分类号: 单位代码:10452 毕业论文（设计） 沈阳—大连冬季主要污染物日变化规律研究 姓名孙建美 学号201007020227 年级2010 专业地理科学 系（院）资源环境学院 指导教师张广娜 2014年3月30日
摘要 改革开放30多年来，随着经济的发展，城市化进程的加快，以资源消耗为主的经济增长方式带来的高强度的污染排放，PM10、PM2.5、SO2及NO2是主要的污染排放物，对人体健康、生态环境和社会经济产生了巨大的威胁与损害。本文以沈阳及大连市各监测点大气污染物实时监测数据为对象，分析了大气颗粒物PM10、PM2.5、SO2及NO2的日变化规律。研究阶段涵盖中国传统节日小年、春节及元宵节，结果发现：浓度变化受鞭炮影响的污染物主要是SO2，受采暖期煤炭燃烧影响的污染物主要是PM2.5与PM10，PM2.5与PM10的浓度同时受春节期间燃放鞭炮的影响，而NO2的浓度变化的主要影响因子是机动车尾气排放，其次是鞭炮的影响。 关键字：日变化规律；PM10；PM2.5；SO2；NO2
Abstract 30 years of reform and opening up, along with economic development, urbanization, pollution, resource depletion caused by emissions of economic growth based high strength, PM10, PM2.5, SO2 and NO2 emissions are the main substance on human health, ecological and socio-economic environment has had a huge threat and damage. In this paper, the real-time monitoring data for the city of Shenyang and Dalian object monitoring points atmospheric pollutants analyzed PM10, PM2.5, SO2 and NO2 diurnal variation of atmospheric particles. Research phase covers a small traditional Chinese festivals, the Spring Festival and the Lantern Festival, and found: changes in the concentration of pollutants by firecrackers mainly affect SO2, pollutants affected by the burning of coal for heating is mainly PM2.5 and PM10, PM2.5 and affected by the concentration of PM10, while firecrackers during the Spring Festival, while changes in the concentration of NO2 is the main factor affecting vehicle exhaust emissions, followed by the effects of firecrackers. Keywords: diurnal variation;PM10;PM2..5;SO2;NO2
大气污染物的分类及危害 大气污染物主要可以分为两类，即天然污染物和人为污染物,引起公害的往往是人为污染物，它们主要来源于燃料燃烧和大规模的工矿企业。 颗粒物：指大气中液体、固体状物质，又称尘。 硫氧化物：是硫的氧化物的总称，包括二氧化硫，三氧化硫，三氧化二硫，一氧化硫等。 碳的氧化物：主要包括二氧化碳和一氧化碳。 氮氧化物：是氮的氧化物的总称，包括氧化亚氮，一氧化氮，二氧化氮，三氧化二氮等。 碳氢化合物：是以碳元素和氢元素形成的化合物，如甲烷、乙烷等烃类气体。 其它有害物质：如重金属类，含氟气体，含氯气体等等。 大气污染的危害 大气污染对气候的影响很大,大气污染排放的污染物对局部地区和全球气候都会产生一定影响，尤其对全球气候的影响，从长远的观点看，这种影响将是很严重的。 一：大气中二氧化碳的含量增加： 燃料中含有各种复杂的成分，在燃烧后产生各种有害物质，即使不含杂质的燃料达到完全燃烧，也要产生水和二氧化碳，正因为燃料燃烧使大气中的二氧化碳浓度不断增加，破坏了自然界二氧化碳的平衡，以至可能引发温室效应，致使地球气温上升。 二：臭氧层破坏
大气被污染后，由于污染物质的来源、性质和持续时间的不同，被污染地区的气象条件、地理环境等因素的差别，以及人的年龄、健康状况的不同，对人体造成的危害也不尽相同。大气中的有害物质主要通过下述三个途径侵入人体造成危害： (1)通过人的直接呼吸而进入人体; (2)附着在食物上或溶于水中，使之随饮食而侵入人体； (3)通过接触或刺激皮肤而进入到人体。其中通过呼吸而侵入人体是主要的途径，危害也最大。 大气污染对人的危害大致可分为急性中毒，慢性中毒，致癌三种。
