[发明专利]一种基于面-网格-点的大气二次污染精准溯源方法

说明书

本发明公开的一种基于面‑网格‑点的大气二次污染精准溯源方法，基于空气质量大数据快速识别二次污染特征，判别当次二次污染过程的热点区域；以其为主要受体点，利用空气质量模型快速识别当次二次污染发生时本地敏感排放网格和贡献源类别，溯源至网格和行业水平；获取区域内污染行业的活动信息，建立高空间分辨率网格化排放源清单，利用地理坐标信息对敏感排放网格进行映射，网格识别关键排放企业和园区，进一步定位到企业水平；利用城市VOCs走航观测或颗粒物/臭氧遥感雷达的源定位结果，对比校验溯源结果；本发明建立“面‑网格‑点”多层次递进的溯源方法，提升溯源时效和精度，能够快速、准确定位关键排放园区/企业。

技术领域

本发明涉及大气环境保护技术的研究领域，特别涉及一种基于面-网格-点的大气二次污染精准溯源方法。

背景技术

大量PM_2.5和臭氧污染源集中在城市群和城乡复合带，并通过大气在主要城市群间输送，形成典型的区域大气二次污染。近两年国内主要城市群更是呈现出大范围、长时间、爆发性的区域二次污染特征，威胁人体健康和生态系统，并存在发生环境灾难的隐患，严重制约了区域经济可持续发展。我国区域空气质量管理已经进入PM_2.5和臭氧污染协同防控的新阶段，针对PM_2.5和臭氧二次污染的精准溯源技术研究及应用备受关注。

然而，单种源解析技术包括源清单、空气质量模式、受体模型和源强反算等方法往往存在较大的局限，大气二次污染溯源结果不确定性大且精度不足，无法精准解析引起二次污染的关键排放源区或企业，溯源所需时间长导致溯源结果滞后，难以满足精细化大气环境管理的需求。

在申请号为201910443167.8的中国发明专利中提出了一种大气颗粒物污染快速溯源方法。该发明首次联用源清单-气象模型-粒子扩散模型技术，能够对历史和未来的颗粒物污染进行来源识别，空间分辨率为0.25×0.25，时间分辨率为6h。该发明强调了进一步提升颗粒物来源解析精度，能够筛选出颗粒物污染的靶向排放部门和重点排放单元名录，成本低、普及性强。但是，该发明时间分辨率仍较低，溯源结果响应时间慢，不能满足当次污染发生时的靶向防治需求，且缺少O3污染溯源方法。

在申请号为201911043425.X的中国发明专利中提出了一种基于拉格朗日轨迹模式和化学盒子模式的区域臭氧污染溯源系统。该发明通过综合运用拉格朗日轨迹模式和化学盒子模式方法，设计排放源输入模块、初始化污染浓度场模块、大气化学和物理模块，着力解决三维欧拉模式化学机制表征简化、计算量大和零维盒子模式仅考虑化学过程、空间代表性有效的技术问题。该发明方法能够量化O3前体物相关污染物(包括CH4、NMVOCs、NOx和CO等)某时间点某目标区域的气流经过位置的污染物排放速率，但无法直接输出污染物对应的企业或园区排放源，且缺少PM2.5污染溯源模块。

在申请号为2018111418456.4的中国发明专利中提出一种基于拉格朗日模型和移动观测平台的大气污染溯源方法。该发明针对园区局地小尺度大气环境污染投诉事件，利用PM2.5和重要气态前体物的固定站点监测数据、网格化溯源模型结果及时段移动超站检测分析、清单中各行业对受体点污染物浓度的贡献量，重点识别园区特殊污染排放源(包括VOCs、SO2、H2S、CH4、硫酸气和硝酸气)对居民受体点贡献大小。该发明局限于投诉园区局地小尺度，依赖于受体点历史采样数据和历史投诉事件记录，且不涉及臭氧溯源模块。

另外，新兴溯源技术如无人机、激光雷达、走航观测等，可同时追溯PM2.5和臭氧污染来源，仪器响应时间也快，可达到小时及以下级别的溯源分辨率，但受限于城市及园区尺度、监测方案和数据挖掘需较强经验、设备购置和运维成本高，普适性较差。较多的反向模型应用于新兴溯源技术，但反向模型算法本身存在诸多局部最优解，且单次计算结果解析源个数有限。