论文总字数：18944字

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中文摘要 I

Abstract II

1 绪论 1

1.1我国大气污染现状 1

1.2我国大气污染治理方法 2

1.3国内外测量空气悬浮物的方法 3

1.4本文的主要研究内容 5

1.5本章小结 5

2 空气悬浮物的分布与测量理论基础 6

2.1空气悬浮物 6

2.2空气悬浮物分布 6

2.3散射理论简介 7

2.4 Mie散射 8

2.5消光定律 11

2.6光透射法 12

2.7本章小结 13

3 空气悬浮物测量研究及数据处理 14

3.1对单一悬浮物粒子浓度进行测量模拟 14

3.2对具有尺寸分布尘粒进行测量模拟 19

3.3模拟分析结果 21

3.4本章小结 22

4 全文总结 23

参考文献 24

空气中单个悬浮物粒子光学特性的仿真研究

蒋正昇

,China

Abstract:With the development of social economy, the people’s demands for living standards are also getting higher and higher. Air quality is an important factor affecting people's living standards. Therefore, the measurement of airborne concentrations has become increasingly important in our lives. The measurement of airborne concentrations varies widely and can be divided into two major categories: non-sampling and sampling. With the rapid advancement of science and technology, the use of electro-optical techniques for concentration measurement in non-sampling methods has become more mature and efficient.Taking the current environmental pollution as the starting point of the research, the article analyzes in detail the current state of atmospheric environmental pollution in China and the existing methods of detection research and governance. Analyzes and compares the reasons caused by various pollution conditions and the advantages and disadvantages of each measurement method. Based on this, the computer simulation software matlab is used to simulate the concentration of airborne suspended substances under different parameters, mainly including atmospheric solid suspension. Particles are affected by parameters such as wavelength, shading ratio, particle size, etc. to obtain the optimal measurement angle and measurement method.

Key words: Non-sampling、Atmospheric Environment、matlab、Suspended particles

1 绪论

随着我国综合国力的提升，老百姓的生活质量也有着极大的提高，但是随着工业的发展以及在经济快速发展的初期人们对环境保护的不够重视，环境污染让我们的走可持续发展的道路变得艰巨。我国第二产业的快速发展主要受制于空气污染的日趋严重，已经成为了影响我国持续快速健康发展的绊脚石。目前，老百姓对生活品质的追求越来越高，而不健全、不健康的工业发展给老百姓带来的问题令人触目惊心，粉尘、酸雨、雾霾都让老百姓的健康受到了极大的挑战与威胁^[1]。为此，我们必须大力治理大气污染。

而空气悬浮污染物的治理是十分的繁琐的，必须从预防、监管、技术等队方面综合管理，以使得空气悬浮污染物得到有效的管控。

1.1我国大气污染现状

我国经济的快速发展和国内生产总值的快速提高，很大一部分原因是因为我国第二产业的快速发展，可是其也对大气环境造成了严重的污染，目前大气污染已然变成了一个全国性乃至世界性的话题。我国的中大型城市发生污染的几率远大于小城市与乡镇，不过目前空气污染也开始逐步向着小城市和乡镇迁移，大气污染的危害逐渐笼罩全国。通过有点资料调查显示，我国二氧化硫的排放量在世界名列前茅，二氧化碳排放量也是数一数二，在全球大气污染最严重的三十个城市总我国就占了二十个。我国在以严重的大气污染为代价换来第二产业和国民生产总值的快速发展。中国的燃煤量位处世界第一，进而释放到大气中的二氧化硫和空气悬浮污染物对环境造成了极其严重的破坏，再加上我国汽车的数量愈来愈多，使我国的环境变得更加的恶化。

1. 能源结构不合理

煤炭为我国主要的能源架构，我国的绝大部分电力都是通过燃烧煤炭生成的，造成煤烟状空气污染的重大灾难二氧化硫和粉尘，而其中国污染物排放量居世界第二的主要原因。据中国统计局的统计，二十一世纪初，废气中二氧化硫排放量为19.9万吨，其中工业原料为1162万吨，烟尘，包括工业粉尘1165万吨。烟尘排放212万吨，酸雨面积约占全国的30％。煤炭开采危害大气环境，使污染气体的排放量增加。采煤产生的废气主要是矿井瓦斯和滑坡自燃产生的气体。甲烷是矿井瓦斯的主要组成部分，是一种重要的温室气体，其造成温室效应影响为二氧化碳的21倍。据统计，中国每年排放甲烷70～90亿立方米，全世界甲烷的输出有30%来自于中国，只有5%可以得到有效的回收利用，其余的全部释放到空气中。煤矸石产出量十分的巨大，煤矿原煤产量所排出有害气体的15%～20%都是通过煤矸石的燃烧。据不完全统计，煤矸石山在我国有大约1500余座，堆积量达到了令人触目惊心的30亿吨，占地面积5000余亩。另据2000年的矿山危害调查结果显示， 秦岭淮河以北的干旱地的地域的1456座矸石山中，有489座发生过自燃，自燃率达33.6%_[2]。

