專利名稱：基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法
技術領域：
本發(fā)明涉及大氣環(huán)境規(guī)劃管理與污染防控技術領域，尤其涉及一種基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法。
背景技術：
近年來隨著對大氣污染控制的不斷深入，且隨著對酸沉降、光化學煙霧、灰霾等污染特征認識的不斷加深，公眾已開始認識到大氣污染問題的存在及嚴重性。我國空氣污染已經(jīng)由煤煙型污染轉變?yōu)槊簾熍c機動車尾氣污染并存的復合型污染，大氣氧化能力不斷增強，相當多的地區(qū)出現(xiàn)區(qū)域性多種污染物同時以高濃度并存的嚴峻局面。該問題不僅成為我國特色的嚴重環(huán)境問題，也是世界大氣科學領域的研究前沿。大氣污染的程度與區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)達程度有很大關系，以京津冀、長三角和珠三角為代表的三大城市群不僅是我國經(jīng)濟發(fā)展水平最快的地區(qū)，同時也是大氣污染防控研究較為集中的案例地區(qū)。大氣污染防治問題最終仍落實在科學合理的污染源減排問題上，而我國目前的污染源減排形勢已相當嚴峻，如何利用有限的污染物減排空間發(fā)揮出改善環(huán)境質量的最大效果是當前污染源減排工作急需解決的重要問題。來自不同排放區(qū)域相同排放量的大氣污染物對城市空氣質量的貢獻濃度水平，受污染物方位、距離、區(qū)域地形、氣象因素等條件的影響，其影響程度有所差異。當前的污染源控制并未考慮到各地區(qū)各行業(yè)污染源的環(huán)境影響貢獻差異。在已有的排放貢獻研究中，陳東升等結合Models-3進行數(shù)值模擬，利用“清零法”來研究分析周邊省市排放對北京空氣質量的影響[Chen D. S.，Cheng S. Y.，Liu L.，Chen T.，Guo X. R. ,2007. An integrated MM5-CMAQ modeling approach for assessingtrans-boundary PMlO contribution to the host city of 2008 Olympic Summer Gamese Beijing，China. Atmospheric Environment 41，1237-1250.]。如研究北京周邊某一省市對北京的影響時，則削減該省市的污染物，保留其它區(qū)域的污染源進行模擬，模擬結果與基本情景的模擬結果比較，兩者的差值為該省市大氣污染源對北京的貢獻值，以達到排放貢獻影響程度量化的目的。而當研究區(qū)域內多地區(qū)多污染物的貢獻濃度時，傳統(tǒng)的“清零法”計算需要分別清零模擬，計算量大，較為耗時，此外污染物在擴散過程中伴隨著復雜的化學反應，各排放源貢獻濃度之和不等于所有排放源的貢獻濃度，因此清零法也會導致一定誤差。此外，還有研究學者利用ADMS模型計算污染物排放與空氣質量的關系[肖楊，毛顯強，馬根慧.基于ADMS和線性規(guī)劃的區(qū)域大氣環(huán)境容量測算.環(huán)境科學研究，2008，21 (3)13-16]，但受到模型限制，多地區(qū)多污染物的排放貢獻研究，計算量巨大，難以實現(xiàn)。因此，當下需要迫切解決的一個技術問題就是如何能夠提出一種有效的措施，以解決現(xiàn)有技術中存在的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，對大氣污染源的敏感性進行評價并將其定量分級，為污染源科學減排提供有效的技術支撐。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供的一種基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，包括基于氣象模式進行研究區(qū)域高時空分辨率氣象模擬；基于GIS對研究區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，并設置濃度貢獻評價點；
收集污染物排放信息；建立氣象-空氣質量耦合模式系統(tǒng)，計算敏感因子，識別敏感排放區(qū)域；將敏感因子歸一化處理，結合污染物排放負荷、敏感排放區(qū)域排序對污染源進行分級識別。進一步地，所述方法在收集污染源排放信息后還包括借助評價點和環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)對模擬模型進行校驗。進一步地，所述基于氣象模式進行高時空分辨率氣象模擬具體包括以下步驟選取模擬基準年；收集所選基準年在研究區(qū)域內各氣象站點各季代表月的氣象觀測數(shù)據(jù)；收集氣象模式所需的地形及土地利用資料；通過氣象模式進行研究區(qū)域氣象模擬。進一步地，所述氣象觀測數(shù)據(jù)包括溫度、壓強、濕度、風速和風向。進一步地，所述排放信息包括點源排放信息和面源排放信息。