第四章 大气扩散浓度估算模式 第一节 湍流扩散的基本理论 一 湍流 1．定义：大气的无规则运动 风速的脉动 风向的摆动 2．类型： 按形成原因 热力湍流：温度垂直分布不均（不稳定）引起，取决于大气稳定度 机械湍流：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度引起 3．扩散的要素 风：平流输送为主，风大则湍流大 湍流：扩散比分子扩散快105～106倍 二 湍流扩散理论（主要阐述湍流与烟流传播及湍流与物质浓度衰减的关系） 1.梯度输送理论 通过与菲克扩散理论类比建立起来的（菲克定律：单位时间内通过单位断面上的物质的数量与浓度梯 度呈正比） 类比于分子扩散，污染物的扩散速率与负浓度梯度成正比 x C k F ??-= 式中，F — 污染物的输送通量 k — 湍流扩散系数 C — 污染物的浓度 X — 与扩散截面垂直的空间坐标（扩散过程的长度） x C ??— 浓度梯度 要求得各种条件下某污染物的时、空分布，由于边界条件往往很复杂，不能求出严格的分析解，只能是在特定的条件下求出近似解，再根据实际情况进行修正。 2.湍流统计理论 泰勒首先将统计理论应用在湍流扩散上 图4-1显示：从原点O 放出的粒子，在风沿着x 方向吹的湍流大气中扩散。粒子的位置用y 表示，则结论为： ①y 随时间变化，但其变化的平均值为零 ②若从原点放出很多粒子，则在x 轴上粒子的浓度最高，浓席分布以x 轴为对称轴，并符合正态分布。 萨顿实用模式：解决污染物在大气中扩散的实用模式 高斯模式：应用湍流统计理论得出正态分布假设下的扩散模式 3.相似理论 第二节 高斯扩散模式 一 坐标系的建立—右手坐标系
1．原点O ：无界点源或地面源，O 为污染物的排放点 高架源，O 为污染物的排放点在地面上的投影点 补充：点源 高架源 连续源 固定源 线源 地面源 间歇源 流动源 面源 2．x 轴：正向为平均风向，烟流中心线与x 轴重合 3．y 轴：垂直于x 轴 4．z 轴：垂直于xoy 平面 二 高斯模式的有关假定 1．污染物浓度在y 、z 轴上的分布为正态分布； )2exp(21 )(22 y y y y f σπ σ-= )2exp(21 )(22 z z z z f σπ σ-= y σ，z σ— 分别为污染物在y 和z 方向上分布的标准差，m 2．全部高度风速均匀稳定，即风速u 为常数； 3．源强是连续均匀稳定的，源强Q 为定值； 4．扩散中污染物是守恒的，不考虑转化，即烟云在扩散过程中没有沉降、化合、分解及地面吸收、吸附作用发生； 0=??t C 5．在x 方向上，输送作用远远大于扩散作用，即 )(x C k x x C u x ????>>??； 6．地面足够平坦。
数理统计课程作业报告 题目：郑州市主要空气污染物相关性分析课程：数理统计 学院：物流工程院 专业：物流工程专业 姓名：原上草 学号： 666666666668 2015年12月20 日
目录 一、研究背景 (4) 二、污染物各月数据特征分析 (4) 三、郑州与杭州空气质量比较分析 (6) 四、多元线性回归模型 (7) 4.1 PM2.5浓度相关性分析 (7) 4.2建立模型 (8) 4.3求解模型 (8) 4.4残差分析 (9) 4.5模型预测 (9) 五、总结 (10) 参考文献 (11) 附件程序 (12)
摘要 本文选取了2014年12 月至2015年11月期间郑州市主要空气污染物浓度数据，首先分析了郑州市各个月空气中PM2.5、PM10、CO、SO2和NO2的污染物浓度数据的特征值, 探讨了空气污染物浓度的时间变规律；然后对比了郑州市和杭州市AQI指标，分析空气污染物的空间变化规律；最后采用MATLAB软件分析了PM2.5与其它主要空气污染物之间的相关性得到了 350.39*143.99*20.032 =-+++-的多元线性回归模型，用12月份的y x x x x 数据进行预测PM2.5浓度与真实值比较，结果表明该模型能较好的拟合PM2.5与其它污染物间相关性。 关键词:多元线性回归；特征分析；空气污染物；相关性
一、研究背景 随着城市社会经济快速发展、资源能源消耗和污染物排放总量的增长，城市的空气污染问题越来越突出，长期积累的环境风险开始出现。在2 0 1 2 年2月，国家出台了新版《环境空气质量标准》（GB3095—2012)，调整了部分污染物浓度限值，并增设PM2.5和O3浓度限值，对环境监测环境管理和环境评价提出了新的要求。城市环境空气质量的好坏与气象条件密切相关，研究和解决空气质量问题，通过分析各污染物浓度之间相关性，才可能准确掌握城市大气污染规律，对改善城市空气质量、提高人民健康水平有重要意义。本文重点分析了郑州市PM2.5浓度与其他主要空气污染物浓度的相关性。 二、污染物数据特征分析 郑州市属北温带大陆性季风气候，冷暖适中、四季分明，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗日照长，冬季寒冷少雪。四季分明的特点在污染物的时空分布上也是表现的十分明显。本文对郑州市最近12个月空气中PM2.5、PM10、CO、SO2和NO2的污染物浓度特征值进行分析，主要污染物的变化情况如下所示： 表一：PM2.5浓度特征值 表二：PM10浓度特征值
常见十二种大气污染物的危害 1. 二氧化硫（） 主要危害： （1）形成工业烟雾，高浓度时使人呼吸困难，是著名的伦敦烟雾事件的元凶； （2）进入大气层后，氧化为硫（）在云中形成酸雨，对建筑、森林、湖泊、土壤危害大； （3）形成悬浮颗粒物，又称气溶胶，随着人的呼吸进入肺部，对肺有直接的损伤作用。 2. 悬浮颗粒物TSP（如：粉尘、烟雾、） 主要危害： （1）随呼吸进入肺，可沉积于肺，引起呼吸系统疾病。颗粒物上容易附着多种有害物质，有些有致癌性，有些会诱发花粉过敏症。（2）沉积在绿色植物叶面，干扰植物吸收阳光、二氧化碳，放出氧气和水分的过程，从而影响植物的健康和生长。 （3）厚重的颗粒物浓度会影响动物的呼吸系统。 （4）杀伤微生物，引起食物链的改变，进而影响整个生态系统。