1. 环保意识淡薄

治理大气污染所付出的代价往往比预防大气污染的代价大得多，因为人类赖以生存的环境就是大气，而在时间有限的条件下，往往人类对大气所造成的破环都是不可逆的。为促进经济的快速发展，只注重短期利益，缺乏长远发展规划的中央和地方政府在制订经济政策、产业政策及在城市规划建设时往往不考虑大气环境的承受度，这种以牺牲环境的代价而换来的经济快速发展模式，严重影响了我国可持续发展的前景。

1. 城市规划不科学

中国城市化进程的加快使城市规划落后，在超越城市发展进程的推动下越来越不合理。 大型重工业工厂离中心城市不远，导致企业污染大规模影响着城市的生态健康。一方面，许多工厂的排污水平仍然更不上时代的发展，在技术以及硬件方面得不到及时的提升，使得越来越多的二氧化硫气体进入大气中。

1. 缺乏对汽车尾气的完善管理

随着我国经济实力的告诉提升，老百姓的经济实力也越来越强，对生活水平的要求也就越来越高。我国的燃油机车的拥有量已经成为了一个骇人听闻的数字。同一时间，同时，机动车尾气污染日益严重。尽管中国已经实施了一系列措施，例如限制汽车数量，限制汽车单双号行驶，以控制汽车尾气对大气环境的影响，但是并不能从根本上有效的解决对汽车品牌汽车尾气的排放，没有对其进行系统性的管理。

1.2我国大气污染治理方法

1. 提高全民环保意识

让大气保护和如何防治大气污染的知识进入每家每户，提高老百姓的大气污染的意识，使老百姓了解环境保护的重要性，使老百姓保护大气的积极性得到有效的提高，每一位公民将自觉履行保护文明生态环境的义务。使其造成声势浩大的社会舆论，从而让不可再生资源和空气得到有效的保护^[3]。

1. 控制污染源

首先，加强大气检测，做好城市绿化。只有控制了污染源，我们才能从根本上去改善空气质量。像天气预报，预测环境质量的目的是唤起公众的注意，从而带来一定的舆论声势，给工业企业造成一定的压力，使其自觉地降低污染物的排放或者做好污染物的再生循环利用。同时，因为城市绿地面积的扩张是降低城市污染的有效举措，可以通过建立绿色保护带直接净化空气中的灰尘和天然气，提高空气质量，以便于提高人民的生活质量。

其次，增大对环境保护的投资，建立有关部门执法，利用政治手段、法律手段和经济调解手段对污染重、耗能大且经济效益差的工业企业实行转、停、关的政策，对工业的发展进行硬性的、强制性、有效性的保护控制，让其符合国家法定的排放污染物标准。同时，从人民群总的切身利益出发，工业企业自身必须对环境保护有一定的认知与了解，转变技术进程，综合利用废气排放，让能可循环再生的有害废气不要直接排放在大气中，并尽可能地降低其毒性程度和排放量，并加大对环保的投资力度^[4]。

1. 强化监管机制

只有加强对环境的监督才可以预防各种工业污染事件的发生，加强环境科学研究，建立健全的环境监测机构，提高对大气悬浮物的监测水平。因此，研究可以测量污染和污染物量化方法和手段是非常重要的。

我国污染物监测水平还比较落伍，难以有效持续地测量空气悬浮物的质量浓度。自动监测设备几本都依赖于从国外进口。因此，加强中国自助式生产环境探测器具有重要意义。

1.3国内外测量空气悬浮物的方法

经过历代先任多年以来对空气悬浮粒子测量仪器的贡献研究，世界上发展出了各式各样空气悬浮物粒子浓度的测量器材，空气悬浮物浓度的表达方法也不尽相同，为大气颗粒物的浓度测量提供了多种多样的测量方法。这些所有的测量方法总体可以分为两类：取样法和非取样法^[5]。

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