[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

本發明公開了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，本發明建立的SOA查表法也能夠反映有機氣溶膠SOA及其前體物的關系，基本具備了SORGAM氣溶膠模式的模擬能力。

技術領域

本發明屬于大氣環境污染物檢測技術領域，尤其涉及中尺度大氣光化學污染的改進型預測模型。

背景技術

空氣質量模式，是在對污染物排入大氣環境后傳輸、擴散、轉化和清除等一系列物理和化學過程的認識基礎上，利用氣象、環境、物理、化學等學科的研究方法和計算機技術，實現模擬和預報不同空間尺度上空氣污染物濃度分布狀況及變化趨勢的方法，在空氣質量預報、大氣污染控制、環境規劃與管理、城市建設及公共衛生等方面均有重要的實際應用價值，具有廣闊的發展前景。

CALGRID是由美國加州的ARB(Air Resources Board)開發的，是歐拉型的中尺度大氣光化學模式，針對二次污染物如臭氧的模擬具有較好效果，主要適用于晴空條件下的光化學反應的模擬，包含了大氣輸送與擴散、氣相化學反應、人為排放的點面線源、干沉降等過程。

隨著城市化的進程加快和社會經濟的快速發展，以酸雨、光化學污染、灰霾污染物相互耦合疊加為特征的大氣復合污染成為了我國越來越突出的大氣環境問題。近些年，對京津冀、長江三角洲、珠江三角洲等重點城市群的區域大氣復合污染的形成機制和綜合防治的研究是我國環境保護研究的熱點問題。因此，要求空氣質量模式能對多種大氣污染物(痕量氣體、氣溶膠等)在不同尺度下(區域、城市等)的不同類型污染過程(氣相、液相、非均相)進行模擬。為了更好的利用CALGRID模型認識和理解痕量氣體的氣相化學過程、氣溶膠微物理化學過程和液相化學過程，為大氣復合污染調控與治理提供了理論支持，需要CALGRID不僅要能模擬解決與氣相化學反應有關的臭氧污染問題，還要能合理描述氣溶膠的物理化學過程，云雨水中的液相化學過程，以及與降水有關的濕沉降過程。

此外，真實大氣中各種化學成分以及各類化學反應過程是相互影響的。例如，臭氧和顆粒物之間，臭氧會影響無機鹽氣溶膠前體物SO₂、NO₂向硫酸鹽、硝酸鹽轉化，會影響VOCs生成二次有機氣溶膠(SOA)的過程；另一方面，顆粒物會直接影響大氣輻射，作為云凝結核(CCN)形成云滴間接影響大氣輻射，這些都會影響氣相成分的光化學反應，并且顆粒物表面的非均相化學過程也會影響大氣氣相成分的濃度?？梢?，CALGRID模型只有包括了各個化學過程，才能合理準確的模擬預報臭氧、顆粒物等大氣成分的濃度和沉降量。

有機氣溶膠是大氣氣溶膠的重要成分，在污染嚴重的城市地區一般占PM_2.5和PM₁₀質量的20～60％，而在偏遠地區大約占PM₁₀的30～50％。無論在污染地區還是在偏遠的背景地區，有機氣溶膠都是由數百種有機化合物組成的混合物，其中許多具有致癌、致畸和致突變性，如多環芳烴、多氯聯苯和其它含氯有機化合物。它們還能夠影響大氣能見度，是大氣光化學煙霧、酸沉降的重要貢獻者，可通過長距離傳輸對區域和全球環境產生重要影響。隨著經濟的高速發展，中國出現了城市和區域性大氣顆粒物污染現象，有機氣溶膠日益成為大氣污染控制的關鍵污染物和控制的難點。因此，有必要在CALGRID中補充增加有機氣溶膠的模擬能力。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種增加有機氣溶膠化學過程的大氣污染模擬預測算法,有效的對大氣顆粒物污染，尤其是對大氣中揮發性有機物的氣溶膠濃度變化進行了模擬預測，對大氣污染的控制和防治提高了理論依據和指導。

為解決上述技術問題，本發明采用了以下技術方案：一種增加有機氣溶膠化學過程的大氣污染模擬預測算法，包括以下步驟：