（5）遮挡阳光而可能改变气候，这也会影响生态系统。 3. 氮氧化物（） 主要危害： （1）刺激人的眼、鼻、喉和肺，增加病毒感染的发病率，例如引起导致支气管炎和肺炎的流行性感冒，诱发肺细胞癌变； （2）形成城市的烟雾，影响能见度； （3）破坏树叶的组织，抑制植物生长； （4）在空中形成硝酸小滴，产生酸雨。 4. 一氧化碳（CO） 主要危害： （1）极易与血液中运载氧的血红蛋白相结合，结合速度比氧气快250倍。因此，在极低浓度时就能使人或动物遭到缺氧性伤害。轻者眩晕、头疼，重者脑细胞受到永久性损伤，甚至窒息死亡。 （2）对心脏病、贫血和呼吸道疾病的患者伤害性大。 （3）引起胎儿生长受损和智力低下。 5. 挥发性有机化合物（如：苯、碳氢化合物）
主要危害： （1）容易在太阳光作用下产生光化学烟雾； （2）在一定的浓度下对植物和动物有直接毒性； （3）对人体有致癌、引发白血病的危险。 6. 光化学氧化物（如：臭氧） 主要危害： （1）低空臭氧是一种最强的氧化剂，能够与几乎所有的生物物质产生反应，浓度很低时就能损坏橡胶、油漆、织物等材料。 （2）臭氧对植物的影响很大。浓度很低时就能减缓植物生长，高浓度时就会杀死叶片组织，致使整个叶片枯死，最终引起植物死亡，比如高速公路沿线的树木死亡就被分析与臭氧有关。 （3）臭氧对于动物和人类有多种伤害作用，特别是伤害眼睛和呼吸系统，加重哮喘类过敏症。 7. 有毒微量有机污染物（如：多环芳烃、多氯联苯、二英、甲醛）主要危害： （1）有致癌作用； （2）有环境激素（也叫环境荷尔蒙）的作用。
第二章：大气环境化学——大气中污染物的转化 本节讲述内容：光化学反应基础（光化学反应、量子产率、重要吸光物质的光解） ?迁移过程只是使污染物在大气中的空间分布发生了变化，而他们的化学组成不变，是一个物理过程。 ?而转化则使污染物的形态、组分、甚至种类发生了改变，这些改变是通过化学反应进行的，包括：光化学反应、氧化还原反应、酸碱中和反应等等，要么转化为无毒化合物，消除了污染，要么转化为毒性更大的二次污染物，加重了污染。 ?可以说对污染物在环境中转化的研究是环境化学研究的核心内容。 一、光化学反应基础 1、概述 分子、原子、自由基、离子等吸收光子（光量子）而发生的化学反应，称光化学反应。?一般的热化学反应中，分子碰撞发生化学反应，要求分子具有足够的动能来克服分子间的势垒，使反应分子能够足够的接近，使电子云相互穿透，从而使电子发生转移，这种能量来自热能转化的动能。 ?而在光化学反应中，使分子活化的能量来自光能。 ?在正常大气温度下，基本没有活化分子，因此N2、O2等不会发生常规的热反应，但是他们能够吸收光能而转化为活化分子而激发光化学反应，光化学反应发生后，被光子活化的分子或离子能够继续进行其它的热化学反应。 ?可以说，大气化学是直接或间接地由太阳辐射引起的光化学反应引起的。 2、光化学的初级过程 一定的分子或原子只能吸收一定能量的光子，吸收光能后的激发态分子处于不稳定的状态，可由许多途径失去能量而成为稳定状态。 初级过程主要指化学物质吸收光量子后形成激发态物质，其基本步骤为：A(某种化学物质)+hv（一定波长的光量子）→A*（激发态物质）激发态的物质有四种命运（Fates）： （1）A*→A+hv（辐射跃迁，发生荧光，失去能量，回到基态，光物理） （2）A*+M(其它分子)→A+M（无辐射跃迁，碰撞消耗活化能，回到基态，光物理）（3）A*→B1+B2+……（光分解，发生离解，光化学）
大气污染的危害 空气污染是大气科学的一个新分支，它是研究在不同气象条件下，进入大气的污染物在大气中输送、扩散稀释、转化和移除的规律及应用的科学。本学科萌芽于20世纪20年代， 1921年英国人便进行大气扩散试验，但只是到了50年代后，现代工业的发展和城市人口高度集中，相继出现了严重的城市或工业区污染事件，以1952年12月的伦敦烟雾事件为例，夺去了四千多人的生命，这些促使人们对大气污染的广泛关注和研究，到60 年代便逐渐形成这门独立的新学科。 空气污染气象学研究的内容主要有： ①污染源和污染物的种类和特性。 ②污染物在大气中的风输送、湍流扩散过程与规律。 ③污染物浓度观测与计算技术方法。 ④空气污染防治方法。 ⑤空气污染的危害及对人类生存环境的影响等。空气污染气象学对环境保护、城市规划和能源、化工、冶金、卫生、国防等部门都有极其重要的意义。空气污染气象学的研究方法有: 野外测量、实验室（如风洞试验）和数值模拟研究等。 1) 空气污染
由于人类活动或自然过程，向大气中排进了一些有害物质(称污染物)，当排入量够多(污染物浓度达一定限度)，则使原来洁净空气的品质下降，若这种情况维持时间够长，便会对人类、动物、植物和大气中的物品产生危害和不良影响，这种大气状态称为空气污染。组成空气污染有三个要素：污染源、污染物浓度、对人和生物有危害。 洁净大气是人类赖于生存的必要条件之一，一个人在五个星期内不吃饭或5天内不喝水，尚能维持生命，但超过5分钟不呼吸空气，便会死亡，人体每天要吸10—12立方米的空气。由此可见，消除空气污染或保持污染浓度低于某个限度之下，是何等重要。 大气有一定的自净能力，现代大工业发展以前，因自然过程等排进大气的污染物，与由大气自净过程而从大气移除的量基本平衡。但是20世纪五、六十年代以后，现代大工业迅速发展，人类排进大气的污染物量大大超过了大气的自净能力，致使目前全球大气都遭到不同程度的污染。这引起了各国的关注，我国已把保护环境(大气环境、水环境等)作为国家的基本国策。 2)污染源与污染物 向大气排入有害物质的源地称污染源，进入大气的有害物质称污染物。大气污染源分人工源和自然源， 自然源包括火山喷发、森林着火、风吹扬尘等，它们每年向大气排入约5.5亿吨污染物，人工源包括工业污染源、农业污染源、城乡
