面向源清单校验的污染气体立体分布及排放通量遥测技术研究
发布时间：2022-12-06 00:09
随着中国经济一体化程度的持续深化,大气环境污染问题从局部地区的、单个城市的大气污染问题逐步发展为大空间尺度的、多个城市的复合污染问题。以“京津冀”为典型的区域大气复合污染问题是近年来我国大气环境领域面临的最大挑战。大气污染源清单是甄别区域大气污染来源,利用空气质量模型研究区域大气污染形成机制,预报模拟污染过程,制定污染管控对策的关键输入数据。然而缺少实时更新并且高空间分辨率的大气污染源清单是当前我国深化研究大气复合污染、空气质量模式预警预报与污染源高效控制等方面面临的关键瓶颈问题之一。本文针对识别区域大气污染物来源、利用空气质量模型研究区域大气污染形成机制、预警预报污染过程、确立污染源管控对策等研究中意义重大的高时空分辨率污染源清单的实时获取问题,开展了基于被动光学遥测技术的大气污染源网格化排放清单的快速获取方法研究。重点开展了适用于车载观测平台的车载双光路DOAS系统构建,基于车载光学遥测技术的污染物垂直柱浓度快速获取方法研究、风场约束的模特卡罗蒙特卡洛空间条件模拟重构柱浓度区域分布重构算法及重构不确定性定量评估研究、污染物垂直柱浓度分布数据与风场数据耦合获取排放量方法研究。通过构建...
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
1.1 意义与目的
1.2 目前的源清单获取方式
1.2.1 自下而上的源清单获取
1.2.2 自上而下的源清单获取
1.3 目前源清单获取方法上存在的问题
1.4 本文的主要研究内容
第2章 车载被动差分吸收光谱技术
2.1 DOAS技术简介
2.2 被动差分吸收光谱技术原理
2.2.1 Lambert-Beer定律
2.2.2 太阳光谱—夫琅和费谱线
2.2.3 被动DOAS原理的数学表达
2.3 反演波段优化
2.3.1 甲醛的DOAS拟合波段选择
2.3.2 拟合截面相关性分析
2.3.3 DOAS拟合残差分析
2.3.4 优化后的反演结果
2.4 车载双光路DOAS
2.4.1 车载双光路DOAS系统原理
2.4.2 车载双光路DOAS系统硬件
2.4.3 车载双光路DOAS系统软件
2.4.4 车载双光路DOAS系统检测
2.5 本章小结
第3章 区域污染物柱浓度分布重构技术研究
3.1 常规插值方法重构污染物浓度分布
3.1.1 实验区域选择
3.1.2 空间插值的尺度选择
3.1.3 某工业区NO_2与HCHO空间插值结果
3.1.4 验证分析
3.2 蒙特卡洛空间条件模拟
3.2.1 正态分布转换
3.2.2 数据格点化
3.2.3 蒙特卡洛空间条件模拟过程
3.2.4 模拟路径
3.2.5 蒙特卡洛空间条件模拟的不确定性评估
3.3 风场约束的柱浓度分布蒙特卡洛空间条件模拟
3.3.1 数据预处理
3.3.2 半方差分析
3.3.3 模拟重构结果及重构误差
3.4 本章小结
第4章 基于被动DOAS的源清单获取及校验研究
4.1 基于被动DOAS系统的排放量获取方法
4.2 排放量获取的数值仿真验证
4.2.1 理想高斯烟羽扩散模型的构建
4.2.2 污染物柱浓度分布重构
4.2.3 排放量仿真计算及排放量误差评估
4.3 排放清单获取及误差评估
4.3.1 观测区域
4.3.2 风场数据来源
4.3.3 污染物柱浓度重构
4.3.4 五环区域内排放清单获取及误差评估
4.4 排放清单对比验证
4.4.1 点源验证
4.4.2 网格化排放清单对比
4.5 本章小结
第5章 基于被动DOAS系统的排放清单应用研究
5.1 区域排放量监测应用
5.1.1 青奥前后典型工业区排放监测
5.1.2 首都机场大修前后排放监测
