文档介绍：郑州市空气污染及治理
摘要
本文对郑州空气污染程度、未来空气质量预测、城市污染主要因素进行分析,收集了必要的数据来研究影响城市空气污染程度的主要因素。郑州市人为大气污染主要为燃煤污染、扬尘污染、尾气污染。城市空气质量与季节和气象条件的关系十分密切。因此我们分不同月份讨论。
针对问题一,根据每月各污染物浓度及变化趋势进行统计和曲线拟合等数学建模方法得到6种横坐标为月份,,PM10,SO2,NO2,CO,O3浓度的散点图并用多项式拟合其变化趋势。利用层次分析法对空气质量进行评价与预测,综合考虑各种因素建立如下模型,得到各种污染物按月分布变化规律。
针对问题二,选取郑州观测的气象数据与WRF模拟的对应网格的风向,风速和地面的气温进行对比,使用嵌套网格,设置了河南郑州及周边的嵌套区域。模拟的观测值在变化趋势上能够较好的吻合,基本反映风及温度随时间的变化特征。
针对问题三,针对郑州市的大气质量状况,根据 2004—2015 年郑州市经济发展主要指标和大气环境污染指标的统计数据,分析了郑州市人均 GDP 与二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物(PM10)的相关关系,并建立了经济发展与大气环境污染之间的模拟模型。以环境库兹涅茨曲线理论作为参照,探讨郑州市大气污染状况与经济发展水平之间的关系,提出针对性的意见。
关键词:空气污染指数、多项式拟合、嵌套网格、spss统计、WRF模拟、NAQPMS模式、库兹涅茨曲线、离子风技术
一、问题重述
郑州市空气污染及治理
2016年7月4日上午,河南省大气污染防治攻坚动员大会召开,省委、省政府要求河南的省辖市2016年度在全国大气排名中退出后5名,明年退出后10名。其中,河南给郑州市提出的环境空气质量改善目标为,郑州市今年的PM10下降到150微克/立方米、。郑州市自己提出的目标为,今年在全国74个城市和重点区域中大气污染排名将退出后十名。
据2015年10月份政府公布的数据,郑州市燃煤污染对空气污染的贡献率达41%,位居第一;扬尘污染对空气污染的贡献占了28%,排名第二;尾气污染对空气污染的贡献占24%,排名第三。关于大气污染防治,河南省提出了针对大气污染“1+6+7”意见方案,其中“7”是指7个专项攻坚方案,即针对扬尘、工业大气、燃煤、挥发性有机物、黄标车和老旧车、秸秆焚烧等重点污染源治理和重污染天气应急应对方案。

在上述背景下,针对郑州市大气污染状况,建立模型,求解以下问题:
1、收集相关数据,建立郑州市内源性(本地)空气污染模型,分析工业企业数量、燃煤状况、车辆保有量等因素对郑州市空气质量状况的影响。
2、大气污染跨区域传输是区域大气污染超标的一个主要原因。收集相关数据,建立郑州市外源性(输送通道)空气污染模型,分析郑州周边地区大气污染对郑州市大气污染的影响,以及郑州对其他地区大气污染的影响。
3、根据郑州市的经济发展趋势和计划,为郑州市制定一套污染治理方案,给出未来5年的污染治理投入强度计划及预期效益,分析2016年底能否达到郑州市制定的目标并预测2020年郑州市空气质量状况。
4、请推荐一种主动型治霾的措施(如“空气捕捉”系统等)并评估其效果。
二、问题分析

通过对郑州市各月空气AQI指数及空气污染物浓度处理得到各个污染物浓度散点图,并用多项式拟合的方法拟合污染物浓度变化趋势可预测短期变化情况。利用层次分析法对空气质量进行评价与预测,综合考虑各种因素建立如下模型,得到各种污染物按月分布变化规律。

选取郑州观测的气象数据与WRF模拟的对应网格的风向,风速和地面的气温进行对比,使用嵌套网格,设置了河南郑州及周边的嵌套区域。模拟的观测值在变化趋势上能够较好的吻合,基本反映风及温度随时间的变化特征。使用SPSS统计软件计算模拟值和观测值的相关性,得到,温度:,风向:,风速:。

针对郑州市的大气质量状况,根据 2004—2015 年郑州市经济发展主要指标和大气环境污染指标的统计数据,分析了郑州市人均 GDP 与二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物(PM10)的相关关系,并建立了经济发展与大气环境污染之间的模拟模型。以环境库
兹涅茨曲线理论作为参照,探讨郑州市大气污染状况与经济发展水平之间的关系,提出针对性的意见。
三、问题假设

,假设收集到的数据与理论是准确合理的
,非稳态;

四、问题解答
问题一的解答
根据每月各污