經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展視角下的空氣污染問題研究

王嬌嬌　趙靜敏　左克文

[摘要]文章針對徐州市空氣污染問題進(jìn)行研究，對原有的點(diǎn)源連續(xù)排放擴(kuò)散模型和高斯擴(kuò)散模型進(jìn)行改進(jìn)，選取徐州的某一工廠煙囪廢氣排放進(jìn)行研究，分析污染源擴(kuò)散模式，以多污染源擴(kuò)散模型為基礎(chǔ)，建立偏微分方程組，運(yùn)用Matlab對濃度分布函數(shù)進(jìn)行求解，可以得到污染源方圓51千米處污染濃度分布以及任意一點(diǎn)的濃度值。這一結(jié)論對徐州市空氣污染防控有重要意義，為徐州市的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供合理化建議。

[關(guān)鍵詞]偏微分方程；點(diǎn)源連續(xù)排放擴(kuò)散模型；改進(jìn)的高斯擴(kuò)散模型；產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級

[DOI]10.13939/i.cnki.zgsc.2018.20.037

1 引言

2014年3月，國務(wù)院總理李克強(qiáng)在十二屆全國人大二次會議上宣布，“我們要像對貧困宣戰(zhàn)一樣，堅(jiān)決向污染宣戰(zhàn)?！贝撕?，中國采取了有效的行動，進(jìn)行空氣污染治理。今年1月中國環(huán)保部公布的數(shù)據(jù)顯示，在中國的338個地級以上城市，PM2.5的濃度同比減少了6.5%。隨著城市化的不斷建設(shè)和人民生活的不斷改善，人們希望有一個好的生態(tài)環(huán)境，因此，空氣污染研究顯得尤為重要。徐州為積極響應(yīng)全國的空氣污染治理號召，開始實(shí)施產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級來降低空氣污染，發(fā)展低排放產(chǎn)業(yè)。

2 大氣環(huán)境下點(diǎn)源連續(xù)排放擴(kuò)散模型

2.1 邊界條件確定

2.2 擴(kuò)散系數(shù)的確定

3 大氣環(huán)境下線源擴(kuò)散模型

4 大氣環(huán)境下面源擴(kuò)散模型

求解面源污染物對預(yù)測點(diǎn)的影響，將面源劃分為若干個面單元，求解每個面單元對預(yù)測點(diǎn)的影響。取邊長為0.5km和1.Okm兩種小方格，則每一個小方格的源強(qiáng)即方格內(nèi)所有小點(diǎn)源和線源源強(qiáng)的總和。

5 改進(jìn)的高斯擴(kuò)散模型

對于上述形式的非齊次拋物型方程，要求的解析解異常煩瑣，而且MATLAB的PDE工具箱中的擴(kuò)散條件不足，使求解困難，因此在一次脈沖模型中作三點(diǎn)假設(shè)。

（1） 假設(shè)污染源在極短的時間內(nèi)釋放出Q克的污染物，不考慮其他擴(kuò)散因素。

（2） 擴(kuò)散僅僅由于梯度所引起的，假設(shè)空氣對于污染物沒有吸收。

（3） 假設(shè)在第一時刻傳播到R1所在圓，第二時刻傳播到R2所在圓，第三時刻傳播到R3所在圓。

根據(jù)以上假設(shè)，得出結(jié)論，在考慮僅由梯度所造成的穩(wěn)定污染源的排放，其空間內(nèi)任意一點(diǎn)的濃度是不變的。

根據(jù)對簡單煙留擴(kuò)散問題的研究，知道在穩(wěn)定排放源，僅有濃度差所造成的擴(kuò)散中，空間內(nèi)任意一點(diǎn)的濃度是不變的。基于此，對定常連續(xù)點(diǎn)源，做出如下假設(shè)：

（1） 流動式穩(wěn)定的，且占主導(dǎo)方向；

（2） 污染源在大氣中只有物理作用，沒有發(fā)生化學(xué)和生物變化；

（3） 在所要檢測的范圍內(nèi)沒有其他同類污染源。

6 可持續(xù)發(fā)展的空氣污染防控研究

7 結(jié)論

本文對原有的空氣擴(kuò)散模型進(jìn)行研究，對點(diǎn)源連續(xù)排放擴(kuò)散模型和高斯模型進(jìn)行改進(jìn)。以多污染源的擴(kuò)散模型作為基礎(chǔ)，以徐州市某工廠的廢氣擴(kuò)散為例，運(yùn)用Matlab軟件繪制出污染源方圓51公里處的污染濃度。多污染源的擴(kuò)散模型，修正后的空氣污染擴(kuò)散模型可適用于大多數(shù)氣體擴(kuò)散的研究問題。對空氣污染的研究有助于促進(jìn)徐州市的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，政府應(yīng)大力扶持和發(fā)展高附加值、低能耗、低排放產(chǎn)業(yè)的同時對徐州市的空氣污染采取相關(guān)防控措施。

[基金項(xiàng)目]江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：201711998063X）。

[作者簡介]王嬌嬌（1996—），女，江蘇淮安人，研究方向：數(shù)量統(tǒng)計(jì)學(xué)；趙靜敏（1971—），女，江蘇徐州人，徐州工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)學(xué)院副教授，研究方向：金融發(fā)展與國際貿(mào)易；左克文（1997—），男，江蘇鹽城人，研究方向：高效信息流整合開發(fā)。