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原文传递一种基于观测数据和化学机制的臭氧来源解析方法

专利名称：	一种基于观测数据和化学机制的臭氧来源解析方法
摘要：	本发明公开了属于环境空气检测技术领域的一种基于观测数据和化学机制的臭氧来源解析方法；具体说是一种基于臭氧前体物观测数据和大气化学反应机制的臭氧来源解析方法。本方法是首先测定环境空气中VOCs的浓度，获取观测期间NOx、O3浓度和气象数据；然后利用大气化学反应箱式模型计算O3生成率，筛选适应性的大气化学反应机制并进行臭氧生成敏感因子分析；在敏感性分析基础上对臭氧生成敏感前体物进行来源解析，最后基于敏感前体物来源解析结果耦合大气化学反应箱式模型解析O3来源；为环境中臭氧的来源解析和化学行为的研究建立了新方法，开辟了新思路。该方法具有重要的科学意义和重要的实际推广应用价值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	华北电力大学
发明人：	彭林;李如梅;闫雨龙;徐扬;王成
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910418907.2
公开号：	CN110057983A
代理机构：	北京众合诚成知识产权代理有限公司
代理人：	张文宝
分类号：	G01N33/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	102206 北京市昌平区朱辛庄北农路2号
主权项：	1.一种基于观测数据和化学机制的臭氧来源解析方法；其特征在于，该方法是一种基于臭氧前体物观测数据和大气化学反应机制的环境空气中臭氧来源定量解析方法；包括如下步骤： (1)采集环境空气中VOCs样品，并进行样品处理； (2)测定环境空气VOCs样品中臭氧前驱物PAMs及部分含氧VOCs化合物浓度，同时收集观测期间NOx、O3、主要自由基OH、HONO的浓度和气象数据； (3)将步骤(2)中污染物浓度数据和气象数据分别输入大气化学反应箱式模型的不同大气化学反应机制中，筛选适应性的大气化学反应机制； (4)在耦合适应性大气化学反应机制的大气化学反应箱式模型中，使用强力测试法进行O3生成敏感因子分析； (5)在步骤(3)和步骤(4)的基础上，对敏感性臭氧前体物进行来源解析；基于前体物来源解析结果，在耦合本地适应性大气化学反应机制下的大气化学反应箱式模型中，分析各前体物排放源的O3生成率，从而实现臭氧来源定量解析。 2.根据权利要求1所述基于观测数据和化学机制的臭氧来源解析方法；其特征在于，所述步骤(2)中，对采集的VOCs样品进行化学组分分析，主要获得57种臭氧前驱物PAMs及部分含氧VOCs化合物浓度数据，主要针对臭氧前驱物，对于其他VOCs化合物的研究不做局限。 3.根据权利要求1所述基于观测数据和化学机制的臭氧来源解析方法；其特征在于，所述步骤(3)中筛选适应性大气化学反应机制的方法，将VOCs、NOx、主要自由基(如OH等)、HONO、气象参数等观测数据输入大气化学反应箱式模型嵌套于不同机制中，分别计算在相同环境不同化学反应机制下的O3生成率，其具体计算公式如下： P(O3)＝Pchem-Lchem (1) 式中，P(O3)为O3生成率，Pchem为O3生成速率，Lchem为O3消耗速率；式中涉及到的k分别不同化合物的反应系数，[NO]、[HO2]、[RO2i]分别为参与反应的NO、HO2、RO2i的浓度；和分别为在H2O下的O(1D)的反应常数和降解速率，[OH]、[O3]、[NO2]分别为参与反应的OH、O3、NO2的浓度，P(RONO2)为反应中生成的硝酸酯浓度，L(O3+alkenes)为反应中烯烃的消耗速率；由此将模拟得到的不同反应机制对应的O3生成率与实际观测的O3浓度数据进行相关性分析，筛选适应性的大气化学反应机制；以反映实际大气中O3的生成过程，为揭示臭氧形成的大气反应过程提供重要的科学支撑。 4.根据权利要求1所述基于观测数据和化学机制的臭氧来源解析方法；其特征在于，所述步骤(4)中使用强力测试法进行O3生成敏感因子分析，是在本地适应性化学机制条件下，分别控制NOx和VOCs时的O3生成率消减系数，在分别控制NOx、VOCs时，源效应削减i前后臭氧生成变化百分比与假设的源效应削减i前后NOx或VOCs的浓度变化百分比的比值的计算，若控制NOx时O3生成率消减系数大于控制VOCs时O3生成率消减系数，则研究区域O3生成过程受到NOx控制，反之，受VOCs控制；在本地适应性的化学反应机制条件下进行O3生成敏感性分析，比前期使用方法更能真实反应本地臭氧的生成情况。 5.根据权利要求1所述基于观测数据和化学机制的臭氧来源解析方法；其特征在于，所述步骤(5)中建立的大气化学反应箱式模型耦合PMF受体模型与适应性大气化学反应机制的O3来源解析方法，其具体包括以下步骤： ①在臭氧生成敏感性分析基础上，采用PMF模型对敏感因子进行来源解析，即若臭氧生成受NOx或VOCs控制时，则分析得到NOx或VOCs的来源解析结果； ②结合PMF源解析结果及PMF模型原理，得到NOx或VOCs各排放源中的每种化合物的浓度； ③将环境中的VOCs或NOx的观测数据及各排放源的NOx或VOCs的浓度输入耦合适应性大气化学反应机制的箱式模型中，模拟各NOx或VOCs排放源的O3生成率； ④基于各排放源的O3生成率，计算各排放源在臭氧生成过程中的贡献率，实现臭氧来源定量解析；基于观测数据，使得分析结果更具有时效性，耦合受体模型与框架模式实现了基于观测数据与本地适应性化学反应机制条件下的臭氧定量来源解析。
所属类别：	发明专利