進一步地，所述點源排放信息包括經(jīng)度坐標和緯度坐標、煙囪高度(m)、煙囪出口內徑(m)、煙囪排氣溫度(K)、煙氣流速(m/hr)及各污染物排放量(顆粒物為g/hr，氣態(tài)污染物為mo I/hr)。進一步地，所述面源排放信息包括排放位置、排放量(顆粒物為g/hr，氣態(tài)污染物為 moI/hr)o進一步地，所述對污染源進行分級識別包括對點源的分級和對面源的分級。進一步地，所述對點源的分級具體包括以下步驟將各個污染源的敏感因子指標和排放負荷指標從大到小排序，分別分出兩個指標的排序位置位于前25%, 25% -75%,后75%的污染源；第一級污染源為敏感因子指標和排放負荷指標排序都位于前25%的污染源；第二級污染源為敏感因子指標或排放負荷指標排序位于前25%的污染源；將敏感因子指標和排放負荷指標排序都位于后75%的污染源作為第四級污染源，這部分排放源排放貢獻及單位排放貢獻都較??；分出第一、二、四級污染源后，剩余的為第三級污染源。進一步地，所述對面源的分級具體包括以下步驟對各面源排放量信息進行統(tǒng)計；根據(jù)面源所在區(qū)域的排放敏感性判定級別。綜上，本發(fā)明提供的基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，使得敏感源篩選由理論上可行轉為實際中可操作，敏感源篩選及基于敏感性評價的污染源分級識別方法，可為大氣環(huán)境質量控制與管理提供決策支持，通過對敏感程度較大的排放區(qū)域以及敏感級別較高的排放源有針對性地實施分級分步驟消減和控制措施，盡量在敏感程度較小的排放區(qū)域布局污染較重的工業(yè)企業(yè)，可以在降低污染物空氣質量濃度的同時，提高減排效率，通過較少污染物的減排措施獲得較大幅度的空氣質量提升空間，對于環(huán)境質量改善具有重要作用。



圖I是本發(fā)明的基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明的具體實施方式
中所述案例城市受體點設置示意圖；圖3是本發(fā)明的具體實施方式
中所述案例城市PMltl排放空間分布示意圖；圖4是本發(fā)明的具體實施方式
中所述污染物來源識別耦合模型框架圖；圖5是本發(fā)明的具體實施方式
中所述案例城市PMltl敏感因子結果空間分布示意圖；圖6是本發(fā)明的具體實施方式
中所述污染源分級技術路線圖；圖7是本發(fā)明的具體實施方式
中所述案例城市各級別排放點源空間分布示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。參照圖I (a)所示的基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法的流程示意圖，所述方法具體包括SlOl，基于氣象模式進行研究區(qū)域高時空分辨率氣象模擬；實際應用的示意圖參見圖1(b)，首先選取模擬基準年，基于美國環(huán)境預報中心(NCEP)提供的全球1° Xl0分辨率的模式背景場網(wǎng)格數(shù)據(jù)(6h間隔)，并充分收集該年份研究區(qū)域內各氣象站點各季代表月的氣象觀測MICAPS數(shù)據(jù)，包括溫、壓、濕、風等各氣象要素監(jiān)測資料(多為3h間隔)，利用氣象模式進行研究區(qū)域氣象模擬，用于提供符合空氣質量模式的高時空分辨率要求的研究區(qū)域氣象場；氣象模式所需的地形及土地利用數(shù)據(jù)采用美國地質勘探(USGS)的全球30秒分辨率地形資料。S102，基于GIS對研究區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，并設置濃度貢獻評價點；基于GIS技術對研究區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，在研究區(qū)域內選取空間上均勻分布的網(wǎng)格點作為受體點即評價點，用于評估排放源對研究對象整體區(qū)域的污染物濃度貢獻水平Og* JiT3)。S103，收集污染源排放信息；收集研究區(qū)域內污染源排放信息，包括點源經(jīng)度坐標和緯度坐標(要求精確到秒)、煙囪高度(m)、煙囪出口內徑(m)、煙囪排氣溫度(K)、煙氣流速(m/hr)及各污染物排放量(顆粒物為g/hr，氣態(tài)污染物為mol/hr)，以及面源排放信息，包括排放位置、排放量(顆粒物為g/hr，氣態(tài)污染物為mol/hr)。將排放信息導入數(shù)據(jù)庫，生成符合空氣質量模式要求的排放信息。S104，建立氣象-空氣質量耦合模式系統(tǒng)，計算敏感因子，識別敏感排放區(qū)域；本發(fā)明定義單位排放污染物強對環(huán)境濃度貢獻大的排放區(qū)域和排放源分別為敏感排放區(qū)域和敏感源，依據(jù)排放區(qū)域或排放源的敏感性評價進行污染源的分級識別。
通過模式計算進行污染物來源識別，計算單個排放源或單個排放地區(qū)對目標區(qū)域的污染物環(huán)境濃度貢獻g I.3)，考慮不同污染物毒性差異，將濃度貢獻值進行多污染物歸一化處理，定義敏感因子SI為

