城市及区域常规大气污染物重大排放源的反演研究

我国城市大气污染问题比较严重，重大污染源的源强信息是空气质量模拟和控制对策制定的基础。但是源清单调查方法往往花费大量人力财力，而且存在估算不准甚至遗漏的问题。利用常规污染物的监测资料，结合大气数值模式，可以定量反演出重大污染源的位置和强度。反演结果具有较高的可信度和参考价值，在其基础上再对污染源进行补查和核实，有助于为科研单位和政府部门提供更加可靠的污染源清单。目前研究大多停留在探索阶段，该领域的主要问题是需要大幅度改写扩散模式、过于花费机时或反演结果不理想等缺点。本研究利用可考虑非定常情况的大气扩散模式，建立污染源-传输矩阵-观测浓度方程，利用权重方法和优化的模拟退火方法估算出污染源清单。本项目可望在我国大气环境研究的薄弱环节：重大污染源清单的改善和检证方面起到推动作用。此外，大气污染源是典型的非均匀分布，该研究也有助于分析非均匀地表的大气观测资料，以深入认识不同下垫面对观测点的影响。

研究了一套可用于中国城市常规大气重大污染源的数值计算方法。具体为通过CALPUFF等模式模拟传输矩阵，结合相关监测数据，利用模拟退火算法反演源强。并将这套计算方法用于反演珠江三角洲地区的SO2源强分布。. 首先进行了此计算方法的测试——虚拟源强实验。利用CALPUFF计算的传输矩阵，并人为假定虚拟源强，计算相应虚拟“观测浓度”，结合传输矩阵和“观测浓度”使用改进后的模拟退火算法反演了源强分布，结果显示虚拟源强和反演的源强吻合较好，这说明这套数值计算方法在反演中国城市常规大气重大污染源上有应用潜力。. 然后将其应用于实际的珠江三角洲地区SO2的源强反演研究，通过CALPUFF计算模拟的传输矩阵，联合珠三角地区的监测点数据，利用改进型的模拟退火算法对SO2的源强分布进行了计算，反演的源强分布和调研的源强分布吻合程度尚有不足，有待进一步的研究和完善。. 最后在珠三角SO2的反演研究中测试了模拟退火算法的不同初始输入对反演结果的影响，发现用调研源清单作为初始输入反演的结果比随机的初始输入反演的结果更好。虽然理论上人为模拟退火算法的功效不受初始解的影响，但是因实际应用中诸多限制，初始解对模拟退火算法的效能有所作用。如果研究中有可信的源清单，可以将该源清单作为输入，不仅可以进行反演研究，而且也可以检测源清单的可信度，进一步完善源清单。