[发明专利]增加有机气溶胶化学过程的大气污染模拟预测算法

摘要

本发明公开了一种增加有机气溶胶化学过程的大气污染模拟预测算法，其基于CALGRID的化学模式，考虑大气化学反应、大气输送与扩散、沉降、地面面源和高架排放源的影响，并引入对有机气溶胶浓度的影响变化项，本发明建立的SOA查表法也能够反映有机气溶胶SOA及其前体物的关系，基本具备了SORGAM气溶胶模式的模拟能力。

主权项

1.一种增加有机气溶胶化学过程的大气污染模拟预测算法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：基于CALGRID的化学模式，考虑大气化学反应、大气输送与扩散、沉降、地面面源和高架排放源的影响，并引入对有机气溶胶浓度的影响变化项，得到化学物种浓度变化方程如式(1)，式中，右侧多项式中，第一项▽·(VC)为二阶湍流扩散项，第二项▽·(K▽C)为扩散项，第三项(P‑L)_GAS为气相化学变化项，第四项CHEM_org为有机气溶胶浓度的变化项，第五项E_ANT为人为污染源排放项，第六项由干沉降引起的物种浓度变化；其中，C是化学物种平均浓度，V是三维风矢量的平均量，K是湍流扩散系数，式中，二阶湍流扩散项▽·(K▽C)通过湍流扩散系数K理论闭合转化得到；步骤2：有机气溶胶浓度的变化项CHEMorg的求解方法如下：假定活泼性有机气体ROG通过光化学反应生成八类半挥发有机气体，并通过气粒转换成相应的有机气溶胶SOA，对所述八类活泼有机气体ROG进行种类划分，并对其转化的有机气溶胶SOA进行分类，各转换反应的参数列于表1：上述活泼有机气体在大气中与OH自由基，NO3自由基和臭氧进行氧化反应，反应式如下：TOL+OH→0.039CVARO1+0.108CVARO2   (1)XYL+OH→0.039CVARO1+0.108CVARO2   (2)CSL+OH→0.039CVARO1+0.108CVARO2   (3a)CSL+NO3→0.039CVARO1+0.108CVARO2   (3b)HC+OH→0.048CVALK1   (4)OLT+OH→0.008CVOLE1   (5a)OLT+NO3→0.008CVOLE1   (5b)OLT+O3→0.008CVOLE1   (5c)OLI+OH→0.008CVOLE1   (6a)OLI+NO3→0.008CVOLE1   (6b)OLI+O3→0.008CVOLE1   (6c)API+OH→fOH·(0.028CVAPI1+0.241CVAPI2)   (7a)API+NO3→fNO3·(0.028CVAPI1+0.241CVAPI2)   (7b)API+O3→fO3·(0.028CVAPI1+0.241CVAPI2)   (7c)LIM+OH→fOH·(0.163CVLIM1+0.247CVLIM1)   (8a)LIM+NO3→fNO3·(0.163CVLIM1+0.247CVLIM1)   (8b)LIM+O3→fO3·(0.163CVLIM1+0.247CVLIM1)   (8c)上述反应方程中，权重因子f_OH＝0.228，其他部分氧化产物因为具有较低的饱和蒸气压，因此能通过核化或凝结过程转换成气溶胶SOA。