面向源清單校驗(yàn)的污染氣體立體分布及排放通量遙測(cè)技術(shù)研究
發(fā)布時(shí)間:2022-12-06 00:09
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)一體化程度的持續(xù)深化,大氣環(huán)境污染問(wèn)題從局部地區(qū)的、單個(gè)城市的大氣污染問(wèn)題逐步發(fā)展為大空間尺度的、多個(gè)城市的復(fù)合污染問(wèn)題。以“京津冀”為典型的區(qū)域大氣復(fù)合污染問(wèn)題是近年來(lái)我國(guó)大氣環(huán)境領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)。大氣污染源清單是甄別區(qū)域大氣污染來(lái)源,利用空氣質(zhì)量模型研究區(qū)域大氣污染形成機(jī)制,預(yù)報(bào)模擬污染過(guò)程,制定污染管控對(duì)策的關(guān)鍵輸入數(shù)據(jù)。然而缺少實(shí)時(shí)更新并且高空間分辨率的大氣污染源清單是當(dāng)前我國(guó)深化研究大氣復(fù)合污染、空氣質(zhì)量模式預(yù)警預(yù)報(bào)與污染源高效控制等方面面臨的關(guān)鍵瓶頸問(wèn)題之一。本文針對(duì)識(shí)別區(qū)域大氣污染物來(lái)源、利用空氣質(zhì)量模型研究區(qū)域大氣污染形成機(jī)制、預(yù)警預(yù)報(bào)污染過(guò)程、確立污染源管控對(duì)策等研究中意義重大的高時(shí)空分辨率污染源清單的實(shí)時(shí)獲取問(wèn)題,開(kāi)展了基于被動(dòng)光學(xué)遙測(cè)技術(shù)的大氣污染源網(wǎng)格化排放清單的快速獲取方法研究。重點(diǎn)開(kāi)展了適用于車(chē)載觀測(cè)平臺(tái)的車(chē)載雙光路DOAS系統(tǒng)構(gòu)建,基于車(chē)載光學(xué)遙測(cè)技術(shù)的污染物垂直柱濃度快速獲取方法研究、風(fēng)場(chǎng)約束的模特卡羅蒙特卡洛空間條件模擬重構(gòu)柱濃度區(qū)域分布重構(gòu)算法及重構(gòu)不確定性定量評(píng)估研究、污染物垂直柱濃度分布數(shù)據(jù)與風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)耦合獲取排放量方法研究。通過(guò)構(gòu)建...
【文章頁(yè)數(shù)】:101 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
1.1 意義與目的
1.2 目前的源清單獲取方式
1.2.1 自下而上的源清單獲取
1.2.2 自上而下的源清單獲取
1.3 目前源清單獲取方法上存在的問(wèn)題
1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 車(chē)載被動(dòng)差分吸收光譜技術(shù)
2.1 DOAS技術(shù)簡(jiǎn)介
2.2 被動(dòng)差分吸收光譜技術(shù)原理
2.2.1 Lambert-Beer定律
2.2.2 太陽(yáng)光譜—夫瑯和費(fèi)譜線
2.2.3 被動(dòng)DOAS原理的數(shù)學(xué)表達(dá)
2.3 反演波段優(yōu)化
2.3.1 甲醛的DOAS擬合波段選擇
2.3.2 擬合截面相關(guān)性分析
2.3.3 DOAS擬合殘差分析
2.3.4 優(yōu)化后的反演結(jié)果
2.4 車(chē)載雙光路DOAS
2.4.1 車(chē)載雙光路DOAS系統(tǒng)原理
2.4.2 車(chē)載雙光路DOAS系統(tǒng)硬件
2.4.3 車(chē)載雙光路DOAS系統(tǒng)軟件
2.4.4 車(chē)載雙光路DOAS系統(tǒng)檢測(cè)
2.5 本章小結(jié)
第3章 區(qū)域污染物柱濃度分布重構(gòu)技術(shù)研究
3.1 常規(guī)插值方法重構(gòu)污染物濃度分布
3.1.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)域選擇
3.1.2 空間插值的尺度選擇
3.1.3 某工業(yè)區(qū)NO_2與HCHO空間插值結(jié)果
3.1.4 驗(yàn)證分析
3.2 蒙特卡洛空間條件模擬
3.2.1 正態(tài)分布轉(zhuǎn)換
3.2.2 數(shù)據(jù)格點(diǎn)化
3.2.3 蒙特卡洛空間條件模擬過(guò)程
3.2.4 模擬路徑
3.2.5 蒙特卡洛空間條件模擬的不確定性評(píng)估
3.3 風(fēng)場(chǎng)約束的柱濃度分布蒙特卡洛空間條件模擬
3.3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理
3.3.2 半方差分析
3.3.3 模擬重構(gòu)結(jié)果及重構(gòu)誤差
3.4 本章小結(jié)
第4章 基于被動(dòng)DOAS的源清單獲取及校驗(yàn)研究
4.1 基于被動(dòng)DOAS系統(tǒng)的排放量獲取方法
4.2 排放量獲取的數(shù)值仿真驗(yàn)證
4.2.1 理想高斯煙羽擴(kuò)散模型的構(gòu)建
4.2.2 污染物柱濃度分布重構(gòu)
4.2.3 排放量仿真計(jì)算及排放量誤差評(píng)估
4.3 排放清單獲取及誤差評(píng)估
4.3.1 觀測(cè)區(qū)域
4.3.2 風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)源
4.3.3 污染物柱濃度重構(gòu)
