[發明專利]增加液相化學和濕沉降過程的大氣污染模擬預測算法

有效

• 申請號: 201810019607.2
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108229092B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 謝旻;王體健
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10;G16C20/20;G16C20/70;G01N33/00
• 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

1.一種增加液相化學和濕沉降過程的大氣污染模擬預測方法，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，并引入液相化學過程和濕沉降過程造成的污染物濃度變化項，得到化學物種濃度變化方程如式(1)，

式(1)右側多項式中，第一項為二階湍流擴散項，第二項為擴散項，第三項(P-L)_GAS為氣相化學變化項，第四項CHEM_aq為液相化學過程造成的污染物濃度變化項，第五項E_ANT為人為污染源排放項，第六項為由干沉降引起的物種濃度變化，第七項為由濕沉降引起的污染物濃度變化量；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，二階湍流擴散項通過湍流擴散系數K理論閉合轉化得到；

步驟2：對一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫三種物質考慮其云內液相化學過程，n+1時刻在云內液相的污染物濃度C_n+1,cloud通過式(2)求解：

C_n+1,cloud＝(1-Δt×N_z×K_a)×C_n,cloud??????????(2)

C_n,cloud為n時刻時在云內液相的污染物濃度，Δt為積分時步，N_z為總云量，K_a為液相化學轉化率；

步驟3：對于濕沉降引起的物種濃度變化，考慮的物種包括一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、硝酸、硫酸、PM₁₀、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、OC、EC、SOA，首先通過經驗公式(3)獲得濕清除速率K_w：

式(3)中，P_r為降水率，a和b為經驗常數；

然后，通過式(4)獲得n+1時刻的在濕清除過程后的污染物濃度C_n+1,wet：

C_n+1,wet＝(1-Δt×K_w)×C_n,wet?????(4)

式中，C_n+1,wet表示當前時刻的污染物濃度，C_n,wet表示上時刻的污染物濃度，Δt表示積分時步，K_w為濕清除速率；

而降水中，由濕沉降引起的各污染物濃度變化量通過式(5)求?。?/p>

式(5)中，為n+1時刻由濕沉降引起的各污染物濃度變化量，為n時刻由濕沉降引起的各污染物濃度變化量，K_w為濕清除速率，ΔZ表示有降水的模式層次。

2.根據權利要求1所述增加液相化學和濕沉降過程的大氣污染模擬預測方法，其特征在于：步驟3中濕清除速率的求解式(3)中的經驗常數a和b的取值如下：

對于SO₂，當處于夏季時，a和b的取值分別為0.14和0.12；當處于春季或秋季時，a和b的取值分別為0.036和0.53；當處于冬季時，a和b的取值分別為0.009和0.70；

對于SO₄^2-，當處于夏季時，a和b的取值分別為0.39和0.06；當處于春季或秋季時，a和b的取值分別為0.091和0.27；當處于冬季時，a和b的取值分別為0.021和0.70。

3.根據權利要求2所述增加液相化學和濕沉降過程的大氣污染模擬預測方法，其特征在于：對于NO和NO₂的濕清除速率的取值，為SO₂的濕清除速率的四分之一。

4.根據權利要求2所述增加液相化學和濕沉降過程的大氣污染模擬預測方法，其特征在于：對于HNO₃濕清除速率的取值，為SO₂的濕清除速率的二分之一。