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常州市武进区坂上初级中学>>专题网站>>绿色学校>>学科渗透>>空气污染问题中的数学知识应用
发布日期：2007年12月02日 点击次数： 作者：佚名 来源：本站原创
空气污染问题中的数学知识应用
武进区坂上初级中学 叶晓霞
教学目的： 1 了解空气污染指数的意义
2 了解空气污染的危害，研究空气污染的防治
3 培养学生环保意识
教学过程：
一 展示：47个重点城市空气质量日报——日期：
|
城市 |
日期 |
污染指数 |
首要污染物 |
空气质量级别 |
空气质量状况 |
|
北京 |
|
64 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
天津 |
|
61 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
石家庄 |
|
75 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
秦皇岛 |
|
68 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
太原 |
|
92 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
呼和浩特 |
|
57 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
沈阳 |
|
62 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
大连 |
|
51 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
长春 |
|
73 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
哈尔滨 |
|
74 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
上海 |
|
131 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ1 |
轻微污染 |
|
南京 |
|
160 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ2 |
轻度污染 |
|
苏州 |
|
138 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ1 |
轻微污染 |
|
南通 |
|
134 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ1 |
轻微污染 |
|
连云港 |
|
101 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ1 |
轻微污染 |
|
杭州 |
|
94 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
宁波 |
|
88 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
温州 |
|
74 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
合肥 |
|
118 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ1 |
轻微污染 |
|
福州 |
|
70 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
厦门 |
|
64 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
南昌 |
|
94 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
济南 |
|
113 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ1 |
轻微污染 |
|
青岛 |
|
83 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
城市 |
日期 |
污染指数 |
首要污染物 |
空气质量级别 |
空气质量状况 |
|
郑州 |
|
115 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ1 |
轻微污染 |
|
武汉 |
|
133 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ1 |
轻微污染 |
|
长沙 |
|
135 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ1 |
轻微污染 |
|
广州 |
|
53 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
深圳 |
|
70 |
二氧化氮 |
Ⅱ |
良 |
|
珠海 |
|
45 |
-- |
Ⅰ |
优 |
|
汕头 |
|
57 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
湛江 |
|
36 |
-- |
Ⅰ |
优 |
|
南宁 |
|
77 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
桂林 |
|
62 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
北海 |
|
34 |
-- |
Ⅰ |
优 |
|
海口 |
|
27 |
-- |
Ⅰ |
优 |
|
成都 |
|
148 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ1 |
轻微污染 |
|
重庆 |
|
134 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ1 |
轻微污染 |
|
贵阳 |
|
95 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
昆明 |
|
62 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
拉萨 |
|
63 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
西安 |
|
122 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ1 |
轻微污染 |
|
兰州 |
|
164 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ2 |
轻度污染 |
|
西宁 |
|
76 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
银川 |
|
72 |
可吸入颗粒物 |
Ⅱ |
良 |
|
乌鲁木齐 |
|
101 |
可吸入颗粒物 |
Ⅲ1 |
轻微污染 |
二．空气污染指数的定义及分级限值
（1） API（Air Pollution Index的英文缩写）是空气污染指数，我国城市空气质量日报API分级标准如表1：
表1 空气污染指数对应的污染物浓度限值
|
污染指数 |
污染物浓度（毫克/立方米） | ||||
|
API |
SO2 （日均值） |
NO2 （日均值） |
PM10 （日均值） |
CO （小时均值） |
O3 （小时均值） |
|
50 |
0.050 |
0.080 |
0.050 |
5 |
0.120 |
|
100 |
0.150 |
0.120 |
0.150 |
10 |
0.200 |
|
200 |
0.800 |
0.280 |
0.350 |
60 |
0.400 |
|
300 |
1.600 |
0.565 |
0.420 |
90 |
0.800 |
|
400 |
2.100 |
0.750 |
0.500 |
120 |
1.000 |
|
500 |
2.620 |
0.940 |
0.600 |
150 |
1.200 |
（2）空气污染指数的计算方法
① 基本计算式：
设I为某污染物的污染指数，C为该污染物的浓度。则：
式中：C大与C小：在API分级限值表（表1）中最贴近C值的两个值，C大为大于C的限值，C小为小于C的限值。
I大与I小：在API分级限值表（表1）中最贴近I值的两个值，I大为大于I的值，I小为小于I的值。
② 全市API的计算步骤
a 求某污染物每一测点的日均值
式中：Ci为测点逐时污染物浓度，n为测点的日测试次数
b 求某一污染物全市的日均值
式中：l为全市监测点数
c 将各污染物的市日均值分别代入API基本计算式所得值，便是每项污染物的API分指数。
d 选取API分指数最大值为全市API。
③ 全市主要污染物的选取
各种污染物的污染分指数都计算出以后，取最大者为该区域或城市的空气污染指数API，则该项污染物即为该区域或城市空气中的首要污染物。
API = max(I1,I2…Ii…In）
假定某地区的PM10日均值为0.215毫克/立方米，SO2日均值为0.105毫克/立方米，NO2日均值为0.080毫克/立方米，则其污染指数的计算如下：按照表1，PM10实测浓度0.215毫克/立方米介于0.150毫克/立方米和0.250毫克/立方米之间，按照此浓度范围内污染指数与污染物的线性关系进行计算，即此处浓度限值C2 =0.150毫克/立方米，C3 =0.250毫克/立方米，而相应的分指数值I2 =100，I3 =200，则PM10的污染分指数为：
I ＝（（200－100）/（0.250－0.150））×(0.215－0.150) +100＝165
这样，PM10的分指数I =165；其它污染物的分指数分别为I =76（SO2），I =50（NO2）。取污染指数最大者报告该地区的空气污染指数：
API =max（165,76,50）=165
首要污染物为可吸入颗粒物（PM10）。
三．空气污染指数范围及其对人类健康的影响
表2 空气污染指数范围及其对人类健康的影响
|
空气污染指数 API |
空气质量 状况 |
对健康的影响 |
建议采取的措施 |
|
0～50 |
优 |
可正常活动 |
|
|
51～100 |
良 | ||
|
101～150 |
轻微污染 |
易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状 |
心脏病和呼吸系统疾病患者应减少体力消耗和户外活动 |
|
151~200 |
轻度污染 | ||
|
201～250 |
中度污染 |
心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群中普遍出现症状 |
老年人和心脏病、肺病患者应在停留在室内，并减少体力活动 |
|
251~300 |
中度重污染 | ||
|
>300 |
重污染 |
健康人运动耐受力降低，有明显强烈症状，提前出现某些疾病 |
老年人和病人应当留在室内，避免体力消耗，一般人群应避免户外活动 |
四．我为改善深圳空气质量献计策
课前将同学们分成两大组进行了准备，本节课每组由一名同学主讲，其他同学补充。