[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

本發明公開了一種增加液相化學和濕沉降過程的大氣污染模擬預測算法，其基于CALGRID的化學模式，在考慮大氣化學反應、大氣輸送與擴散、沉降、地面面源和高架排放源的影響的前提下，繼續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，從而增加了云雨化學過程的CALGRID不僅較好地模擬了包括SOsubgt;2/subgt;、NOsubgt;2/subgt;、PMsubgt;10/subgt;、PMsubgt;2.5/subgt;等的常規一次污染物，二次污染物，硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、黑碳、有機碳等，還很好地模擬出了S、N的濕沉降量。改進后的CALGRID模式具有高分辨率、高時效性，能夠方便快捷地給出源和受體之間的響應關系，結果可靠。

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。

CALGRID模式缺少對云雨水中的液相化學過程，以及與降水有關的濕沉降過程的描述。大氣中的液相化學和濕清除是大氣化學的重要組成部分，都與云和降水有關。云和降水對大氣中的微量氣體和懸浮粒子在大氣中的輸送、轉化和清除的循環過程起重要的作用，主要表現在：(1)積云中存在強烈的上升和下沉氣流，使污染物在云內有效地混合；(2)云滴和雨滴對氣態污染物的吸收以及對氣溶膠粒子的清除產生濕沉積；(3)污染物被云滴和雨滴吸收后將在其中發生一系列的溶解、電離和液相氧化反應。CALGRID要準確地模擬大氣中污染氣體和顆粒物成分的濃度，就需要包含上述云和降水化學過程。

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液相化學和濕沉降過程的大氣污染模擬預測算法。

為解決上述技術問題，本發明采用了以下技術方案：一種增加液相化學和濕沉降過程的大氣污染模擬預測算法，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)，