一种臭氧污染溯源方法技术

本发明专利技术公开了一种臭氧污染溯源方法，可以实现臭氧污染的实时自动化监控，不仅能够降低人工采样的劳动强度，而且能够提高臭氧污染溯源的效率，并且兼具数据实际监测和数值理论分析的多项优点，有效提升了臭氧污染溯源的科学性和高效性，更大大提高了臭氧污染溯源的可操作性，以简便科学的方法达到最快的溯源效果，高效、快速地筛选出臭氧污染高值的成因，可以很好地适用于区域或城市自动空气站点臭氧高值的成因分析，适用于工程应用。适用于工程应用。适用于工程应用。

【技术实现步骤摘要】
一种臭氧污染溯源方法


[0001]本专利技术涉及空气污染溯源
，特别地，涉及一种臭氧污染溯源方法。

技术介绍

[0002]O3具有氧化性，因而具有腐蚀性，吸入过量的O3则会给人体带来伤害。O3对人体健康的危害主要体现在以下几方面：(1)强烈刺激呼吸道，造成咽喉肿痛、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿；(2)造成神经中毒，头晕头痛、视力下降、记忆力衰退；(3)对人体皮肤中的维生素E起到破坏作用，致使人的皮肤起皱、出现黑斑；(4)破坏人体免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老，致使胎儿畸形。因此，O3污染问题日益受到大家的广泛关注，国内外针对O3污染的溯源研究不断深入。
[0003]目前，现有的O3污染溯源方法主要包括：后推气团轨迹分析法、激光雷达探测法、数值模式模拟法、移动式常规走航监测法等。其中，后推气团轨迹分析法是将一段时间内的后推气流轨迹按照一定方法进行分类归纳，聚类分析可以用于分析目标地点的气团的来向构成以及占比，主要分为四个步骤：气象数据准备；按所需时间段批量计算后推气流轨迹；对后退气流轨迹数据进行聚类；将聚类结果与污染物浓度数据结合分析。后推气团轨迹分析法对区域传输分析的作用较佳，但由于O3前体物较活跃，在大气活动中易消耗，因此该方法无法对O3及其前体物的本地生成和转化进行分析，分析过程中缺乏存在一定的科学性，存在一定的分析误差。
[0004]激光雷达探测法主要是通过激光发射源产生高重频的脉冲激光，高重频的脉冲激光经激光晶体变频，产生紫外臭氧吸收波长的激光，通过光束耦合作用将高重频的脉冲激光先分成两路激光束分别进行扩束后再合束同光轴同光束质量的激光发射到目标大气中，发射到目标大气中的激光受臭氧分子吸收和大气散射作用，产生散射光回波信号，通过信号转换，可将经过滤器过滤的散射光回波信号分波段进行测量，得到大气回波信号，用于系统控制并进行反演计算得到O3浓度的高值区域。该方法的具有搭建装置结构简单和调试方便等优点，同时高重频适合快速溯源，适合臭氧监测领域需要快速溯源的要求，同时适合大规模的应用。但是激光能量较高，运行过程中存在一定的安全隐患，此外，溯源结果缺乏机理性分析，仅精确到相应区域，对小范围区域的具体污染源来源的分析并不到位，且受气象等因素的影响，存在一定的分析误差。
[0005]数值模式模拟法是指选用不同尺度的模式对区域O3污染物开展模拟分析，常用模式包括CMAQ、WRF和CAMx等，数值模式模拟是分析大气污染物时空分布和成分贡献的重要工具，利用模拟结果可以分析大气污染的来源、成因、污染程度、持续时间、主要成分、相对贡献等问题。当前，针对不同理论、用途和设计理念，国内外已经研发出了多种空气质量模式，并被广泛应用于空气质量预报预警系统、大气污染防治、环境影响评价等工作中。开展模式模拟的原始数据包括：地理气象、空气质量、产业布局等多种数据集合，数值模拟基于程序算法，能模拟较复杂过程，较抽象，可快速得出结果，模拟成本低廉，该方法可以对各个区域、各个站点进行多重分析，对实验进行补充。但是数值模拟法的直观性较弱，该方法在模
拟分析过程中，往往要对边界条件和参数属性进行简化，都是基于某个理论框架或者某些假设，都不是真正的现实数据，不能代替实验的作用，模拟结果存在一定的置信度。
[0006]而移动式常规车载走航监测法主要是依靠常规走航监测车，在不需要接入市电的情况下，可在行驶过程中连续监测，也可停靠路边或污染地带进行定点监测。通过移动监测法，既满足环境常规巡查又能快速应急处理，扩大了监测区域，为O3高值站点周边区域的O3分布进行划分，提高其时空分辨率，真正做到环境监测“全方位、无死角”，是环境管理中科学、高效的手段。但是，该方式多为事后监测，缺乏固定式监测网络的连续性和整体性，对短时间局部区域的高值溯源能发挥有效作用，但就大区域或整个城市的高值溯源而言，仍需搭配其他手段。
[0007]因此，现有的臭氧溯源方法缺乏O3前体物(VOCs和NO
x
)长期性监测的机理性分析，无法对高值过程中多类前体物进行细化溯源，这就造成了区域O3污染成因不明晰、环保执法无方向、O3污染持续加剧的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种臭氧污染溯源方法，以解决现有的臭氧溯源方法无法对臭氧前提物进行细化溯源分析的技术问题。
[0009]根据本专利技术的一个方面，提供一种臭氧污染溯源方法，包括以下内容：
[0010]确定目标区域，收集目标区域的环境背景资料并建立目标区域的大气环境污染源背景清单库；
[0011]布设目标区域的大气监测网络以实时获得臭氧及其前体物的监测数据；
