【技术实现步骤摘要】
一种基于化学动力学-受体模型融合技术的VOCs来源解析方法
本专利技术涉及大气挥发性有机物领域,具体涉及一种化学动力学-受体模型融合源解析技术。
技术介绍
VOCs是对流层臭氧形成的关键前体物。随着我国工业化、城市化进程的加快,VOCs的排放也日益增加,大气中VOCs的污染问题已经较为突出。VOCs与氮氧化物(NOx)的光化学反应过程会破坏NO、NO2与O3的基本化学循环,从而导致环境中O3的累积,严重时会形成光化学烟雾,降低区域能见度,对人体和环境造成危害。因此,更多地了解挥发性有机化合物排放的特点,特别是来自人为来源的排放,可能有助于控制中国的O3污染。VOCs由数千种化合物组成,不同VOCs物种的浓度水平、化学活性差异非常大,排放到环境空气后对臭氧浓度变化的影响也不尽相同。这种差异的原因与不同城市大气中VOCs的化学活性和反应动力学过程密切相关,例如VOCs在昼夜有着不同的化学反应机制;参与反应的自由基浓度不同;动力学参数不同以及VOCs在传输过程中的反应时长不一等。基于VOCs的光化学反应和其在近地面O3生成中的作用,对环境大气中VOCs浓度特征、反应活性、时空分布、污染源解析以及其控制对策等方面进行研究显得非常重要。然而,目前受体模型纳入的数据多采用观测VOCs。实际上VOCs从污染源直接排放进入大气中,在到达采样点之前会有一部分经历一系列的反应而损失。相关研究表明,如果不考虑消耗,VOCs的排放量将被低估。因此,VOCs的化学损失可能会影响环境中VOCs来源的识别,必须结合动力学过 ...
【技术保护点】
1.一种基于化学动力学-受体模型融合技术的VOCs来源解析方法,包括以下步骤:/n(1)在线数据的前处理及输入;/n(2)化学动力学参数的计算:考虑化学动力学对传输过程的影响,自动计算反应速率常数k、传输过程中的反应时间Δt以及参与反应的OH自由基浓度;/n(3)计算源排放初始VOCs及消耗VOCs浓度:利用上述数据,经计算获得源排放初始VOCs混合比,而消耗VOCs浓度就等于初始VOCs与观测VOCs的差值;/n(4)PMF/ME2模型参数设置:基础设置和源谱特征约束;/n(5)PTT-PMF模型参数设置:包括基础设置和实测源成分谱设置;/n(6)计算源贡献:以计算得到的源排放初始VOCs作为输入数据纳入PMF/ME2模型可得源贡献矩阵1,随之利用计算出的源成分谱纳入PTT-PMF模型,得源贡献矩阵2,两种模型结果互相验证。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于化学动力学-受体模型融合技术的VOCs来源解析方法,包括以下步骤:
(1)在线数据的前处理及输入;
(2)化学动力学参数的计算:考虑化学动力学对传输过程的影响,自动计算反应速率常数k、传输过程中的反应时间Δt以及参与反应的OH自由基浓度;
(3)计算源排放初始VOCs及消耗VOCs浓度:利用上述数据,经计算获得源排放初始VOCs混合比,而消耗VOCs浓度就等于初始VOCs与观测VOCs的差值;
(4)PMF/ME2模型参数设置:基础设置和源谱特征约束;
(5)PTT-PMF模型参数设置:包括基础设置和实测源成分谱设置;
(6)计算源贡献:以计算得到的源排放初始VOCs作为输入数据纳入PMF/ME2模型可得源贡献矩阵1,随之利用计算出的源成分谱纳入PTT-PMF模型,得源贡献矩阵2,两种模型结果互相验证。
2.根据权利要求1所述的基于化学动力学-受体模型融合技术的VOCs来源解析方法,其特征在于:步骤(1)在线数据的前处理及输入:是利用在线监测仪器监测的VOCs浓度及气象参数,包括但不限于温度、太阳辐射,构建多组分在线数据,为模型输入数据做准备。
3.根据权利要求1所述的基于化学动力学-受体模型融合技术的VOCs来源解析方法,其特征在于步骤(2)化学动力学参数的计算中:
估算反应速率常数k:输入不同VOCs物种的有关参数,根据阿伦尼乌斯表达式,VOCs的速率常数可以由等式(1)和(2)估算;
kOH=ATne-B/T(1)
kOH=Ae-B/T(2)
这里kOH是VOCs物种与OH自由基反应的速率常数,单位是(cm3·molecule-1·s-1);A是Arrhenius常数,称为指前因子,单位与kOH相同;B是实验活化能Ea与摩尔气体常数R的比值,K;T代表环境温度,K;n是系数,一般取n=2;
对于烷烃,建议的温度依赖表达式是用三参数表达式(1)表示,烯烃、炔烃、芳香烃用等式(2);
估算OH自由基浓度:根据观测的太阳辐射量和O3浓度,分别估算了昼、夜两种不同情况下的OH自由基浓度;
[OH]=(0.0012O3+0.013)×2.46×107(3)
这里[OH]是OH自由的浓度,单位是molecule/cm3;O3是指环境中检测到的O3浓度,单位是ppbv...
【专利技术属性】
技术研发人员:史国良,王振宇,王丰,卫昱婷,冯银厂,
申请(专利权)人:南开大学,
类型:发明
国别省市:天津;12
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