4.3.4 五環(huán)區(qū)域內(nèi)排放清單獲取及誤差評(píng)估
4.4 排放清單對(duì)比驗(yàn)證
4.4.1 點(diǎn)源驗(yàn)證
4.4.2 網(wǎng)格化排放清單對(duì)比
4.5 本章小結(jié)
第5章 基于被動(dòng)DOAS系統(tǒng)的排放清單應(yīng)用研究
5.1 區(qū)域排放量監(jiān)測(cè)應(yīng)用
5.1.1 青奧前后典型工業(yè)區(qū)排放監(jiān)測(cè)
5.1.2 首都機(jī)場(chǎng)大修前后排放監(jiān)測(cè)
5.1.3 G20前后重點(diǎn)城市區(qū)域排放監(jiān)測(cè)
5.2 區(qū)域網(wǎng)格化排放清單應(yīng)用
5.2.1 典型工業(yè)區(qū)精細(xì)化排放清單獲取
5.2.2 核心區(qū)域散源亂源捕捉
5.2.3 重點(diǎn)城市區(qū)域排放特征獲取
5.3 機(jī)載平臺(tái)網(wǎng)格化排放清單獲取
5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論及展望
參考文獻(xiàn)
致謝
博士在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研宄成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]唐山市鋼鐵行業(yè)大氣污染物排放清單建立[J]. 李佳,張曉郁,孫慶宇. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè). 2016(05)
[2]基于OMI數(shù)據(jù)天津市NO2濃度分布特征及其適用性[J]. 李鵬,肖致美,陳魁,孫韌,關(guān)玉春,劉彬,李丹. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2016(01)
[3]珠江三角洲大氣排放源清單與時(shí)空分配模型建立[J]. 楊柳林,曾武濤,張永波,劉乙敏,廖程浩,甘云霞,鄧雪嬌. 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 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]京津冀地區(qū)鋼鐵行業(yè)高時(shí)空分辨率排放清單方法研究[J]. 伯鑫,趙春麗,吳鐵,蘇藝,王龍飛,田軍,史元良,羅夢(mèng),李時(shí)蓓. 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2015(08)
[6]基于CEMS全國(guó)污染源清單數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J]. 伯鑫,何友江,商國(guó)棟,丁峰,趙曉宏. 環(huán)境工程. 2014(08)
[7]基于車(chē)載被動(dòng)差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)的甲醛排放通量遙測(cè)研究[J]. 吳豐成,謝品華,李昂,司福祺,竇科,劉宇,徐晉,王界. 光譜學(xué)與光譜分析. 2011(11)
[8]珠江三角洲大氣面源排放清單及空間分布特征[J]. 鄭君瑜,張禮俊,鐘流舉,王兆禮. 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2009(05)
[9]全國(guó)污染源普查條例[J]. 資源與人居環(huán)境. 2007(22)
[10]被動(dòng)差分光學(xué)吸收光譜法監(jiān)測(cè)污染源排放總量研究[J]. 李昂,謝品華,劉文清,劉建國(guó),虞統(tǒng),竇科,林藝輝. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2007(09)
本文編號(hào):3710644
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【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
1.1 意義與目的
1.2 目前的源清單獲取方式
1.2.1 自下而上的源清單獲取
1.2.2 自上而下的源清單獲取
1.3 目前源清單獲取方法上存在的問(wèn)題
1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 車(chē)載被動(dòng)差分吸收光譜技術(shù)
2.1 DOAS技術(shù)簡(jiǎn)介
2.2 被動(dòng)差分吸收光譜技術(shù)原理
2.2.1 Lambert-Beer定律
2.2.2 太陽(yáng)光譜—夫瑯和費(fèi)譜線
2.2.3 被動(dòng)DOAS原理的數(shù)學(xué)表達(dá)
2.3 反演波段優(yōu)化
2.3.1 甲醛的DOAS擬合波段選擇
2.3.2 擬合截面相關(guān)性分析
2.3.3 DOAS擬合殘差分析
2.3.4 優(yōu)化后的反演結(jié)果
2.4 車(chē)載雙光路DOAS
2.4.1 車(chē)載雙光路DOAS系統(tǒng)原理
2.4.2 車(chē)載雙光路DOAS系統(tǒng)硬件
2.4.3 車(chē)載雙光路DOAS系統(tǒng)軟件
2.4.4 車(chē)載雙光路DOAS系統(tǒng)檢測(cè)
2.5 本章小結(jié)
第3章 區(qū)域污染物柱濃度分布重構(gòu)技術(shù)研究
3.1 常規(guī)插值方法重構(gòu)污染物濃度分布
