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1、节能减排摘耍随着社会经济的快速发展，随之也带來了各种各样的环境问题。在工业革命之后，佢界 各国特别是西方国家经济的快速发展是以大最消耗能源资源为代价的，并且造成了生态环境 的tl益恶化。怎样实现人与自然的和谐发展成为21吐纪的新课题。下面，我们针对我国各 城市的大气环境问题，根据具体的数据，建立适当的数学模型，对各城市的环境作岀了定量 的评价，并口在假设没有节能减排的政策下，对各城市大气环境的发展趋势作出了预测。通 过模型，准确的分析讨论了节能减排对改善大气环境所起的作用，并对下一步节能减排的实 施提出了合理的建议。对于问题一：对各大城市的大气质量进行综合评价，并对各地区大气污染情况进行分析
2、比较。我们根据中华人民共和国国家环境保护标准，通过计算各个城市的环境空气质量 指数AQI,对个大城市的大气质量进行了比较准确的综合评价，并根据AQI的值进行大气 污染情况的分析，得岀了海口为全国城市中空气质量最好，兰州为空气质量最差的较合理的 结果。对于问题二：在不采収节能减排的前提下，通过对实施节能减排以前的数据进行分析, 画出了其达标比例与时间之间的散点图。根据观察我们发现杂2005年和2007年两年的时间 点上，达标比例出现了跳跃性的上升，为了达到更好的预测的目的，我们利用干预分析模型, 对大气环境的发展趋势进行了较准确的分析和预测。一问题重述：环境保护是重大民生问题，随着社会对环境保护
3、的口益重视，人们越來越重 视环境的改善，工业革命以来，世界各国尤具是西方国家经济的飞速发展是以大 量消耗能源资源为代价的，并且造成了生态环境的日益恶化。节约能源资源，保护生态环境，已成为世界人民的广泛共识。我国从2007年8 月起，财政开始实施节能减排T-作，既是对人类社会发展规律认识的不断深 化，也是积极丿应对全球气候变化的迫切需耍。试根据我国近年污染物总量减排和大气环境相关数据，并结合经济发展情 况，根据附录中的数据，结合你们收集到的相关资料，建立数学模型，完成以下 问题：1、建立模型对全国各省会城市的大气环境质量做出定量的综合评价，并对 2012年各地区大气的污染状况进行分析比较。2、假
4、如不采取节能减排，依照过去儿年的主耍统计数据，对我国大气环境 的发展趋势做岀预测分析，3、建立模型分析讨论节能减排对大气环境质量改善所起作用。4、建立模型对节能减排实施前后各省会城市大气环境质量改善情况进行科 学分析。5、对下一步实施节能减排提出建议。二.模型假设 三.模型建立3. 1各城市大气质量的定量综合评价及污染程度分析比较 3.1.1大气质量的空气质量分数由中华人民共和国国家环境保护标准，我们可以通过计算出空气质量分指数 IAQI和空气质量指数AQI来对各个城市的大气质量进行定量综合评价。其中IAQI的计算 方法：污染物项目P的空气质量分指数按式（1）计算：IAQIP =IAQI打 I
5、AQIL镉-bplo(C, -BPL0) + IAQlL0(1)式中：IAQIfi污染物项目P的空气质量分指数cP 污染物项目P的质量浓度值BPHi表1中与Cp相近的污染物浓度限值的高位值BPI0农1中与Cp相近的污染物浓度相知的低位值IAQI印一表1中与BP应的空气质量分指数IAQII（）表1中与C”对应的空气质量分指数空气质量指数AQI按式（2）计算:AQI = maxIAQIyIAQI29.,IAQIn式中：IAQI空气质量分指数 n污染物项目3. 1. 2首要污染物及超标污染物的确定方法AQI大于50时，IAQI垠大的污染物为首要污染物。若IAQI为垠大的污染 物为两项或两项以上时，并
6、列为首要污染物。IAQI大于100的污染物为超标污染物。3.1.3大气质量的定量评价及污染程度分析比较1. 大气质量的定量评价：由公式(1)和公式(2)我们可以得到各城市从2007年到2010年各个城市的加权平均AQI,如下表1口萨宁明啮州阳海昌州沙春川津原州滨庆庄州阳都京汉肥南安京 碑 尔家 海拉南昆附福贵上南广长长银天太杭哈重石郑沈成南武合济西北AQI40.0999086849.2341552556.4228310560.0924200960.4752511460.6527397363.1676712365.991689567.0462100568. 7569.3417351669. 77
7、79908770.4621004673.0775342573.283013774.9676712375.6046575376.8731506876.9879452177.5728767178.4450228378.6434703278.8293150779.4418264883.2711415584.9475799185.6997260386.54493151IAQKS02)7.370776256 7.003105023 32.43141553 42.94009132 47.99050228 13.39105023 54.03945205 35.03780822 51.99141553 37.
