[實用新型]大氣中污染物垂直多層觀測分析系統

有效

• 申請號: 201220365520.9
• 申請日: 2012-07-27
• 公開（公告）號: CN202693520U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 左洪超;陳伯龍;任鵬程;董龍翔;董文成
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62;G01N1/22
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 李艷華

技術領域

本實用新型涉及大氣污染物傳輸和擴散領域，尤其涉及大氣中污染物垂直多層觀測分析系統。

背景技術

大氣是人類生存環境的重要組成部分。由于自然、人類活動向大氣中排放有毒有害物質，當這些物質超過城市環境自身的凈化能力時，則使城市的生態環境受到嚴重的破壞和污染，在工業社會這是全球性的普遍現象（北京減災協會.?城市可持續發展與災害防御.?北京:氣象出版社,1998.）。全球已經發生了多次重大的大氣污染事件。據統計，已經產生危害或引起人們注意的污染物有100多種，其中影響范圍廣，對人類環境威脅較大的主要是氮氧化物、硫氧化物、懸浮顆粒物和光化學氧化劑等，對人體及生物有很大的危害（Japan?Environmental?Management?Association?for?Industry,?Industrial?pollution?Control?(2nd?Revised).?Japan:?BRAIN?WORK?INC.，TOKYO，1998.）。中國作為一個工業化程度還比較低的發展中國家，能源結構比例中煤炭比例高達73%，石油占21%，天然氣和水能僅占2%和4%，從而造成中國污染較重，形式嚴峻。

碧水藍天，空氣清新，是每個地球人擁抱大自然的環境追求。治理大氣污染首要是減少污染物的排放；其次是認識城市大氣污染分布、輸送與擴散的規律，并利用這些規律降低大氣污染物的濃度從而減少其危害。

大氣污染物觀測是展開大氣污染物傳輸和擴散規律研究的基礎。在當前階段有關污染物時空分布的觀測狀況分為三個層次：⑴大部分常規觀測處在地面以上數米的高度上；⑵小部分常規觀測借助于高層建筑或者高塔進行觀測；⑶非常規觀測借助于系留氣球或者飛機搭載儀器觀測。與此同時，有關大氣污染物的化驗分析在實驗室里存在很高的精度，在野外探測儀器數量少精度差。這樣的觀測化驗分析形式嚴重地制約著大氣中污染物的觀測分析，這也制約著大氣污染物傳輸和擴散的科學研究。

數值模擬是大氣污染輸送和擴散研究的重要手段之一。數值模式從六十年代開始，由最簡單的單“箱”模式到二維多“箱”模式，逐漸發展到在梯度輸送理論基礎上發展了的大氣擴散模式，到現在中尺度氣象模式和大氣擴散模式相結合的數值模擬方法開始得到廣泛運用（Ragland?K.W.,?Multiple?box?model?for?dispersion?of?air?pollution?from?area?sources.?Atmospheric?Environment,1973,7,?1017-1032.；Shir?C.C.and?L.J.Shieh,?A?generalized?urban?air?pollution?model?and?its?application?to?the?study?of?SO2?distributions?in?the?St.?Louis?Metropolitan?area.?Journal?of?Applied??Meteorology,1974,13:185-204.；Liu?C.Y.?and?W.R.Goodin,?A?two-dimensional?model?for?the?transport?of?pollutants?in?an?urban?basin.?Atmospheric?Environment,1976,10,?513-526.；Fast?J.D.,?Mesoscale?modeling?and?four-dimension?data?assimilation?in?areas?of?highly?complex?terrain.?Journal?of?Applied?Meteorology,1995,34,?2762-2782.；Hernandez?J.F.,L.Cremades?and?J.M.Baldasano,?Simulation?of?tracer?dispersion?from?elevated?and?surface?releases?in?complex?terrain.?Atmospheric?Environment,1997,31,?2337-2348.；Kotroni?V.,G.Kallos?and?K.Lagouvardos?et?al,?Numerical?simulation?of?the?metorrologican?and?dispersion?condition?during?an?air?pollution?episode?over?Athens,Greece.?Journal?of?Applied?Meteorology,?1999,38,?432-47.；Barna?M.,B.Lamb?and?S.O’Neill?et?al,?Modeling?ozone?formation?and?transport?in?the?Cascadia?region?of?the?Pacific?northwest.?Journal?of?Applied?Meteorology,?2000,?39,?349-366.；Kukkonen1?J.,?T.?Olsson,?D.?M.?Schultz?et?al,?A?review?of?operational,?regional-scale,?chemical?weather?forecasting?models?in?Europe.?Atmos.?Chem.?Phys.,?2012,?12,?1–87.）。無論數值模式的發展和驗證都需要大氣污染物觀測的時空分布為基礎，尤其是高精度的大氣污染物的垂直分布。為此發展觀測大氣污染物垂直分布的有效方法具有重要意義。