主要大气污染物及其危害 大气污染物的种类很多，已经产生危害，受到人们注意的污染物有数十种。大气中有害物质主要通过下述三个途径侵入人体造成危害：①通过人的直接呼吸而进入人体；②附着在食物或溶解于水，随饮水、饮食而侵入人体；③通过接触或刺激皮肤进入到人体，尤其是脂溶性的物质更易从完整的皮肤渗入人体。其中通过呼吸而侵入人体是主要的途径，危害也最大。这是因为，第一，一个成年人每天要吸入12立方米的空气，数量很大；第二，在55~70平方米的肺泡面积上进行气体交换，其浓缩作用很强；第三，整个呼吸道富有水分，对有害物质粘附、溶解、吸收能力大、感受性强。目前对环境质量有较大影响的有粉尘、硫氧化如、氮氧化物、碳氢化合物和光化学烟雾等，下面介绍几种主要的大气污染物的性质、来源及其危害。 1．粉尘 粉尘分落尘和漂尘两种。能很快在中立作用下降落到地面的为落尘，长时间漂浮的则为漂尘。粉尘的主要来源是工业用煤、水泥厂、石棉厂、冶金厂和碳墨厂。落尘因空中停留时间短，不易被人吸入，故危害不大。而漂尘能通过呼吸道吸入人体，沉积于肺泡内或被吸收到血液及淋巴液内，从而危害人体健康。更严重的是漂尘具有很强的吸附能力，很多有害物质包括一些致病菌等都能吸附在微粒上，吸入人体后，会导致急性或慢性病症的发生。 2．硫氧化物 硫氧化物主要指二氧化硫和三氧化硫。大气中的硫氧化物主要是有燃烧含有硫的煤和石油等燃料产生的，此外金属冶炼厂、硫酸厂等也排放相当数量的硫氧化物气体。一般1吨煤中含硫5-50Kg，1吨石油中含硫5-30Kg，这些硫在燃烧时将产生2倍于硫重量的硫氧化物排入大气。 二氧化硫、硫酸雾(二氧化硫在空气中可被氧化成三氧化硫，遇水蒸汽时形成硫酸雾)等能消除上呼吸道的屏障功能，使呼吸道阻力增加；同时，在二氧化硫长期作用下，粘膜表面粘液层增厚变稠，纤毛运动受阻，从而导致呼吸道抵抗力减弱，有利于烟尘等的阻留、溶解吸收和细菌生长繁殖，引起上呼吸道发生感染产疾患。 受二氧化硫污染的地区常出现酸性雨雾，其腐蚀性很强。能直接影响人体健康和植物生长，并能腐蚀金属器材和建筑物表面。 3．氮氧化物 氮氧化物是一氧化氮、二氧化氮、四氧化二氮、五氧化二氮等的总称，但造成大气污染的主要是前二者。 氮氧化物主要来自重油、汽油、煤炭、天然气等矿物燃料在高温条件下的燃烧。此外生产和使用硝酸的工厂也排放一定数量的氮氧化物。高浓度的氮氧化物呈棕黄色，当含大量氮氧化物的气体排出时，看上去象一条黄龙腾空，故也有人称之为“黄龙”。 一氧化氮会使人的中枢神经受损，引起痉挛和麻痹。二氧化氮是一种刺激性气体，其毒性是一氧化氮的4-5倍，可直接进入肺部，削弱肺功能，损害肺组织，引起肺水肿和持续性、阻塞性支气管炎，降低机体对传染性细菌的抵抗能力。二氧化氮被吸收后变为硝酸与血红蛋白结合变性血红蛋白，可降低血液输送氧气的能力，同时对心、肝、肾和造血器官也有影响。
影响大气污染物扩散的热力因素 热力因子主要是指大气的温度层结和大气稳定度。 温度层结是指崔埤球表面上方大气的温度随髙度变化的情况，即在垂直方向上的气温分布。气温购垂直分布抉定着大气的稳定度，而大气稳定程度又影响着湍流的强度，因而温度 -层结与大气污染程度有着紧密的关系。 2,2.2.1大气边界层的温度场 为了推述气温垂直分布的特点，经常运用气温垂直递减率这个概念。气温（T)随高度(Z)的升高而條低的快慢用每上升单位高度（100m)的降低值即气温垂直递减率y = —dT/dZ 表不。 通常气温垂直递减率y平均为0.65°c/100m，气温随高度的升高而降低时y>o，气温随温度度的并高而增加时y<0,气温随高度的升高不变时r=0。 空气与外界无热量交换，但由于外界压力的变化使其被压缩或向外膨胀时所引起的温度变化称为气温的绝热变化。在绝热过程中.，空气内能的变化是由外力对空气做功，或空气以膨胀的形式反抗外力做功的结果，当空气上升时，由于周围气压的降低，使空气膨胀而降温。相反，空气下降时，由于气压的增加，使空气被压缩而增温。 干空气绝热上升单位距离时的温度降低值，称为干空气的绝热垂直递减率，简称干绝热直减率，通常以—表示。T;为干空气团的温度，据计算，其值约为1°C/ 100m,也就是说，干空气在绝热上升中，每上升100m，温度约降低1°C。相反，在绝热下降时， 与y (气温垂直递减率）是截然不同的。是干空气每下降100m，温度约升高1°0。必须注意：y d 在绝热升降过程中本身的变温率，它近似为常数。而y表示周围大气的温度随高度的分布状况，它可以有不同的数值，既可大于7d,也可以等于或小于 饱和湿空气绝热上升单位距离时的温度降低值，称为湿空气温度的绝热垂直递减率，简称湿绝表示。未饱和湿空气的绝热垂直递减率与干绝热垂直递减率相热直减率，通常以y m 同。但是，当它绝热上升到使湿空气达到饱和后，水汽就要发生凝结并释放出潜热。反之，饱和的湿空气绝热下降，水汽凝结物就要蒸发而消耗热量，因此，湿绝热直减率总比干绝热直减率要小，而且也是一个变化的数值，通常在0.4 ?0.7°C/100m之间。 2. 2. 2. 2大气稳定度 大气稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程度，即大气是否易于发生对流。它与气温垂直递减 密切相关。 率y和干绝热递减率y d 任何物体都具有三种不同的状态稳萣平衡、不稳定乎If和中性平衡。取大气中某一高度上的一团空气，假如它受到了某种外力的作用产生了向上或向下的运动，那么就会出现上述三种状态。如果它移动以后逐渐减速，并有返回原来髙度的趋势，这时的大气是稳定的；如果它一离开原位就加速地向前运动，这时大气是不稳定的；如果将它推到某一高度以后，它既不加速也不减速，这时的大气是处于中性平衡状态。当一团空气在大气中上升时，它受到周围大气的压力逐
