[發明專利]增加有機氣溶膠化學過程的大氣污染模擬預測算法

在審

• 申請號: 201810019076.7
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108318622A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 謝旻;王體健;江飛
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G06F17/12
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 王華

1.一種增加有機氣溶膠化學過程的大氣污染模擬預測算法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：基于CALGRID的化學模式，考慮大氣化學反應、大氣輸送與擴散、沉降、地面面源和高架排放源的影響，并引入對有機氣溶膠濃度的影響變化項，得到化學物種濃度變化方程如式(1)，

式中，右側多項式中，第一項▽·(VC)為二階湍流擴散項，第二項▽·(K▽C)為擴散項，第三項(P-L)_GAS為氣相化學變化項，第四項CHEM_org為有機氣溶膠濃度的變化項，第五項E_ANT為人為污染源排放項，第六項由干沉降引起的物種濃度變化；其中，C是化學物種平均濃度，V是三維風矢量的平均量，K是湍流擴散系數，式中，二階湍流擴散項▽·(K▽C)通過湍流擴散系數K理論閉合轉化得到；

步驟2：有機氣溶膠濃度的變化項CHEM_org的求解方法如下：

假定活潑性有機氣體ROG通過光化學反應生成八類半揮發有機氣體，并通過氣粒轉換成相應的有機氣溶膠SOA，對所述八類活潑有機氣體ROG進行種類劃分，并對其轉化的有機氣溶膠SOA進行分類，各轉換反應的參數列于表1：

上述活潑有機氣體在大氣中與OH自由基，NO₃自由基和臭氧進行氧化反應，反應式如下：

TOL+OH→0.039CVARO1+0.108CVARO2 (1)

XYL+OH→0.039CVARO1+0.108CVARO2 (2)

CSL+OH→0.039CVARO1+0.108CVARO2 (3a)

CSL+NO₃→0.039CVARO1+0.108CVARO2 (3b)

HC+OH→0.048CVALK1 (4)

OLT+OH→0.008CVOLE1 (5a)

OLT+NO₃→0.008CVOLE1 (5b)

OLT+O₃→0.008CVOLE1 (5c)

OLI+OH→0.008CVOLE1 (6a)

OLI+NO₃→0.008CVOLE1 (6b)

OLI+O₃→0.008CVOLE1 (6c)

API+OH→f_OH·(0.028CVAPI1+0.241CVAPI2) (7a)

API+NO₃→f_NO3·(0.028CVAPI1+0.241CVAPI2) (7b)

API+O₃→f_O3·(0.028CVAPI1+0.241CVAPI2) (7c)

LIM+OH→f_OH·(0.163CVLIM1+0.247CVLIM1) (8a)

LIM+NO₃→f_NO3·(0.163CVLIM1+0.247CVLIM1) (8b)

LIM+O₃→f_O3·(0.163CVLIM1+0.247CVLIM1) (8c)

上述反應方程中，權重因子f_OH＝0.228，其他部分氧化產物因為具有較低的飽和蒸氣壓，因此能通過核化或凝結過程轉換成氣溶膠SOA。

2.根據權利按要求1所述增加有機氣溶膠化學過程的大氣污染模擬預測算法，其特征在于：步驟2中所述八類半揮發有機氣體SOA的反應產物中的半揮發性產物i的總質量濃度C_tot,i通過式(2)求取：

式(2)中，a_i為半揮發性產物i的化學計量系數；m_i和m_ROG分別為半揮發性產物i和活潑性有機氣體ROG的摩爾質量，gmol^-1；ΔROG為反應消耗掉的ROG的量。