一种适用于中国的高架点源一次硫酸盐生成量估算方法

摘要

本发明公开了一种适用于中国的高架点源一次硫酸盐生成量估算方法，包括如下步骤，S1、建立针对中国地区大气氧化性的高架点源OHeff浓度的NOx‑OH关系计算式；S2、获取排放源特征参数、大气环境参数和气象条件参数，利用针对中国地区大气氧化性的高架点源OHeff浓度的NOx‑OH关系计算式和太阳辐射‑OH关系公式，计算烟羽中的OH有效浓度OHeff；S3、根据烟羽中的OH有效浓度OHeff，计算烟羽扩散中生成的一次硫酸盐浓度。优点是：提出了新的氮氧化物浓度NOx‑烟羽中光氧化剂OH浓度关系式，该关系式与之前的方案相比，更适用于以中国为代表的发展中国家的高污染、强氧化性的大气环境条件。

说明书

技术领域

本发明涉及大气细颗粒物估算技术领域，尤其涉及一种适用于中国的高架点源一次硫酸盐生成量估算方法。

背景技术

近年来以大气细颗粒物(PM2.5)为主的灰霾污染问题在我国引起广泛关注，大气颗粒物污染影响大气能见度、大气化学过程和公共健康，同时具有显著的气候效应和生态环境效应。硫酸盐作为PM2.5的主要无机组分，主要来自工业、电厂燃煤产生的二氧化硫(SO

目前广泛采用的一次硫酸盐计算方法主要分为三类，一类是固定参数法，既假定一小部分SO

第二类方法是在三维欧拉网格模型内嵌入高斯烟团或羽流模型计算方法(以下简称PinG模型法)，减少与点源排放或其他次网格尺度变化的网格平均相关的误差。嵌入的高斯模型采用空气污染物扩散所遵循的高斯分布公式。将追踪次网格尺度过程(例如，高点源排放)，直到在某一个位置上精细尺度的变化不再重要，这时候再用欧拉网格来接手计算，而次网格则继续追踪次网格尺度的过程。PinG模型法发展较早，始于上世纪七八十年代，特别是在对于臭氧的研究中应用广泛，现在也被用于多种空气污染物的研究。但研究仍然以局地空气质量影响和评估为主，与之结合的三维欧拉模式也均是区域模式。和其他精细尺度模型方法一样，PinG模型的植入大大增加了模式的计算量。尤其是对于关注全球气溶胶效应的地球系统模式来说，不仅是时间和空间尺度上计算量的增加，同时考虑气溶胶微物理过程的情况下，如果植入PinG模型，计算负担将是对数值模式发展的一个巨大限制，同时该方法也无法应用于在对高架源排放口实时监测中的一次硫酸盐生成量估算。

第三类方法是参数化方案，例如P6次网格硫酸盐参数化方案。计算一次硫酸盐生成量的关键是计算烟羽中的光氧化剂OH自由基浓度，该方法利用大量模拟结果和观测校验构建得到了高架点源的烟羽中的OH浓度(OH

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于中国的高架点源一次硫酸盐生成量估算方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种适用于中国高架点源一次硫酸盐生成量估算方法，包括如下步骤，