空气污染空气污染，又称为大气污染，按照国际标准化组织（ISO）的定义，空气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人类的舒适、健康和福利或环境的现象。 大气污染源就是大气污染物的来源，主要有以下几个： （1）工业：工业生产是大气污染的一个重要来源。工业生产排放到大气中的污染工业大气污染 物种类繁多，有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等。其中有的是烟尘，有的是气体。 （2）生活炉灶与采暖锅炉：城市中大量民用生活炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭，煤炭在燃烧过程中要释放大量的灰尘、二氧化硫、一氧化碳、等有害物质污染大气。特别是在冬季采暖时，往往使污染地区烟雾弥漫，呛得人咳嗽，这也是一种不容忽视的污染源。 （3）交通运输：汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具，它们烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车，量大而集中，尾气所排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官，对城市的空气污染很严重，成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等，前三种物质危害性很大。 （4）森林火灾产生的烟雾。 大气污染的类型
大气污染的类型很多，已经发现有危害的达100多种，大气污染物根据化学物理性质的不同可分为： （1）还原型污染：常发生在以使用煤炭和石油为主的地区，主要污染物有二氧化硫、一氧化碳和颗粒物 （2）氧化型污染：汽车尾气污染及其产生的光化学污染 （3）石油型污染：主要来自于汽车排放、石油冶炼及石油化工厂的排放，包括二氧化氮、烯烃、链烷、醇等 （4）其他特殊污染：主要是从各类工业企业排出的各种化学物质 空气污染物的种类 一氧化碳：是一种无色、无味、无臭的易燃有毒气体，是含碳燃料不完全燃烧的产物，在高海拔城市或寒冷的环境中，一氧化碳污染问题比较突出。 [1] 氮氧化物：主要是指一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）两种，它们大部分来源于矿物燃料的高温燃烧过程。一氧化氮相对无害。，但它迅速被空气中的臭氧氧化，黑心化为二氧化氮。燃烧含氮燃料（如煤）和含氮化学制品也可以直接释放二氧化氮。一般来说机动排放是城市氮氧化物主要来源之一。 臭氧：是光化学烟雾的代表臭氧性污染物，主要由空气中的氮氧化物和碳氢化合物在强烈阳光照射下，经过一系列复杂的大气化学反应而形成和富集。虽然在高空平流层的臭氧对地球生物具有重要防辐射保护作用，但城市低空的臭氧却是一种非常有害的污染物。[1] 碳氢化合物：自然界中的碳氢化合物主要由生物的分解作用而产生，[2]?如甲烷、乙烯等。甲烷的结构稳定，不会引起光化学污染的危害，但乙烯的
数理统计课程作业报告 题目：市主要空气污染物相关性分析 课程：数理统计 学院：物流工程院 专业：物流工程专业 姓名：原上草 学号： 8 2015年 12月 20 日
目录 一、研究背景 (4) 二、污染物各月数据特征分析 (4) 三、与空气质量比较分析 (6) 四、多元线性回归模型 (7) 4.1 PM2.5浓度相关性分析 (7) 4.2建立模型 (8) 4.3求解模型 (8) 4.4残差分析 (9) 4.5模型预测 (9) 五、总结 (10) 参考文献 (11) 附件程序 (12)
摘要 本文选取了2014年 12 月至 2015年11月期间市主要空气污染物浓度数据，首先分析了市各个月空气中 PM2.5、PM10、CO 、SO2和NO2的污染物浓度数据的特征值 , 探讨了空气污染物浓度的时间变规律 ；然后对比了市和市AQI 指标，分析空气污染物的空间变化规律；最后采用MATLAB 软件分析了PM2.5与其它主要空气污染物之间的相关性得到了350.39*143.99*20.032*30.16*4y x x x x =-+++-的多元线性回归模型，用12月份的数据进行预测PM2.5浓度与真实值比较，结果表明该模型能较好的拟合PM2.5与其它污染物间相关性。 关键词:多元线性回归；特征分析；空气污染物；相关性
一、研究背景 随着城市社会经济快速发展、资源能源消耗和污染物排放总量的增长，城市的空气污染问题越来越突出，长期积累的环境风险开始出现。在 2 0 1 2 年 2月，国家出台了新版《环境空气质量标准》（GB3095—2012)，调整了部分污染物浓度限值，并增设PM2.5和O3浓度限值，对环境监测环境管理和环境评价提出了新的要求。城市环境空气质量的好坏与气象条件密切相关，研究和解决空气质量问题，通过分析各污染物浓度之间相关性，才可能准确掌握城市大气污染规律，对改善城市空气质量、提高人民健康水平有重要意义。本文重点分析了市PM2.5浓度与其他主要空气污染物浓度的相关性。 二、污染物数据特征分析 市属北温带大陆性季风气候，冷暖适中、四季分明，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗日照长，冬季寒冷少雪。四季分明的特点在污染物的时空分布上也是表现的十分明显。本文对市最近12个月空气中PM2.5、PM10、CO、SO2和NO2的污染物浓度特征值进行分析，主要污染物的变化情况如下所示： 表一：PM2.5浓度特征值 表二：PM10浓度特征值 表三：CO浓度特征值
