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光化学烟雾的形成机制及其防治措施

作　者: 靳卫齐
导　师: 邓顺熙
学　校: 长安大学
专　业: 环境工程
关键词: 光化学烟雾 机动车尾气排放 数值模拟 EKMA
分类号: X515
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


光化学烟雾是指对流层大气中氮氧化物和非甲烷碳氢化合物等在紫外光照射下发生光化学反应,生成的O3累积污染和PAN、HNO3等二次污染物形成的混合污染。本文分析总结了我国城市大气中发生光化学烟雾污染的形成条件、污染现状和发展趋势。然后利用描述光化学现象的反应动力学方程组进行了数值求解,并模拟了光化学烟雾的形成过程。之后,进一步分析了不同初始污染物浓度条件下,光化学烟雾及其参与反应的各类污染物浓度时间变化特征。然后总结出光化学烟雾污染的防治措施。最后,利用简化光化学动力学模型计算绘制了机动车排放特征污染物NOX和NMHC的城市光化学烟雾EKMA臭氧和PAN生成等浓度曲线。根据EKMA曲线,提出了不同污染型城市光化学烟雾污染防治措施。本论文主要研究成果如下:1.分析了城市光化学烟雾的形成条件及判定方法,提出光化学烟雾污染程度评价指标,用NOX/SO2的比值分析指出我国城市大气污染的特征是正处于煤烟型向机动车尾气污染型(光化学烟雾型)的转化阶段。2.基于简化的光化学反应动力学模型,用MATLAB数值计算工具,结合隐式Runge-Kutta法对光化学烟雾形成的动力学过程进行了数值模拟。并在不同初始浓度条件下,分析了光化学烟雾形成的动力学演变过程,数值分析发现:在浓度NMHC/NOX比值较低的情况下,当NOX初始浓度不变,NMHC增加时,有利于O3和PAN的形成;当NMHC初始浓度保持不变,增大NOX浓度,也有利于O3和PAN的形成;但臭氧浓度最大值出现的时间有延后的趋势;当NOX和NMHC初始浓度均增加时,O3和PAN的生成量均迅速增加,而且臭氧浓度最大值出现的时间推后。通过对CO的模拟,得出CO的生成量与NOx和NMHC的初始浓度有关,成正比关系,但不是简单的线性关系。3.利用简化模型绘制了城市光化学烟雾EKMA臭氧和PAN生成等浓度曲线,分析指出不同的NMHC/NOX比值与生成O3和PAN浓度最大值和生成速度之间不是简单的线性关系;用EKMA曲线图中的脊线,将城市光化学烟雾污染分为A点污染型和B点污染型两类,提出了不同污染型城市光化学烟雾污染防治措施。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 我国大气污染的来源  9
  1.2 光化学烟雾的概念  9-10
  1.3 光化学烟雾的危害  10-11
    1.3.1 光化学烟雾对人体的危害  10
    1.3.2 光化学烟雾对植物、农作物的影响  10-11
    1.3.3 光化学烟雾的其他影响  11
  1.4 最早的光化学烟雾  11-12
  1.5 我国的光化学污染问题  12
  1.6 国内外研究现状  12-18
    1.6.1 国外研究现状  13-15
    1.6.2 国内研究现状  15-18
  1.7 本论文的主要内容  18-19
第二章 城市光化学烟雾的形成条件、判定及污染特征  19-25
  2.1 光化学烟雾污染指标  19
  2.2 城市光化学烟雾的形成条件  19-21
  2.3 光化学烟雾生成的判定  21-22
  2.4 城市光化学烟雾污染特征  22-24
    2.4.1 城市大气污染处于转型期  22-23
    2.4.2 城市光化学污染物输送现象  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章 光化学烟雾的形成机理及数值模拟  25-52
  3.1 光化学烟雾的化学特征  25-26
  3.2 城市光化学烟雾形成的反应机制  26-30
  3.3 机动车排放的主要污染物及其光化学反应  30-39
    3.3.1 机动车排放的主要污染物  30-31
    3.3.2 主要污染物的光化学反应  31-39
  3.4 光化学烟雾的数值模拟  39-50
    3.4.1 光化学烟雾形成的动力学模型  40-43
    3.4.2 初值条件的确定  43-44
    3.4.3 动力学模型的数值解  44-50
  3.5 本章小结  50-52
第四章 城市光化学烟雾的防治对策  52-64
  4.1 控制污染源  52-56
    4.1.1 新车控制技术  53-54
    4.1.2 在用户车控制技术  54-55
    4.1.3 车用燃料改进和燃料替代技术  55
    4.1.4 改善运行工况  55-56
  4.2 加强03监测  56
  4.3 制定区域总量控制方案  56-62
    4.3.1 EKMA 曲线  56-60
    4.3.2 与理论计算的对比  60-61
    4.3.3 EKMA 曲线分析不同污染型城市光化学烟雾防治措施  61-62
  4.4 本章小结  62-64
第五章 结论及建议  64-66
  5.1 论文结论  64-65
  5.2 存在的问题及建议  65-66
参考文献  66-70
致谢  70

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 大气污染及其防治 > 光化学烟雾
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