模拟试题论文Word文档格式.docx

模拟试题论文Word文档格式.docx

《模拟试题论文Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟试题论文Word文档格式.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

2问题分析4

3符号说明5

4模型假设6

5模型建立与求解6

5.1.PM2.5与雾霾天气的关系划分模型6

5.2.影响北京PM2.5指标的主要因素分析9

5.3.对雾霾天气的看法及减少pm2.5的改进方案10

5.3.1.对雾霾天气的看法10

5.3.2.减少PM2.5的改进方案10

6.模型评价11

参考文献12

附录12

1问题重述

进入2013年以来，雾霾天气一直影响着北方地区，给人们的生活与出行带来诸多不便，报纸、广播、电视则呼吁市民尽量减少外出，以减轻雾霾天气对人们的影响，“雾霾”也成为近期出现频率最高的词汇。

北京某网友从2012年3月1日至2013年3月6日的370天中（除去放假、出差）每天早晨对着办公室的窗外拍摄一张北京天空的照片，一共225张。

为了便于分析数据，提供更加清晰的照片，它拍摄于2012年8月13日上午9时29分。

请你查找相关时间段内的PM2.5数据，分别建立相应的数学模型：

1、分析PM2.5与雾霾天气之间的关系，并说明图1中照片的真实性；

2、分析影响北京PM2.5指标的主要因素。

3、请给有关部门写一封信，在信中阐述你的观点，提出你的建议或者是减少PM2.5的改进方案等。

2问题分析

大气问题的好坏严重关系到居民的身体健康，甚至影响到社会的和谐发展，大气问题日益受到居民的广泛关注，问题所涉及到的雾霾就是其中的天气问题之一。

如今衡量大气质量的一个重要的综合的指标就是空气质量指数（AQI）,其主要囊括了有害氧化物、细微颗粒以及臭氧这三类成分，其中PM2.5即大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物,是空气污染的一个主要来源。

在自然灾害中，雾霾天气的形成取决于PM2.5在空气中的含量。

在研究PM2.5与雾霾的关系中，我们应用空气质量指数将两者联系起来，将PM2.5在决定雾霾形成过程中起到的作用程度用PM2.5/AQI来衡量，而雾霾天气的发生的可能性从高，中，低三个等级进行划分，其中低这一等级代表的范围较广，若PM2.5/AQI的值处于低这一等级范围内，其值越大则表示雾霾天气的可能性越严重。

在辨别图片真假这一问题上，我们通过2012年8月13日这一张较为清晰的图片找出该月的图片序列，结合在天气网中我们查找的2012年8月13日该区的天气情况做出分析，再与该月空气质量（是否出现雾霾天气）的符合程度判断出该图片的真假。

在问题二中,通过查阅资料可知影响PM2.5的因素众多,其中气温,气压,风速,相对湿度,降雨均有其重要地位，经过分析，我们忽略了与温度有关的气压和与降雨有关的相对湿度，着重考虑了降雨、风速和气温三个因素,通过在北京气象局中查到的数据,我们应用主成分分析法对这三个影响因素进行了分析，将其特征值最大的对应的因素作为主要影响因素，特征值第二的对应的因素作为次要因素。

在问题三中，通过学习和参考相关文献,我们对于如何减少北京PM2.5这一空气指标做了一定的阐述,也论述了自己的一些看法,希望对有关部门有所帮助.

3符号说明

符号

含义

PM2.5

大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物

PM10

大气中直径小于或等于10微米的颗粒物

AQI

空气质量指数

4模型假设

（1）、在北京环保局及各个比较权威的网站中所查找的数据准确无误；

（2）、PM2.5/AQI的划分之间没有严格的界限，即若PM2.5/AQI的值处在界限值或者附近时，可以认为处于任一区间；

（3）、晴天和雷阵雨天气不会出现雾霾天气；

（4）、从图片中估计的天气状况产生的误差不计；

5模型建立与求解

5.1.PM2.5与雾霾天气的关系划分模型

通过查找相关数据（附录一）我们得知，在2012年中（其他月份未列出）空气中的首要污染物大部分均为可吸入颗粒，即可吸入颗粒严重影响着空气质量指数的大小。

另一方面，PM2.5/PM10的值一般都在0.5左右，根据相关文献[3]，PM2.5与PM10具有正相关性，因此可以断定可吸入微粒在雾霾的形成中通用有着绝对性的作用。