S1、建立针对中国地区大气氧化性的高架点源OH

S2、获取排放源特征参数、大气环境参数和气象条件参数，利用针对中国地区大气氧化性的高架点源OH

S3、根据烟羽中的OH有效浓度OH

优选的，所述针对中国地区大气氧化性的高架点源OH

其中，x为无量纲参量，用于表征NOx浓度主导的OH

优选的，所述排放源特征参数包括排放源处NOx的排放量、排放源处SO

优选的，步骤S2具体为，

S21、获取排放源特征参数、大气环境参数和气象条件参数，并将上述参数代入针对中国地区大气氧化性的高架点源OH

S22、利用第一结果x，计算由NOx主导的OH浓度控制分量P1，计算公式为，

P1＝-0.014x

S23、将气象条件参数代入太阳辐射-OH关系公式，获取第二结果y；利用第二结果y，计算由太阳辐射主导的OH浓度控制分量P2；所述太阳辐射-OH关系公式为，

其中，y为无量纲参量，用于表征太阳辐射强度主导的OH

由太阳辐射主导的OH浓度控制分量P2的计算公式为，

P2＝(-1345y

S24、根据由NOx主导的OH浓度控制分量P1以及由太阳辐射主导的OH浓度控制分量P2，计算获取烟羽中的OH有效浓度OH

OH

优选的，步骤S3具体为，根据烟羽中的OH有效浓度OH

其中，

本发明的有益效果是：提出了新的氮氧化物浓度NOx-烟羽中光氧化剂OH浓度关系式，可表征高架点源排放的SO

附图说明

图1是本发明估算方法的原理流程图；

图2是本发明与P6次网格硫酸盐参数化方案中的NOx浓度与OH浓度曲线对比示意图；

图3是中国华北(a:望都)和华南(b:广州)OH浓度观测和模拟值日变化；

图4是本发明与P6次网格硫酸盐参数化方案生成的一次硫酸盐浓度日变化对比。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，本实施例中，提供了适用于中国的高架点源一次硫酸盐生成量估算方法，包括如下步骤，

S1、建立针对中国地区大气氧化性的高架点源OH

S2、获取排放源特征参数、大气环境参数和气象条件参数，利用针对中国地区大气氧化性的高架点源OH

S3、根据烟羽中的OH有效浓度OH

本实施例中，本发明提供的估算方法具体包括三个部分，分别为建立针对中国地区大气氧化性的高架点源OH

一、建立针对中国地区大气氧化性的高架点源OH

该部分内容对应步骤S1的内容，具体的是参考现有技术中P6次网格硫酸盐参数化方案，建立针对中国地区大气氧化性的高架点源OHeff浓度的NOx-OH关系计算式。

所述针对中国地区大气氧化性的高架点源OH

其中，x为无量纲参量，用于表征NOx浓度主导的OH

二、计算烟羽中的OH有效浓度OH

该部分对应步骤S2的内容，步骤S2具体为，

S21、获取排放源特征参数、大气环境参数和气象条件参数，并将上述参数代入针对中国地区大气氧化性的高架点源OH

S22、利用第一结果x，计算由NOx主导的OH浓度控制分量P1，计算公式为，

P1＝-0.014x

S23、将气象条件参数代入太阳辐射-OH关系公式，获取第二结果y；利用第二结果y，计算由太阳辐射主导的OH浓度控制分量P2；所述太阳辐射-OH关系公式为，

其中，y为无量纲参量，用于表征太阳辐射强度主导的OH

由太阳辐射主导的OH浓度控制分量P2的计算公式为，

P2＝(-1345y

S24、根据由NOx主导的OH浓度控制分量P1以及由太阳辐射主导的OH浓度控制分量P2，计算获取烟羽中的OH有效浓度OH

OH

步骤S2在执行的过程中，首先应该获取排放源特征参数、大气环境参数和气象条件参数；所述排放源特征参数包括排放源处NOx的排放量、排放源处SO

之后，将获取的排放源特征参数和大气环境参数代入建立的针对中国地区大气氧化性的高架点源OH

将第一结果代入由NOx主导的OH浓度控制分量P1的计算公式，获取由NOx主导的OH浓度控制分量P1；

之后，将气象条件参数代入太阳辐射-OH关系公式，获取第二结果(y的值)；

将第二结果代入由太阳辐射主导的OH浓度控制分量P2的计算公式，获取由太阳辐射主导的OH浓度控制分量P2；

再将NOx主导的OH浓度控制分量P1和由太阳辐射主导的OH浓度控制分量P2，代入烟羽中的OH有效浓度OH

三、计算烟羽扩散中生成的一次硫酸盐浓度

该部分对应步骤S3的内容，步骤S3具体为，根据烟羽中的OH有效浓度OH

其中，

步骤S3在具体实施的过程中，首先将获取的烟羽中的OH有效浓度OH

将SO

实施例二

本实施例中，如图2所示，利用本发明提出的针对中国地区大气氧化性的高架点源OH

本发明基于针对中国地区大气氧化性的高架点源OH

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本发明提供了一种适用于中国的高架点源一次硫酸盐生成量估算方法，提出了新的氮氧化物浓度NOx-烟羽中光氧化剂OH浓度关系式，可表征高架点源排放的SO

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。