[精品]数学建模论文

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1、二氧化碳的检测与控制摘要：随着人类向大气中不断排放温室气体二氧化碳，全球气候变暖已经对地球生态和人类生活构成严重的威胁，关键词：二氧化碳、温室效应、光合作用。一、问题重述：采取怎样的措施来增加二氧化碳的消耗，实现碳屮立国家的目标，以最小的经济和文化的影响为代价。二、基本假设问题分析与建模：1、假设二氧化碳的排放量保持在10-11年的水平。2、假设二氧化碳的排放量增长速度与10-11年的速度相等。Ci为i种能源的碳排放量;Ei为i种能源的消费量；P为人口数量。x为人均GDP；e是随机误差。三、符号说明:c为碳排放

2、量；E为一次能源的消费量；Y为国内生产总值(GDP)；Y为人均二氧化碳排放量；(10、al、a2、a3是模型参数;四、问题分析与建模：消耗二氧化碳的数学模型：现在大气中的二氧化碳的浓度为0。000370%。而近年来，人类毎年排入大气的二氧化碳为280*10'8t,是植被和土壤呼吸及海表交换排入大气的CO?平均自然流通量(总量约为5500*l(T8t)的5%o大气中CO?总量的变化出排放和吸收量Z间的净平均差额决定，而不是齐流量本身。有数据表明：在过去的42万年屮，二氧化碳的含量在过去的250年增长了31%,其中

3、最近几十年更是以指数形式在增而化石燃料的使用对CO?排放的贡献占人类活动总排量的70%~90%。6353243323oO4—330oO9822U-591—61997•eO891—OO20二氧化碳的捕集与储存：二氧化碳的捕集与储存（CCS）是指将來自工业副业或其他相关过程的二氧化碳分离出來，输送到一个储存地点将其储存，使其长期与大气隔离。CCS是减排大气温室气体浓度的一种冇效措施。二氧化碳的捕集主要用于较大的二氧化碳点源，包括大型化石燃料或生物能源设施，主要二氧化碳排放工业企业，天然气生产，合成燃料工厂以及基于化

4、石燃料的制氢工厂。目前潜在的可用于储存二氧化碳的技术有：地质储存，海洋储存，森林和陆地生态系统储存以及将二氧化碳同化成无机碳酸盐。通过森林和陆地生态系统捕集和储存二氧化碳可导致大气中二氧化碳的净清除，达到真正的“负排放”。此外，将二氧化碳应用于工业生产屮也是二氧化碳储存的一种途径,但就口前来看,曲于技术水平有限，使得储存量少，对二氧化碳的减排的贡献不大。目前，可行的二氧化碳储存或处置方式有四种：包括地质（地F）储存，海洋储存，矿石碳化和森林与陆地生态系统储存。其中，地质储存又可分为石油天然气储层储存，深盐沼池构

5、造储存和不可开采的煤层储存三种。深盐沼池储存乂可分为矿坑或岩洞储存，含水层储存。在不可开采的煤层储存二氧化碳还可以提高煤层甲烷回收率，从而取得一定的经济效益。碳排放量的基本公式：c=Zc=£

6、ix

7、xB-xLxp一般的，倒u型的EKC模型的基本函数有三种：二次函数型，三次函数型以及将二次函数、三次函数与对数形式相结合的模型，根拯现有的环境库兹涅茨曲线研究的常见模式，结合我国的实际情况并根据模拟的图形结果、模型检验参数,比较判定系数R2,在三种函数模型中进行优选，最后本文选择以下模型：Y=a0+alx+a2x2+

8、a3x3+e其中a0、al、a2、a3具有重要意义，根据其取值的不同可反映二氧化碳排放量与经济发展有以下关系：(1)当a1^0,a2=0,a3=0,二氧化碳排放量与经济发展Z间呈线性关系;(2)当a1>0,a2<0,a3=0,二氧化碳排放量与经济发展之间符合倒U型EKC；(3)当al<0,a2>0,a3=0,二氧化碳排放量与经济发展之间呈U型曲线关系；⑷当alHO,a2^0,a3H0,二氧化碳排放量与经济发展之间呈三次曲线关系。在SPSS统计软件和EXCEL软件的支持下，对1978-2006年的人均二氧化碳排放

9、量和人均GDP进行Y=a0+alx+a2x2+a3x3+e曲线冋归模拟，计量模型模拟结果为Y二0.175+0.0007x-3E-07x2+6E-llx3R2=0.959949F=119.8403二氧化碳的综合利用：物理利用二氧化碳的物理利用是指在应用过程中，不改变二氧化碳的化学性质，仅仅作为一种工作介质或助剂，如用做啤酒，碳酸饮料的添加剂，用做油气田助采剂;作为惰性气体用于气体保护焊接；利用液体，固体二氧化碳的冷量用于食品和果蔬的冷藏，储运，以及利用二氧化碳在超临界状态下的特殊性能进行萃取，分析等。其他可能的化

10、学利用二氧化碳的化学利用除了以上已较为成熟的利用途径和技术Z外，还有许多研究工作正在积极地进行着，如正在研究如何使二氧化碳与水反应合成坯，醇燃料。二氧化碳与水是自然界最廉价易得的物质，该技术若能取得成功，将获得巨大的经济利益。口前，对该方法的研究有两种途径，即催化转化法和微波一等离子还原法。此外，由丙烷一二氧化碳重整制氢也是一个较新的研究方向。其中氢可再生，月•燃烧只生成水，而二氧化碳