM2.5的日变化趋势保持一致，个别站点出现微小差别；是可吸入颗粒物的主要来源；地理位置、生活群体、地区繁华程度、工业发展程度、检测日期的不同是影响 PM2.5 的重要因素沈阳市北部地区的 PM2.5 的浓度明显高于南部；学校密集的地区 PM2.5 近似比非学校密集区的 PM2.5 浓度低；繁华地区市中心车辆人群较多 PM2.5 明显比较偏远地区 PM2.5 高；重工业发展好的浑南地区明显较其他地区 PM2.5 高；地区 PM2.5 浓度呈波动变化趋势，较高点并未集中分布，3 月 8 日、3 月 18 日浓度都较高此外温度、风速、气压、相对湿度等气象因素也是是影响 PM2.5 的因素但由于这些气象数据不容易得到，题目中没给足够数据我们把气象因素的影响化小只是 PM2.5 质量浓度与温度、风速、相对湿度呈正相关，与气压呈负相关PM2.5 最主要的来源是人为产生的，由煤炭、石油及其它矿物燃烧产生的工业废气，以及机动车产生的尾气排放，工业扬尘以及建筑工程都会造成 PM2.5 污染针对 PM2.5 的治理，必须从污染来源和污染路径入手，双效治理关键词：PM2.5；期望方差法；重要因素；对策..一、问题的提出随着社会的迅猛发展，各行各业也随之兴起，在科学技术发展的同时，人们只注重经济的快速发展却忽略了对环境造成的破坏，由此带来的环境问题日益明显，空气质量下降也日益突出，正如近日沈阳雾霾天气频繁出现，研究表明其主要元凶是 PM2.5的浓度。

PM2.5 只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5 粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大PM2.5 主要对呼吸系统和心血管系统造成伤害，包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困难、降低肺功能、加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律失常、非致命性的心脏病、心肺病患者的过早死老人、小孩以及心肺疾病患者是 PM2.5 污染的敏感人群所以我们利用数学建模思想回答以下问题：1、分析沈阳各个监测点 PM2.5 浓度的变化规律，并分析其成因2、给政府相关部门提出一些合理化建议二、问题的分析1、根据沈阳三月份各个监测点 PM2.5 浓度统计结果，我们认为影响 PM2.5 有以下几点原因：（1）地理位置的不同分属沈阳南北不同地区的各个监测点 PM2.5 浓度有差异2）生活群体的不同像炮兵学院和辽大这样的学校监测点与其他非学校监测点 PM2.5 浓度有差异3）地区繁华程度的不同人口流动大、交通繁忙的商业区与非商业区 PM2.5浓度有差异4）工业发展程度的不同工厂集中、工业迅猛发展的地区与其他地区 PM2.5浓度有差异。

5）监测日期的不同在整个三月不同日期同一地区的 PM2.5 会有波动有所变化2、根据上述分析的原因，我们将相对应的给出合理化建议以求有效降低 PM2.5 浓度，让我们生活的环境更为美好3、基本假设1、假设附表给的数据都是准确无误的；2、假设附表所给各地区足够具有代表性;3、假设依据我们的分类标准，得到的地区分类是足够鲜明的，界限是足够清晰的4、假设东西方位对 PM2.5 没有影响5、假设一段时间之内学校不会迁移、工厂没有变动6、假设在不同监测点所涉及的地区范围是相同的四、定义符号说明----表示在同一时间，不同监测点所给出的 PM2.5 浓度和同一地点，不同时 间所iX..给的 PM2.5 浓度N-----表示监测点的个数和三月的天数i=1----表示监测点的个数和三月的天数都从第一个开始五、模型的分析与建立沈阳三月份各个监测点 PM2.5 浓度情况：1、地理位置不同分属沈阳南北不同地区的各个监测点 PM2.5 浓度有差异南—浑南二三月每一天的 PM2.5 浓度分别为：18、17、16、17、18、18、19、17、16、18、16、17、19、17、15、19、15、18、20、16、17、18、18、15、18、19、20、16、16、18、18.北—北陵三月每一天的 PM2.5 浓度分别为：17、16、18、16、19、15、18、19、16、17、18、18、19、16、15、18、19、18、19、18、16、16、20、18、19、18、17、15、19、20、18.2、生活群体的不同。