8、514337942.42547945 31.03707763 42.31616438 53.00009132 60.54255708 39.52675799 45.19360731 50.708675848.7457534252.48694064 54.07771689 36.93707763 39. 07652968 44.04611872 21. 27908676 47. 66146119 45.81853881 34. 04146119IAQICN02)19.1618721527.1041095940.6894977255.9591324247.4744292246.9194063932
9、.4488584564.8550228349.1700913268. 7555. 2563926953. 1289954333.2417808253. 7506849326.3931506868.2703196364.1682648449.1646118747.0632420157.6210045744.830365365.0970319659.782648469.5561643835.3178082231.891324256.2184931569.32853881IAQI (颗粒物) 40.09990868 49.23415525 55.93378995 60.09242009 60.475
10、25114 59.90493151 63.16767123 65.3916895 67.04621005 60.03616438 69.34173516 69.77799087 70.46210046 73.07753425 73.2830137 74.96767123 75.60465753 76.87315068 76.98794521 77.57287671 78.44502283 78.64347032 78.82931507 79.4418264883. 2711415584. 94757991 85.69972603 86.54493151西宁88.5763470337.73643
11、83635.9317351688.57634703乌鲁木齐93.3272146171.0508675883.728310593.32721461AZ.州99.4212785454.7205479558. 8038812899.42127854山表I中的AQI的值我们可以知道，在2007年到2010年的时间里，海口的大气质量 在全国的各城市中是最好的，兰州的大气质竄在齐城市中是垠差的。这与海口作为一个海滨 城市，以旅游业为其支掠产业，少工业，推行生态农业建设息息相关。这些使得海口市的生 态环境得到了很好的保护，也使得其大气质量在全国是最好的。随着西部大开发政策的推行, 大型重工业工厂的进驻，在给
12、兰州市的经济带来飞速发展的同时，也带来了一系列的环境问 题。山于重工业废弃的大量排放，使得乌鲁木齐的大气中含有很多的污染物，其大气质量是 全国最差的城市。2. 大气污染程度分析比较山公式（1）可以得到齐城市的IAQI的值如表1,再根据首要污染物和超标污染的确 定方法，我们发现，各个城市的主要污染物中，颗粒物的IAQI的值普遍都明显大于二氧化 硫和二氧化氮的值。在污染最严重的兰州市，颗粒物儿卩可以到达超标准污染物。这就要求 在城市建设中应该更要注重绿化的问题，我们在建立更高的楼房的同时，更应该加强我们的 绿化带的建设。同时用同样的方法得到了各地区的分指数值，如表2华北东北华东华南西南西北67.0
13、010182687.7875190382.9657208177.6112633269. 3882191896. 7083105山表2可知在整个区域中，讥f北地区的空气污染最严重，华北地区的空气质量相对最好。3.2在不采取节能减排前提下，对全国城市空气质量的发展趋势的预测分析321根据题目所给的数据,我们可以得到2001年到2011年全国城市空 气质量达标比例与时间关系的散点图。如图1,由图中我们可以看到除了 2005 年，2007年比例有一个飞跃性的上升外，其他年份都呈直线上升。因此我们考 虑用一元线性回归的方法，在其中加上两项代表突发事件的参数项，根据公式对 空气质量的发展趋势作出了预测。1
14、. 一元线性凹归预测法是指成对的两个变量数据分布大体上呈直线趋势时，运用合适的参数估 计方法，求出一元线性回归模型，然后根据自变量与因变量Z间的关系，预测因 变量的趋势。由题意，我们假设年份为自变量X,空气质量达标比例为因变量Y, 并且考虑到偶然事件的影响，我们可以得到回归方程：y 胡+02X+0N+0N0, Y 2005X1, 丫为其他年份0, Y 2007XJ41, 丫为其他年份其中01，02,民，角为待定参数。将实际的值代入式（2）,并利用最小二乘法，得到参数的值。从而可以得到方程：Y=-5.1779e+003+2.6042X+15.3354 X3 +12.2604 X4,Figure
15、2并得到预测值，如表3go o o o O8 7 6 5 42)2002 20032004 20052006 2007 2008 2009 2010年份(x)20112001年份预测达标比例实际达标比 例残差残差的95%直信下 限200133. 043833.40. 3562-4. 2883200235.647934. 1-1.5479-6. 6355200338.252141. 73. 4479-0. 6798200440.856338.6-2. 2563-6. 3728200558.795860. 31. 5042-3.0108200661.462.41-3.9774200764. 004261. 5-2.5042-6. 5845200878. 868876.8-2.