造成我国大气污染严重的主要原因大气污染的原因 气体污染物在大气中平均停留时间少至几分钟，多至几十年、百余年。大气污染物一般 分为两类：一级(原生)污染物，即由污染源直接排入大气的；二级(次生)污染物，是由一级污染物在大气中进行热或光化学反应后的产物。后者往往危害性更大。大气污染主要来源于 人类生活及生产活动，大气的人为污染源主要有三种。 (1) 生活污染源人们由于烧饭、取暖、沐浴等生活上的需要，如炉灶、锅炉等燃烧化石燃料，而向大气排放的煤烟和S02等，具有量大、分布广、排放高度低等特点，其危害性不容忽视。 (2) 工业污染源包括火力发电厂、钢铁厂、水泥厂和化工厂等耗能较多企业燃料燃烧 排放的污染物，各生产过程中的排气(如炼焦厂向大气排放H2S、酚、苯、烃类等有毒物质； 各类化工厂向大气排放具有刺激性、腐蚀性、异味性或恶臭的有机和无机气体；化纤厂排放的H2S、NH3、CS2、甲醇、丙酮等)以及生产过程中排放的各种矿物和金属粉尘。 (3) 交通运输污染源由飞机、船舶、汽车等交通工具(移动源)排放的尾气。在一些发 达国家，汽车排放气己构成大气污染的主要污染源。 人为排放的大气污染物有数十种之多，量多危害也较大的主要大气污染物有以下五种。 (1) 颗粒物质颗粒物质的来源可分为天然来源和人为来源，而以人为来源为主。人为 来源主要是燃料燃烧过程中形成的煤烟、飞灰等，各种工业过程排放的原料或产品微粒，汽车排放的含铅化合物，以及化石燃料燃烧排放的S02在一定条件下转化为硫酸盐等。天然 来源，如风起尘埃，海浪溅出的浪沫，火山灰，森林火灾的燃烧物，宇宙陨星尘以及植物的 花粉等。颗粒物质是重要的大气污染物，大气中的一些有毒物质绝大部分都存在于颗粒物质中，对人及动植物的危害很大。 (2) 硫氧化物SOx 大气中的硫氧化物主要是S02，还有小部分S03。主要来自发电 厂和供热厂中含硫化石燃料(其中80%是煤)的燃烧，其次是冶炼厂、硫酸厂的排放气，有机物的分解和燃烧，海洋及火山活动等。SO2不但对人的呼吸道有强烈的刺激性，它对植物还会产生漂白的斑点、抑制生长、损害叶片和降低产量。当空气中有微粒物质共存时，其危害可增大3~4倍(如前述的伦敦烟雾就是例证 )。SOx许多不良作用是由于SOx与水作用生成的硫酸造成的。硫酸和硝酸的酸雨己严重危害我国和世界许多地区，成为举世瞩目的三大全球 性公害之一。 (3) 氮氧化物NOx 氮氧化物的种类很多，造成大气污染的主要是NO和NO2等。 现在，每年向大气排放NOx几千万吨。NO会刺激呼吸系统，还能与血红素结合成亚硝基血红素而使人中毒。NO2能严重刺激呼吸系统，并能使血红素硝基化，危害比NO的更大。另
大气污染物扩散的影响因素探究 地形地势对大气污染物的扩散和浓度分布有重要影响，下面是小编搜集整理的一篇探究大气污染物扩散影响因素的论文范文，供大家阅读了解。 1大气污染物扩散影响因素辨析 污染物从污染源排放到大气中，只是一系列复杂过程的开始，污染物在大气中的迁移、扩散是这些复杂过程的重要方面。这些过程都是发生在大气中，大气的性状在很大程度上影响污染物的时空分布。实践证明，风向、风速、大气稳定度、温度的空间差异、地面粗糙度、雨和雾等，是影响大气污染的主要因素。 污染物在大气中的扩散与过境风、湍流和温度梯度密切相关，过境风可使污染物向下风向迁移和扩散，湍流可使污染物向各方向扩散，温度梯度可使污染物发生质量扩散，风和湍流在污染物迁移过程中起主导作用。 根据湍流形成的原因可分为两种湍流，一种是动力湍流，它起因于有规律水平运动的气流遇到起伏不平的地形扰动所产生，它们主要取决于风速梯度和地面粗糙等;另一种是热力湍流，它起因于地表面温度与地表面附近的温度不均一，近地面部分空气受热膨胀而上升，随之上面的冷空气下降，从而形成垂直运动。湍流具极强的扩散能力，它比分子扩散快105-106倍，湍流越剧烈，污染物的扩散速度就越快，污染物浓度就越接近区域平均水平。 降水能有效地吸收、淋洗空气中的各种污染物;雾像一顶盖子，
虽然能稀释部分酸性污染物，却会使空气污染状况短时间内加剧。 地形地势对大气污染物的扩散和浓度分布有重要影响。山区地形、海陆界面、大中城市等复杂地形均对大气污染物扩散产生影响。 城市建筑密集，高度参差不齐，因此城市下垫面有较大的粗糙度，对风向、风速影响很大，一般说城市风速小于郊区，但由于有较大的粗糙度，城市上空的动力湍流明显大于郊区。 2各因素对大气污染物扩散的影响 2.1城市“热岛效应”.城市“热岛效应”的影响效果与城市规模有关。一般大城市中心区域与周围乡村温差可达7℃以上，而中等城市可达5℃左右。城市“热岛效应”对城市大气污染物扩散的主要影响体现在：加大了市中心区域空气扰动，其产生的热力湍流加速了该区域的污染物混合，同时在静小风情况下阻碍污染物向周边区域输送，使大气污染物更易于在城市中心区域聚集并滞留，所以一般城市中心区域大气污染物浓度较高。 2.2大气稳定度。大气稳定度对大气污染物扩散影响较大，大气稳定度从稳定到不稳定，决定了大气对污染物的扩散能力从难以扩散到有利于污染物扩散的过程。 2.3粗糙度。粗糙度对污染物扩散的影响分两方面：一是形成湍流，加快大气污染物混合，避免局部浓度过高现象发生;二是高层建筑容易形成类似过山气流的污染物闭塞区，使大气污染物在高层建筑背后避风区聚集并滞留，不容易向其它区域扩散。这也是大中城市中心区域大气污染物浓度一般高于周边地区的一个原因。
