[发明专利]基于受体和化学传输模型解析细颗粒物来源的方法及系统

说明书

本发明属于颗粒物来源解析技术领域，公开了一种基于受体和化学传输模型解析细颗粒物来源的方法及系统，利用中尺度天气数值模式、网格化污染物排放清单和空气质量化学传输模型，通过化学传输模拟获得初始的污染物浓度模拟值和初始的污染源贡献模拟值；利用受体物种组分浓度观测值和受体模型的有效方差最小二乘法构建综合源解析的修正因子算法，实现修正因子的计算；综合化学传输模型和受体模型优点的综合源解析溯源结果进行模拟结果修正，得到修正的颗粒物浓度模拟值和修正的污染源贡献模拟值。本发明适用于城市尺度细颗粒物污染来源解析，可用于获取城市细颗粒物污染源贡献的时空分布特征。

技术领域

本发明属于颗粒物来源解析技术领域，尤其涉及一种基于受体和化学传输模型解析细颗粒物来源的方法及系统。

背景技术

随着工业化和城市化的快速发展，我国长时间和区域性的细颗粒物(PM_2.5)污染问题频发，对大气环境和人体健康产生重要影响。实时、准确地量化PM_2.5污染来源及其贡献已成为有效治理PM_2.5污染、持续改善大气环境质量的关键。

目前，国内外在解析PM_2.5污染来源时，常采用受体模型、化学传输模型等单一的源解析技术。这些单一源解析技术的缺点在于没有综合考虑污染源排放、污染物传输和受体实测数据等因素，不可避免地面临源成分谱共线性、源类识别主观性、模型运算速度慢、模拟结果不确定性大等方面的问题，这将导致最终的源解析结果不够准确。因此，为了提高PM_2.5源解析结果的准确性和时效性，需要采用多种模型方法相结合的综合源解析技术。

发明内容

针对现有PM_2.5来源解析技术存在的缺陷或不足，本发明实施例提供了一种基于受体和化学传输模型解析细颗粒物来源的方法及系统，规避了在复杂大气环境中采用单一源解析技术的局限性，极大地降低了源解析结果的不确定性，可达到准确、快速地获取PM_2.5来源贡献的时空分布等目的。

第一方面，本发明实施例提供一种综合解析细颗粒物来源方法，包括：

利用中尺度天气数值模式WRF、大气污染物排放源清单处理模型SMOKE构建的本地网格化污染物排放清单和空气质量化学传输模型CAMx/PSAT，对一次颗粒物、二次颗粒物以及气态前体物的排放地区和排放行业进行追踪，获取模拟的初始PM_2.5物种组分浓度和污染源贡献；

根据受体区域的PM_2.5外场观测，获取受体PM_2.5物种组分的观测浓度值；

根据受体模型中物种与污染源间的响应关系，利用所述受体物种组分初始模拟值、观测浓度值和受体模型的有效方差最小二乘法，构建综合源解析技术的修正因子算法；

根据准牛顿优化函数，对所述修正因子算法进行最优值求解，获得适用于受体区域的修正因子，进而获得修正后的PM_2.5物种组分浓度和污染源贡献；

本发明实施例通过化学传输模拟结果和受体实测数据，构建综合源解析技术的修正因子算法，极大地提高了解析结果的准确度和时效性。

可选地，所述初始PM_2.5物种组分浓度和污染源贡献通过以下方式获得：

所述中尺度天气数值模式WRF通过综合考虑模拟区域的地形、土地利用、土壤类型等地面数据、气象初始场数据和物理参数化方案，获得模拟区域的气象场；

所述大气污染物排放源清单处理模型SMOKE构建的本地网格化污染物排放清单通过将本地化的排放清单作为基础数据，经SMOKE模型在时间与空间上进行细化分配，获得适用于CAMx/PSAT模型的模拟区域本地化清单；