5.1.3 G20前后重点城市区域排放监测
5.2 区域网格化排放清单应用
5.2.1 典型工业区精细化排放清单获取
5.2.2 核心区域散源乱源捕捉
5.2.3 重点城市区域排放特征获取
5.3 机载平台网格化排放清单获取
5.4 本章小结
第6章 结论及展望
参考文献
致谢
博士在读期间发表的学术论文与取得的其他研宄成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]唐山市钢铁行业大气污染物排放清单建立[J]. 李佳,张晓郁,孙庆宇. 中国环境监测. 2016(05)
[2]基于OMI数据天津市NO2浓度分布特征及其适用性[J]. 李鹏,肖致美,陈魁,孙韧,关玉春,刘彬,李丹. 环境科学与技术. 2016(01)
[3]珠江三角洲大气排放源清单与时空分配模型建立[J]. 杨柳林,曾武涛,张永波,刘乙敏,廖程浩,甘云霞,邓雪娇. 中国环境科学. 2015(12)
[4]Variation of temporal and spatial patterns of NO2 in Beijing using OMI and mobile DOAS[J]. Ang Li,Jie Zhang,Pinhua Xie,Zhaokun Hu,Jin Xu,Fusheng Mou,Fengcheng Wu,Jianguo Liu,Wenqing Liu. Science China（Chemistry）. 2015(09)
[5]京津冀地区钢铁行业高时空分辨率排放清单方法研究[J]. 伯鑫,赵春丽,吴铁,苏艺,王龙飞,田军,史元良,罗梦,李时蓓. 中国环境科学. 2015(08)
[6]基于CEMS全国污染源清单数据库系统开发与应用[J]. 伯鑫,何友江,商国栋,丁峰,赵晓宏. 环境工程. 2014(08)
[7]基于车载被动差分光学吸收光谱技术的甲醛排放通量遥测研究[J]. 吴丰成,谢品华,李昂,司福祺,窦科,刘宇,徐晋,王界. 光谱学与光谱分析. 2011(11)
[8]珠江三角洲大气面源排放清单及空间分布特征[J]. 郑君瑜,张礼俊,钟流举,王兆礼. 中国环境科学. 2009(05)
[9]全国污染源普查条例[J]. 资源与人居环境. 2007(22)
[10]被动差分光学吸收光谱法监测污染源排放总量研究[J]. 李昂,谢品华,刘文清,刘建国,虞统,窦科,林艺辉. 光学学报. 2007(09)
本文编号：3710644
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
1.1 意义与目的
1.2 目前的源清单获取方式
1.2.1 自下而上的源清单获取
1.2.2 自上而下的源清单获取
1.3 目前源清单获取方法上存在的问题
1.4 本文的主要研究内容
第2章 车载被动差分吸收光谱技术
2.1 DOAS技术简介
2.2 被动差分吸收光谱技术原理
2.2.1 Lambert-Beer定律
2.2.2 太阳光谱—夫琅和费谱线
2.2.3 被动DOAS原理的数学表达
2.3 反演波段优化
2.3.1 甲醛的DOAS拟合波段选择
2.3.2 拟合截面相关性分析
2.3.3 DOAS拟合残差分析
2.3.4 优化后的反演结果
2.4 车载双光路DOAS
2.4.1 车载双光路DOAS系统原理
2.4.2 车载双光路DOAS系统硬件
2.4.3 车载双光路DOAS系统软件
2.4.4 车载双光路DOAS系统检测
2.5 本章小结
第3章 区域污染物柱浓度分布重构技术研究
3.1 常规插值方法重构污染物浓度分布
3.1.1 实验区域选择
3.1.2 空间插值的尺度选择
3.1.3 某工业区NO_2与HCHO空间插值结果
3.1.4 验证分析