第三节大气中污染物的转化 污染物的转化：A无毒化合物B毒性更大的二次污染物 一、光化学反应基础 1、光化学反应过程 什么是光化学反应？ 初级过程： A + hνA* 次级过程 举例： HCl + hνH + Cl H + HCl H2 + Cl Cl + Cl Cl2 2、量子产率（不做介绍） 3、大气中重要吸光物质的光离解 （1）氧分子和氮分子的光离解 O2 + hνO + O N2 + hνN + N （2）臭氧的光离解 O3 + hνO + O2 （3）NO2的光离解 NO2 + hν N O + O （4）亚硝酸和硝酸的光离解 HNO2 + hνHO + NO HNO2 + hνH + NO2
HNO3 + hνHO + NO2 （5）二氧化硫对光的吸收 SO2 + hνSO2* （6）甲醛的光离解 H2CO + hνH + HCO H2CO + hνH2 + CO （7）卤代烃的光离解 CH3X + hνCH3 + X 二、大气中重要自由基的来源 1、大气中HO和HO2自由基的浓度 2、大气中HO和HO2自由基的来源 HO来源一：O3 + hνO + O2 O + H2O 2HO HO来源二： HNO2 + hνHO + NO H2O2 + hν2HO HO2的来源： H2CO + hνH + HCO H + O2 + M HO2 + M HCO + O2HO2 + CO 五、氮氧化物的转化 教学目的与要求： (1)掌握大气中氮氧化合物的光化学反应； (2)掌握大气中碳氢化合物的光化学反应； (3)了解大气中氮氧化合物和碳氢化合物的来源。教学重点、难点： a)掌握大气中氮氧化合物的光化学反应；
某市几种主要大气污染物浓度时间变化特 征及其与气象因子的关系 某市位于A高原东北侧，黄河河谷之中，四周群山环绕，是我国建国后首批重点建设的工业城市之一。特殊的山谷地形、不利的气象条件、以重工业和石化工业为主体的产业结构等诸多因素的影响下，使某市成为我国大气污染较严重的城市之一。本文通过对某市大气污染监测数据及相关气象资料的统计处理，分析了某市几种主要大气污染物浓度的时空变化以及污染物浓度与气象因子的关系。主要结论如下： (1)某市主要污染物浓度近30年来呈波动下降趋势，且2001年以后下降幅度显著增加。 (2)一年当中SO2、NO2、PM10月均浓度峰值主要集中在11月、月12和1月，整体而言，三种污染物季节变化均值整体呈“冬高夏低”的变化特点，即冬季污染最严重，夏季空气质量最好。一年四季中，三种污染物浓度按冬>春>秋>夏的顺序排列。。此外，春季沙尘天气发生频繁，导致PM10在3、4月出现次高峰。 (3)SO2、NO2、PM10日平浓度与同期的气温、相对湿度、风速、总云量、水平能见度均呈负相关，与同期的气压均呈正相关，均通过显著性检验。具体到每个季节季节，三种污染物与六种地面气象要素之间的相关性不尽相同。 (4)某市月均逆温频率和逆温层厚度年内变化趋势均与污染物浓度年内变化趋势基本一致，表现出冬季频率高、厚度大，夏季频率低、厚度小。在考虑等温层和不考虑等温层两种情况下，逆温层厚度均与同期SO2、NO2、PM10浓度之间呈显著的正相关，说明逆温层厚度可以作为某市空气污染预报的重要指标之一。 (5)月平均最大混合层厚度的年变化特征呈单周期型，12月最低，4月最高。污染最严重的11、12和1月的月均最大混合层厚度最低，出现在1000m以下的频率也最高。SO2、NO2、PM10日平均浓度与同期最大混合层厚度之间呈显著的负相关，说明混合层厚度是影响某市市空气污染的重要因素。 关键词：大气污染物、气象因子、变化特征、相关分析
各类大气污染物的危害 一、硫氧化物污染及危害 硫氧化物，主要是SO?，它是目前大气污染物中数量较大，影响面较广的一种气态污染物。世界范围内出现的大气污染事件几乎都与SO?有关。 大气中SO?的来源很广，几乎所有的工业企业都可能产生，主要是燃烧含硫的化石燃料（煤、石油）时产生的。一吨煤中含有5-50千克硫，一吨石油中含5-30千克硫，这些燃料经燃烧都能排出大量的SO?，占所有排放SO?总量的96％。火电厂是SO?的主要污染源，每燃烧一吨1％含硫量的煤，约排放SO?18千克。据统计1997年中国工业部门SO?排放量为1852万吨，其中火电厂（原电力部6MW及以上机组）排出的SO?约占全国工业部门SO?排放量的38％。除此之外，有色金属冶炼、硫酸制造、炼油等过程，也排放大量的SO?。 排到大气中的，在太阳的紫外线照射和某些粉尘颗粒的催化作用下，经过一系列的光化学反应，变成三氧化硫，当它们和空气中的水蒸气相遇，就变成了硫酸，随雨水降落形成了酸雨。 “酸雨”（Acid Rain）通常指PH值低于5.6的降水。正常情况下，由于空气中的二氧化碳溶于降水，形成稀碳酸，降水应该是微酸性的，但由于大气中其他酸性物质的存在，使降水的PH值降低。降水包括雨、雪、霜、雹、露雾等，这些统称为“湿沉降”。此外，大气中的酸性物质还可以通过“干沉降”形式转移至陆地。目前，人们把酸雨和酸沉降两个概念已经等同起来。 酸雨现象是英国化学家R.A.史密斯于1852年在曼彻斯特地区分析雨水时首先发现的。时隔一个世纪以后，酸雨现象才在全球范围内逐步受到人们的重视。20世纪70年代初，酸雨的危害或许仅是局部地区性问题，然而，20世纪70年代中期以来，酸雨已经在北半球广泛出现，迅速发展成为当代全球性的主要环境问题之一。酸雨污染可以发生在SO?排放地的500-2000KM范围内，酸雨的长距离传输会造成典型的广域污染问题。在西欧、北欧、美国东北部以及加拿大等广大区域，酸雨已成为大气污染的重要特征，美国东部雨水的PH值为4.25-4.5，酸雨污染最严重。