[0012]在出现臭氧污染后，基于大气监测网络中的各个监测站点的监测数据进行高值污染物插值分析，以确定臭氧及其前体物的综合高值区域；
[0013]对综合高值区域的特征监测组分活性占比进行分析，将分析结果与目标区域的大气环境污染源背景清单库进行比对以确定污染源。
[0014]进一步地，所述基于大气监测网络中的各个监测站点的监测数据进行高值污染物插值分析，以确定臭氧及其前体物的综合高值区域的过程包括以下内容：
[0015]运用插值法对目标区域的臭氧浓度进行可视化渲染，以确定臭氧相对高值区域；
[0016]采用臭氧敏感性分析法对目标区域进行插值渲染分析，以确定臭氧相对高值区域的主控前体物；
[0017]运用插值法对目标区域的主控前体物的数值进行可视化渲染，以确定主控前体物相对高值区域；
[0018]获得臭氧相对高值区域和主控前体物相对高值区域的交集，该交集即为臭氧及其前体物的综合高值区域。
[0019]进一步地，所述运用插值法对目标区域的臭氧浓度进行可视化渲染，以确定臭氧相对高值区域的过程包括以下内容：
[0020]制作所有监测站点在臭氧浓度高值时段的臭氧浓度均值表；
[0021]将所述臭氧浓度均值表的表格数据导入GIS软件中目标区域的地图文件，对不同的臭氧浓度定义不同颜色；
[0022]基于目标区域的地图文件尺寸，按照横纵坐标像素进行切分，选择合适的坐标像
素和栅格密度以填充图像变换时像素之间的空隙；
[0023]基于GIS测距并结合臭氧浓度的填充色差分析填充结果，基于分析结果得到臭氧浓度相对高值区域。
[0024]进一步地，所述采用臭氧敏感性分析法对目标区域进行插值渲染分析，以确定臭氧相对高值区域的主要前体物成分的过程包括以下内容：
[0025]对所有监测站点的VOCs浓度和NO
x
浓度的监测数据进行统计，汇总得到各个监测站点的VOCs/NO
x
均值表；
[0026]将所述VOCs/NO
x
均值表的表格数据导入GIS软件中目标区域的地图文件，对不同的VOCs/NO
x
数值定义不同颜色；
[0027]基于目标区域的地图文件尺寸，按照横纵坐标像素进行切分，选择合适的坐标像素和栅格密度以填充图像变换时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种臭氧污染溯源方法，其特征在于，包括以下内容：确定目标区域，收集目标区域的环境背景资料并建立目标区域的大气环境污染源背景清单库；布设目标区域的大气监测网络以实时获得臭氧及其前体物的监测数据；在出现臭氧污染后，基于大气监测网络中的各个监测站点的监测数据进行高值污染物插值分析，以确定臭氧及其前体物的综合高值区域；对综合高值区域的特征监测组分活性占比进行分析，将分析结果与目标区域的大气环境污染源背景清单库进行比对以确定污染源。2.如权利要求1所述的臭氧污染溯源方法，其特征在于，所述基于大气监测网络中的各个监测站点的监测数据进行高值污染物插值分析，以确定臭氧及其前体物的综合高值区域的过程包括以下内容：运用插值法对目标区域的臭氧浓度进行可视化渲染，以确定臭氧相对高值区域；采用臭氧敏感性分析法对目标区域进行插值渲染分析，以确定臭氧相对高值区域的主控前体物；运用插值法对目标区域的主控前体物的数值进行可视化渲染，以确定主控前体物相对高值区域；获得臭氧相对高值区域和主控前体物相对高值区域的交集，该交集即为臭氧及其前体物的综合高值区域。3.如权利要求2所述的臭氧污染溯源方法，其特征在于，所述运用插值法对目标区域的臭氧浓度进行可视化渲染，以确定臭氧相对高值区域的过程包括以下内容：制作所有监测站点在臭氧浓度高值时段的臭氧浓度均值表；将所述臭氧浓度均值表的表格数据导入GIS软件中目标区域的地图文件，对不同的臭氧浓度定义不同颜色；基于目标区域的地图文件尺寸，按照横纵坐标像素进行切分，选择合适的坐标像素和栅格密度以填充图像变换时像素之间的空隙；基于GIS测距并结合臭氧浓度的填充色差分析填充结果，基于分析结果得到臭氧浓度相对高值区域。4.如权利要求2所述的臭氧污染溯源方法，其特征在于，所述采用臭氧敏感性分析法对目标区域进行插值渲染分析，以确定臭氧相对高值区域的主要前体物成分的过程包括以下内容：对所有监测站点的VOCs浓度和NO
x
浓度的监测数据进行统计，汇总得到各个监测站点的VOCs/NO
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均值表；将所述VOCs/NO
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均值表的表格数据导入GIS软件中目标区域的地图文件，对不同的VOCs/NO
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数值定义不同颜色；基于目标区域的地图文件尺寸，按照横纵坐标像素进行切分，选择合适的坐标像素和栅格密度以填充图像变换时像素之间的空隙；基于GIS测距并结合VOCs/NO
x
数值的填充色差分析填充结果，根据分析结果将目标区域划分为VOCs主控区和NO
X
主控区，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周君立，黄拓，刘德华，
申请(专利权)人：力合科技湖南股份有限公司，
类型：发明
国别省市：