计算PM2.5/AQI的比值和相应地区的空气质量状况如下表（为了直观，略去日期和其他信息，详见信息见附录一）：

朝阳奥体

朝阳农展馆

PM2.5/AQI

21

17

0.311111111

优

22

20

0.315789474

37

36

0.316666667

31

0.347727273

46

41

0.404761905

42

0.412977099

92

86

0.470967742

良

63

60

0.50625

68

61

0.518518519

77

0.556886228

76

0.568047337

90

75

0.576470588

62

56

0.626086957

87

72

0.644444444

91

85

0.670277027

112

0.729591837

轻微污染

121

113

0.771689498

139

132

0.808494028

根据《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防治法》等法律，上述朝阳奥体和朝阳农展馆的空气质量状况的等级划分均符合该法律的规定，由AQI的值具体等级划分规则如下：

0～50Ⅰ优

　　51～100Ⅱ良

101～150Ⅲ1轻微污染

151～200Ⅲ2轻度污染

　　201～250Ⅳ1中度污染

　　251～300Ⅳ2中度重污染

　　301～500Ⅴ重污染

用高、中、低来表征雾霾天气的可能性，同时由上表即及上述划分规则可知PM2.5/AQI与雾霾天气的关系如下表：

出现雾霾天气的可能性

<

0.5765

低

0.5765-0.6702

中

>

0.6703

高

雾霾是由于悬浮颗粒和空气湿度达到80%至90%时才能形成，由假设：

晴天不会出现雾霾天气，雷阵雨天气不会出现雾霾天气，由附录一中的天气及其空气质量指数和状况可知，推测2012年8月的天气如下：

日期

是否出现雾霾

1

否

是

2

18

3

是

19

4

5

6

7

23

8

24

9

25

10

26

11

27

12

28

13

29

14

30

15

16

以题目中2012年8月13号天气从图中推测截得该月雾霾天气组合图如下：

以第二行第五张为2012年8月13号可知该月有雾霾天气为:

1、3、4、5、6、7、9、10、11、14、15、16、17、21、22、23、25、26、30、31，由于考虑该人出差或者放假，所以只考虑在13号前后五天，且上表中符合该雾霾天气状况的有：

9、11、12、14、16、17、18，从中可以得知，在13号前后共十天中有7天天气状况，与数据得出的天气状况相同，因此可以认为该照片是真实的。

5.2.影响北京PM2.5指标的主要因素分析

由上述分析可知，影响pm2.5指标的因素有：

气温、降雨量、风速、气压等。

在此我们只考虑气温、风速和降雨这三个因素。

从北京气象局网站中，我们找到了2012年3月到12月全年月气温、降水量、风速的具体数据，见下表：

月份

气温

降水量

风速

5.9

9.2

2.6

110.619

16.2

53.5

2.7

65.569

22.8

31.3

2.3

82.75

103.9

96

27.4

284

60.091

59.9

1.9

83.765

21.1

81.2

47.308

14.6

21.4

4.3

81.1

71.027

-4.2

7.6

104.353

通过主成分分析的方法，应用matlab（代码见附录三），求出这三个因素九个月的数值矩阵的特征值分别为0.4397,0.6895，1.8707，由此计算出其贡献率分别为14.66%,22.98%,62.36%,所以在此三个因素中降水量和风速所起的决定定作用较大，且风速又相对于降雨量的作用大些,他们的贡献率之和为85.34%,由此我们可以认为这两个因素是影响PM2.5的主要因素，其具体数值见下表：

特征值

贡献率

累计贡献率

1.8707

62.36%

0.6895

22.98%

85.34%

0.4397

14.66%

100%

（我们仅选用前两个特征值）

5.3.对雾霾天气的看法及减少pm2.5的改进方案

5.3.1.对雾霾天气的看法

对于影响雾霾天气的主要衡量指标，pm2.5,虽然它只是地球大气成分中含量很少的组分，但它与较粗的大气颗粒物相比，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影响更大。

同时，通过对北京地区的雾霾天气及pm2.5的指数进行分析，我们可知大多数北方地区也遭遇这种严重境况，给人们的生活与出行带来诸多不便。

PM2.5粒径小，含有大量的有毒有害物质，且寿命长、输送距离远，人体的生理结构决定了对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力，而PM2.5对人类健康的危害却随着医学技术的进步，逐步暴露出其恐怖的一面。