像炮兵学院和辽大这样的学校监测点与其他非学校监测点 PM2.5 浓度有差异炮兵学院三月每一天的 PM2.5 浓度分别为：9、10、9、7、8、6、8、8、9、8、7、7、6、10、9、9、9、10、10、11、9、10、11、10、8、9、8、10、10、9、8辽大三月每一天的 PM2.5 浓度分别为：19、17、19、17、18、19、17、17、19、18、18、17、19、17、16、20、21、21、19、17、19、18、19、21、20、18、18、20、19、18、19.3、地区繁华程度的不同人口流动大、交通繁忙的商业区与非商业区 PM2.5 浓度有差异商业区—太原街三月每一天的 PM2.5 浓度分别为：22、23、24、26、26、25、23、21、24、23、25、24、27、24、24、26、25、22、24、24、26、23、24、23、25、24、23、23、22、21、24.非商业区—辉山三月每一天的 PM2.5 浓度分别为：15、14、16、15、16、14、17、14、16、15、13、17、15、15、16、14、17、14、15、16、15、13、12、16、14、13、15、13、17、16、13.4、工业发展程度的不同。

工厂集中、工业迅猛发展的地区与其他地区 PM2.5 浓度有差异工厂集中、工业迅猛发展的地区—浑南三月每一天的 PM2.5 浓度分别为：18、17、16、17、18、18、19、17、16、18、16、17、19、17、15、19、15、18、20、16、17、18、18、15、18、19、20、16、16、18、18.工厂不集中、工业发展缓慢的地区—炮兵学院三月每一天的 PM2.5 浓度分别为：9、10、9、7、8、6、8、8、9、8、7、7、6、10、9、9、9、10、10、11、9、10、11、10、8、9、8、10、10、9、85、监测日期的不同在整个三月不同日期同一地区的 PM2.5 会有波动有所变化同一地区—二毛三月每一天的 PM2.5 浓度分别为：21、22、22、21、22、20、 19、24、22、24、22、22、23、23、21、20、19、15、23、23、21、19、23、21、22、23、21、20、23、21、236、监测地点不同 在整个三月同一日期不同地区的 PM2.5 会有波动有所变化三月同一日期即三月一日，不同地区：辉山、 浑南二 、东软 、张士、 炮兵学院 、北陵 、文艺路、 小河沿、 太原街 、二毛、 辽大。

相对应的 PM2.5 的浓度：15、 18 、17、 23 、9 、17、 17、 17、 22、 21、19PM2.5 浓度“波动”模型PM2.5 浓度“波动”模型是根据 2012 年 2 月，国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》增加的 PM2.5 监测指标来了解其成因的一种方法数学表达式为： 21)()(XEXVARiniSE/nix1式中 表示在同一时间，不同监测点所给出的 PM2.5 浓度和同一地点，不同时间iX所给的 PM2.5 浓度式中 n 表示监测点的个数和三月的天数式中的 i=1 表示监测点的个数和三月的天数都从第一个开始分析 PM2.5 浓度影响因素并建立模型：根据所给附件 1 所给数据对其进行分析及处理：1、地理位置不同南北具有代表性地点三月份 PM2.5浓度统计表日期3月1日3月2日3月3日3月4日3月5日3月6日3月7日3月8日3月9日3月10日3月11日3月12日3月13日3月14日3月15日3月16日3月17日3月18日3月19日3月20日3月21日3月22日3月23日3月24日3月25日3月26日3月27日3月28日3月29日3月30日3月31日浑南18171617181819171618161719171519151820161718181518192016161818北陵171618161915181916171818191615181918191816162018191817151920181-1..1-2我们通过上面的折现统计图 1-2 可以清晰地看到北部地区的 PM2.5 的浓度明显高于南部。

2、生活群体的不同两所不同学校三月份 PM2.5浓度统计表日期3月1日3月2日3月3日3月4日3月5日3月6日3月7日3月8日3月9日3月10日3月11日3月12日3月13日3月14日3月15日3月16日3月17日3月18日3月19日3月20日3月21日3月22日3月23日3月24日3月25日3月26日3月27日3月28日3月29日3月30日3月31日炮兵学院9 10 9 7 8 6 8 8 9 8 7 7 6 10 9 8 9 10 10 11 9 10 11 10 8 9 8 10 10 9 8辽大191719171819171719181817191716202121191719181921201818201918192-12-2通过上面的折线统计图 2-2 我们可以清晰的看到辽大的 PM2.5 浓度明显高于炮兵学院3、地区繁华程度的不同繁华程度不同两个地点三月份 PM2.5浓度统计表日期3月1日3月2日3月3日3月4日3月5日3月6日3月7日3月8日3月9日3月10日3月11日3月12日3月13日3月14日3月15日3月16日3月17日3月18日3月19日3月20日3月21日3月22日3月23日3月24日3月25日3月26日3月27日3月28日3月29日3月30日3月31日太原街22232426262523212423252424242425252224242623242325242323222124辉山151416151614171416151317151516141714151615131216141315131716133-13-2通过上面的折线统计图 3-2 我们可以清晰的看到辉山的 PM2.5 的浓度明显高于太原街。

4、工业发展程度的不同工业发展程度不同两个地区三月份 PM2.5浓度统计表日期3月1日3月2日3月3日3月4日3月5日3月。