權利要求
1.一種基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，其特征在于，包括 基于氣象模式進行研究區(qū)域高時空分辨率氣象模擬； 基于GIS對研究區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，并設置濃度貢獻評價點； 收集污染源排放信息； 建立氣象-空氣質量耦合模式系統(tǒng)，計算敏感因子，識別敏感排放區(qū)域； 將敏感因子歸一化處理，結合污染物排放負荷、敏感排放區(qū)域排序對污染源進行分級識別。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，其特征在于，所述方法在收集污染源排放信息后還包括 借助評價點和環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)對模擬模型進行校驗。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，其特征在于，所述基于氣象模式進行高時空分辨率氣象模擬具體包括以下步驟 選取模擬基準年； 收集所選基準年在研究區(qū)域內各氣象站點各季代表月的氣象觀測數(shù)據(jù)； 收集氣象模式所需的地形及土地利用資料； 通過氣象模式進行研究區(qū)域氣象模擬。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，其特征在于，所述氣象觀測數(shù)據(jù)包括溫度、壓強、濕度、風速和風向。
5.根據(jù)權利要求3所述的基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，其特征在于 所述排放信息包括點源排放信息和面源排放信息。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，其特征在于 所述點源排放信息包括經(jīng)度坐標和緯度坐標、煙 高度(m)、煙 出口內徑(m)、煙囪排氣溫度(K)、煙氣流速(m/hr)及各污染物排放量(顆粒物為g/hr，氣態(tài)污染物為mol/hr) ο
7.根據(jù)權利要求5所述的基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，其特征在于 所述面源排放信息包括排放位置、排放量(顆粒物為g/hr，氣態(tài)污染物為mol/hr)。
8.根據(jù)權利要求I所述的基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，其特征在于 所述對污染源進行分級識別包括對點源的分級和對面源的分級。
9.根據(jù)權利要求8所述的基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，其特征在于，所述對點源的分級具體包括以下步驟 將各個污染物的敏感因子指標和排放負荷指標從大到小排序，分別分出兩個指標的排序位置位于前25%, 25% -75%,后75%的污染源； 第一級污染源為敏感因子指標和排放負荷指標排序都位于前25%的污染源； 第二級污染源為敏感因子指標或排放負荷指標排序位于前25%的污染源； 將敏感因子指標和排放負荷指標排序都位于后75%的污染源作為第四級污染源，這部分排放源排放貢獻及單位排放貢獻都較小； 分出第一、二、四級污染源后，剩余的為第三級污染源。
10.根據(jù)權利要求8所述的基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，其特征在于，所述對面源的分級具體包括以下步驟 對各面源排放量信息進行統(tǒng)計； 根據(jù)面源所在區(qū)域的排放敏感性判定級別。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，屬于大氣環(huán)境規(guī)劃管理與污染防控技術領域，包括基于氣象模式進行研究區(qū)域高時空分辨率氣象模擬，基于GIS對研究區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，并設置濃度貢獻評價點，收集污染源排放信息，建立氣象-空氣質量模式耦合系統(tǒng)，計算敏感因子，識別敏感排放區(qū)域，將敏感因子歸一化處理，結合污染物排放負荷、敏感排放區(qū)域排序對污染源進行分級識別。本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于污染物來源識別技術的大氣污染源分級方法，對大氣污染源的敏感性進行評價并將其定量分級，為污染物科學減排提供有效的技術支撐。
文檔編號G01N33/00GK102628852SQ20121006549
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權日2012年3月13日
發(fā)明者周穎, 王海燕, 程水源, 郎建壘, 陳東升, 黃青 申請人:北京工業(yè)大學