引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病，损害血红蛋白输送氧的能力，丧失血液，致癌。

5.3.2.减少PM2.5的改进方案

传统的方法虽然对治理pm2.5有些改善，但是还是存在一些缺陷，通过学习，我们提出以下针对性建议和意见。

1.1．提高燃油品质　

提高燃油品质，实施更严格的汽车排放标准，是治理PM2.5最有效的手段。

应尽快编制我国的国Ⅴ、国Ⅵ汽车排放标准及相应油品标准，并提出实施计划。

1.2．加速淘汰“黄标车”，降低在用车尾气排放的污染

除了对新生产车辆实行严格的准入制度，加速淘汰高排放“黄标车”、降低在用车排放是治理PM2.5的重要手段。

1.3．发展新能源汽车，推广使用清洁代用燃料

建议国家尽快出台节能与新能源汽车发展规划，在积极研制电动汽车与混合动力汽车的同时，针对技术成熟度高、减排效果显著的代用燃料汽车，尽快编制促进政策，大力发展、推广天然气、生物燃料、二甲醚汽车。

可先从行驶里程长、排放多的出租车、公交车做起，对使用代用燃料汽车者在价格、税收等方面给予优惠政策。

1.4.制定严格的监控体系

世卫组织认为，通过采取连续、持久的污染控制措施可从根本上控制PM2.5。

我国不同地区空气污染特征、经济发展水平和环境管理要求差异较大，新增指标监测要开展硬件和软件的一系列准备工作，因此新标准需要分期实行。

1.5.完善配套治理措施，加快产业结构升级，切实控制PM2.5浓度

在“监测容易控制难”的背景下，我国宜在技术、制度、资金等方面研究出台适当的配套治理措施，参照国外已有的技术标准和管理经验，降低环境执法的难度和空气净化的成本。

1.6.实行区域集中供热

冬季实行区域集中供热，这是城市大气污染防治的有力措施。

尤其是北方城市，采用集中供暖方式，将分散的锅炉拥挤中的大锅炉替代，可有效地达到除尘、控制二氧化硫和氮氧化物的排放。

北方城市冬春两季，植物的自净化作用几乎为零，很多水面结冰，水域自净化能力也很低，可在此时结合人工方法进行治理，如人工降雨降雪。

因为雨后和潮湿的天气灰霾会大幅缓解。

此方法对大气增湿效果好，成本低。

6.模型评价

在问题一中，我们应用PM2.5/AQI的比值来衡量PM2.5在雾霾天气中出现可能性的大小，此依据是根据空气质量指数的划分标准转化而来的，相对于空气质量指数来说可以直接刻画PM2.5对空气（雾霾）的影响程度，但由此得到的界值所得的区间没有验证其他各个月份以及现在是否符合，没有得到定量的结果，但对于有关部门对雾霾天气的判断有一定的参考价值，实用性很强。

在问题二中，对于研究影响PM2.5的主要因素中，已有文献通过因子分析法判断主要因素，我们应用与已有文献不同的方法，即主成分分析法，得出了与已有的文献相同的结论，这就更一步说明我们所应用方法的可行性。

另一方面，我们得到的数据都是通过比较权威的网站，如北京气象局官网，查找的，数据精确程度应该比较高，但是也不缺乏存在误差，所以我们假设所查找的数据精确无误本身就不是很正确，但是从后来我们得到的结果来看，我们的数据和方法还是有一定的意义的。

参考文献

[1].徐敬，丁国安，颜鹏，王淑凤,北京地区PM2.5的成分特征及来源分析，中国气象科学研究院,2013年8月28日

[2].曹伟华,李青春,北京地区雾霾气候特征及影响因素分析,中国气象局北京城市气象研究所,2013年8月28日

[3].陈媛,岑况,S.Norra,N.Schleicher,北京地区大气气溶胶PM2.5污染特征及颗粒物溯源与追踪分析，2013年8月28日

[4].空气质量指数XX文库

附录

附录一

日期

空气质量指数（AQI）

朝阳区

空气质量状况

首要污染物

天气

2012/8/1

57

小雨转阴

2012/8/2

45

阴转多云

2012/8/3

167

93

多云转阴

可吸颗粒物

2012/8/4

阴

2012/8/5

126

51

2012/8/6

160

81

晴转多云

可吸入颗粒物

2012/8/7

58

59