在日本和我国，酸雨污染的面积日益扩大，PH值有逐步下降的趋势，与欧美的污染状况不断接近。目前我国已成为世界上继欧洲、北美之后的第三大酸雨区。 我国对酸雨的研究和监测起步较晚。1979年开始在上海、北京、南京、重庆、贵阳等地开展对降水化学成分的监测。1981年，全国开展了酸雨的普查，测量的结果表明，全国有20个省、市、自治区不同程度地出现酸雨，占普查总数的。这一事实说明，酸雨已经成为我国日益严重的区域性环境污染问题，地区遍及西南、中南和东南等行政区，并有由北向南逐渐加重的倾向，最严重的是江南地区。长江以南的苏州、广州、贵阳等城市，降水的PH值曾经低于4.0，其中最低值为3.1。近年来，酸雨出现的频率有所增加，涉及的范围也不断扩大，市区及绝大部分郊区都降过酸雨，降水的最低PH值为3.92。20世纪80年代中期以来，我国酸雨污染状况有进一步恶化的趋势，某些地区的降水PH下降到4.3。1998年的监测表明，酸雨区已占全国国土面积的52.8％左右。中国酸雨有明显的区域性，特别是经济特区酸雨活动频繁，范围大、酸度高。我国酸雨中心区长沙、贵阳、重庆首要污染物一直为SO?，济南、青岛在采暖期首要污染物为SO?。例如重庆酸雨的PH值达3.1，1984年测定广州市酸雨的PH值最低为3.69。国外酸雨的酸度多为4.0-5.5。
污染物扩散与各种气象的关系 污染物从污染源排放到大气中,只就是一系列复杂过程的开始,污染物在大气中的迁移、扩散就是这些复杂过程的重要方面。大气污染物在迁移、扩散过程中对生态环境产生影响与危害。因此,大气污染物的迁移、扩散规律为人们所关注。 一、影响大气污染的气象因子 大气污染物的行为都就是发生在千变万化的大气中,大气的性状在很大程度上影响污染物的时空分布,世界上一些著名大气污染事件都就是在特定气象条件下发生的。影响大气污染的气象因素最重要的就是流场与温度层结。 (一)风与大气湍流的影响 污染物在大气中的扩散取决于三个因素。风可使污染物向下风向扩散,湍流可使污染物向各方向扩散,浓度梯度可使污染物发生质量扩散,其中风与湍流起主导作用。湍流具有极强的扩散能力,它比分子扩散快105～10６倍,风速越大,湍流越强,污染物的扩散速度就越快,污染物浓度就越低。在自由大气中的乱流及其效应通常极微弱,污染物很少到达这里。 根据湍流形成的原因可分为两种湍流,一种就是动力湍流,它起因于有规律水平运动的气流遇到起伏不平的地形扰动所产生,它们主要取决于风速梯度与地面粗糙等;另一种就是热力湍流,它起因于地表面温度与地表面附近的温度不均一,近地面空气受热膨胀而上升,随之上面的冷空气下降,从而形成垂直运动。它们有时以动力湍流为主,有时动力湍流与热力湍流共存,且主次难分。这些都就是使大气中污染物迁移的主要原因。 (二)温度层结与大气稳定度 1. 大气温度层结 由于地球旋转作用以及距地面不同高度的各层次大气对太阳辐射吸收程度上的差异,使得描述大气状态的温度、密度等气象要素在垂直方向上呈不均匀的分布。人们通常把静大气的温度与密度在垂直方向
石化行业主要特征污染物大气环境质量标准探讨 1 引言 大气环境质量标准是对大气中污染物或其他物质的最大容许浓度所作的规定。大气环境质量标准是环境管理、环境评价的重要依据。在我国，目前常用的大气环境质量标准是《环境空气质量标准》（GB3095-2012），其中规定了二氧化硫等6项基本污染物的浓度限值以及总悬浮颗粒物等4项其他污染物的浓度限值；并以附录的形式给出了镉等5项污染物的参考浓度限值[1]。 但是，大气环境中的污染物种类繁多，仅《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中就列出了33种常见的大气污染物[2]。在环境评价——特别是石化行业环境评价中，经常遇到项目排放的特征污染物不在《环境空气质量标准》（GB3095-2012）规定之列的情况，其中有些特征污染物对人体健康和环境空气有显著的危害和影响。显然，这些特征污染物也应该是环境管理和环境评价工作的重点。因此，在环境评价阶段如何选择适当的标准进行大气环境质量的评价就显得尤为重要。 本文结合作者工作实践，总结和梳理了对大气环境质量标准选取方法进行了系统的；并以石化行业为例，给出该行业主要大气特征污染物的建议环境质量标准，供广大环境评价和环境管理工作者借鉴。 2 大气环境质量标准选取的方法 在选取大气环境质量标准时，通常遵循的原则是：有地方标准的应优先执行地方标准；没有地方标准的执行《环境空气质量标准》（GB3095-2012）[3]。 而对于地方标准或GB3095中未包含的污染物，一般根据其他标准和规定确定其执行标准，方法不一而足。通常的做法有： （1）参照《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）[4]中的居住区大气中有害物质的最高容许浓度的一次浓度限值； （2）参照国外大气环境或居住区有关标准； （3）参照《室内空气质量标准》（GB/T18883-2002）[5]；1996）[2]、《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）[6]等大气污染物排放标准中的无组织排放监控限值；（5）参照上述标准的解释或编制说明；（6）根据国内外车间卫生标准或工业场所有害因素职业接触限值计算。 另外，我国大气环境质量标准中，将浓度限值的平均时间分为1小时平均、24小时平均和年平均3类。有的污染物，某平均时间对应的浓度限值未作规定，必要时可按1小时浓度：24小时浓度：年平均浓度=1：0.33：0.12的比例关系计