3.2 蒙特卡洛空间条件模拟
3.2.1 正态分布转换
3.2.2 数据格点化
3.2.3 蒙特卡洛空间条件模拟过程
3.2.4 模拟路径
3.2.5 蒙特卡洛空间条件模拟的不确定性评估
3.3 风场约束的柱浓度分布蒙特卡洛空间条件模拟
3.3.1 数据预处理
3.3.2 半方差分析
3.3.3 模拟重构结果及重构误差
3.4 本章小结
第4章 基于被动DOAS的源清单获取及校验研究
4.1 基于被动DOAS系统的排放量获取方法
4.2 排放量获取的数值仿真验证
4.2.1 理想高斯烟羽扩散模型的构建
4.2.2 污染物柱浓度分布重构
4.2.3 排放量仿真计算及排放量误差评估
4.3 排放清单获取及误差评估
4.3.1 观测区域
4.3.2 风场数据来源
4.3.3 污染物柱浓度重构
4.3.4 五环区域内排放清单获取及误差评估
4.4 排放清单对比验证
4.4.1 点源验证
4.4.2 网格化排放清单对比
4.5 本章小结
第5章 基于被动DOAS系统的排放清单应用研究
5.1 区域排放量监测应用
5.1.1 青奥前后典型工业区排放监测
5.1.2 首都机场大修前后排放监测
5.1.3 G20前后重点城市区域排放监测
5.2 区域网格化排放清单应用
5.2.1 典型工业区精细化排放清单获取
5.2.2 核心区域散源乱源捕捉
5.2.3 重点城市区域排放特征获取
5.3 机载平台网格化排放清单获取
5.4 本章小结
第6章 结论及展望
参考文献
致谢
博士在读期间发表的学术论文与取得的其他研宄成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]唐山市钢铁行业大气污染物排放清单建立[J]. 李佳,张晓郁,孙庆宇. 中国环境监测. 2016(05)
[2]基于OMI数据天津市NO2浓度分布特征及其适用性[J]. 李鹏,肖致美,陈魁,孙韧,关玉春,刘彬,李丹. 环境科学与技术. 2016(01)
[3]珠江三角洲大气排放源清单与时空分配模型建立[J]. 杨柳林,曾武涛,张永波,刘乙敏,廖程浩,甘云霞,邓雪娇. 中国环境科学. 2015(12)
[4]Variation of temporal and spatial patterns of NO2 in Beijing using OMI and mobile DOAS[J]. Ang Li,Jie Zhang,Pinhua Xie,Zhaokun Hu,Jin Xu,Fusheng Mou,Fengcheng Wu,Jianguo Liu,Wenqing Liu. Science China（Chemistry）. 2015(09)
[5]京津冀地区钢铁行业高时空分辨率排放清单方法研究[J]. 伯鑫,赵春丽,吴铁,苏艺,王龙飞,田军,史元良,罗梦,李时蓓. 中国环境科学. 2015(08)
[6]基于CEMS全国污染源清单数据库系统开发与应用[J]. 伯鑫,何友江,商国栋,丁峰,赵晓宏. 环境工程. 2014(08)
[7]基于车载被动差分光学吸收光谱技术的甲醛排放通量遥测研究[J]. 吴丰成,谢品华,李昂,司福祺,窦科,刘宇,徐晋,王界. 光谱学与光谱分析. 2011(11)
[8]珠江三角洲大气面源排放清单及空间分布特征[J]. 郑君瑜,张礼俊,钟流举,王兆礼. 中国环境科学. 2009(05)
[9]全国污染源普查条例[J]. 资源与人居环境. 2007(22)
[10]被动差分光学吸收光谱法监测污染源排放总量研究[J]. 李昂,谢品华,刘文清,刘建国,虞统,窦科,林艺辉. 光学学报. 2007(09)
本文编号：3710644
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