3.1.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)域選擇
3.1.2 空間插值的尺度選擇
3.1.3 某工業(yè)區(qū)NO_2與HCHO空間插值結(jié)果
3.1.4 驗(yàn)證分析
3.2 蒙特卡洛空間條件模擬
3.2.1 正態(tài)分布轉(zhuǎn)換
3.2.2 數(shù)據(jù)格點(diǎn)化
3.2.3 蒙特卡洛空間條件模擬過(guò)程
3.2.4 模擬路徑
3.2.5 蒙特卡洛空間條件模擬的不確定性評(píng)估
3.3 風(fēng)場(chǎng)約束的柱濃度分布蒙特卡洛空間條件模擬
3.3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理
3.3.2 半方差分析
3.3.3 模擬重構(gòu)結(jié)果及重構(gòu)誤差
3.4 本章小結(jié)
第4章 基于被動(dòng)DOAS的源清單獲取及校驗(yàn)研究
4.1 基于被動(dòng)DOAS系統(tǒng)的排放量獲取方法
4.2 排放量獲取的數(shù)值仿真驗(yàn)證
4.2.1 理想高斯煙羽擴(kuò)散模型的構(gòu)建
4.2.2 污染物柱濃度分布重構(gòu)
4.2.3 排放量仿真計(jì)算及排放量誤差評(píng)估
4.3 排放清單獲取及誤差評(píng)估
4.3.1 觀測(cè)區(qū)域
4.3.2 風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)源
4.3.3 污染物柱濃度重構(gòu)
4.3.4 五環(huán)區(qū)域內(nèi)排放清單獲取及誤差評(píng)估
4.4 排放清單對(duì)比驗(yàn)證
4.4.1 點(diǎn)源驗(yàn)證
4.4.2 網(wǎng)格化排放清單對(duì)比
4.5 本章小結(jié)
第5章 基于被動(dòng)DOAS系統(tǒng)的排放清單應(yīng)用研究
5.1 區(qū)域排放量監(jiān)測(cè)應(yīng)用
5.1.1 青奧前后典型工業(yè)區(qū)排放監(jiān)測(cè)
5.1.2 首都機(jī)場(chǎng)大修前后排放監(jiān)測(cè)
5.1.3 G20前后重點(diǎn)城市區(qū)域排放監(jiān)測(cè)
5.2 區(qū)域網(wǎng)格化排放清單應(yīng)用
5.2.1 典型工業(yè)區(qū)精細(xì)化排放清單獲取
5.2.2 核心區(qū)域散源亂源捕捉
5.2.3 重點(diǎn)城市區(qū)域排放特征獲取
5.3 機(jī)載平臺(tái)網(wǎng)格化排放清單獲取
5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論及展望
參考文獻(xiàn)
致謝
博士在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研宄成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]唐山市鋼鐵行業(yè)大氣污染物排放清單建立[J]. 李佳,張曉郁,孫慶宇. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè). 2016(05)
[2]基于OMI數(shù)據(jù)天津市NO2濃度分布特征及其適用性[J]. 李鵬,肖致美,陳魁,孫韌,關(guān)玉春,劉彬,李丹. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2016(01)
[3]珠江三角洲大氣排放源清單與時(shí)空分配模型建立[J]. 楊柳林,曾武濤,張永波,劉乙敏,廖程浩,甘云霞,鄧雪嬌. 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 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]京津冀地區(qū)鋼鐵行業(yè)高時(shí)空分辨率排放清單方法研究[J]. 伯鑫,趙春麗,吳鐵,蘇藝,王龍飛,田軍,史元良,羅夢(mèng),李時(shí)蓓. 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2015(08)
[6]基于CEMS全國(guó)污染源清單數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J]. 伯鑫,何友江,商國(guó)棟,丁峰,趙曉宏. 環(huán)境工程. 2014(08)
[7]基于車(chē)載被動(dòng)差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)的甲醛排放通量遙測(cè)研究[J]. 吳豐成,謝品華,李昂,司福祺,竇科,劉宇,徐晉,王界. 光譜學(xué)與光譜分析. 2011(11)
[8]珠江三角洲大氣面源排放清單及空間分布特征[J]. 鄭君瑜,張禮俊,鐘流舉,王兆禮. 中國(guó)環(huán)境科學(xué). 2009(05)
[9]全國(guó)污染源普查條例[J]. 資源與人居環(huán)境. 2007(22)
[10]被動(dòng)差分光學(xué)吸收光譜法監(jiān)測(cè)污染源排放總量研究[J]. 李昂,謝品華,劉文清,劉建國(guó),虞統(tǒng),竇科,林藝輝. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2007(09)
本文編號(hào):3710644
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