化学质量平衡模式的原理和使用方法

作者:程健敏;沈鸿 刊名:交通环保 上传者:尹小恰

【摘要】化学质量平衡(CMB)模式根据大气污染源和接受器受体样品所测得化学元素浓度去判断不同源类型对受体大气污染物浓度的贡献。CMB7是执行该模式的软件包,该软件能在IBM兼容机上操作,并允许使用者选择样品、元素和污染源种类。使用有效方差最小二乘法计算源分布贡献和它们的标准偏差,评价拟合程度和修改模拟结果,输出图示,鉴别不同源类型对受体大气污染物浓度的责任分担率。

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1化学质卫平衡方程和解法在采样时间长度为D;源为j;排放率为常数E;由j源贡献给受体的大气污染物质量浓度是:Sj二DjEj(l)D二lTdu(t),ac),Xdt(2)刊一扩散因子取决于风速(U)、大气稳定度(一和相对于源的受体位置(q)。在公式(2)中所有参数随时间变化,因此瞬时扩散因子Dj必为时间T的积分,但没有一个变化足以描述复杂的随机的大气扩散的实质。而在CMID受体模式中,不需要Dj的确切值。如果存在一些大气污染源,设其中各类排放源排放的大气污染物相互之间没有影响,受体所测定到的大气污染物质量浓度是各类源的集体贡献所致,以下式表示:J】C二ZD;E;ZS;i二1二j(3)j一且j’且某种化学元素对受体质量的浓度的贡献由下式表示:1Ci二ZF;;S;i二1…i(4)jI式中FijJ源i元素所占的比例,其中化学元素i数目必须大于源国j,以确保公式有唯一解。4式是化学质量平衡的基本方程,采用有效方差最小二乘法对化学质量平衡方程进行计算。有效方差解法通过对测定值与计算值(C和Fq)之间差值的平方加权和进行最小化导出。算法是一个重复循环计算过程,提供了一个在前一组马基础上计算新的一组马的循环过程,执行下列以矩阵表示的步骤进行计算,上标丑表示重复判断的次数。11设原贡仅初始判仅为导Sj二0二三…j(5)12计算有效方差矩阵对角线元素,该矩阵所有非对角线元素等于零八n二。C;乎十】(S;叩子F。(6)13计算Sj的K十三次数值SK’(FT(Ve勺一IF)‘FT(VeK)一勺(7)在五次循环基础上,进行Kl次计算。如果kK‘Sf卜对”’。m时,回到(式(8)如果仅“”‘Sr卜马“”‘0m时,进入下式(9)。。二(FT(Ve“”‘)‘F)f叩”i二l,i(1)上式表示当St和as经过五十l判断计算结果满足(9)式,(10)式是完成其它计算的最终计算结果式中C一(C;C”i元素对受体质量浓度的贡献值Ci的一列夫量S(SI…S源贡献给受体质量浓度Sj的一列关县F,ar个IXj个数的Fij矩阵dGCi测量精度(l个标准偏差)cyijFij测量精度(l个标准偏差)Ver有效方差的对角钱矩阵2运转CMB7软件的计算机软硬件最低条件2l硬件IMBPC兼容机,可利用的随机存取存储器超过420K。一个5寸双面标准软盘驱动器,DOSZ0或更高的操作系统,HP激光打印机。22软件软件用C语言和FOIYflAN语言编写,并使用微软编辑器转换成可执行程序,标准盘包括下列文件:CMIDD压一CMB可执行编码(代码)。PROfiNPRG一从EPA源构成库里选择数据的dBaseIll或dBaseIV实用程序。CMBIN7PRG一把dBase文件转化为C:AllP输入文件格式的dBaseill或dBaseIV实用程序。PROFllli:DBF一在EPA源构成库里一个dlha源剖面数据实例。ADPOBTDBI;u一个dB规空气数据文件的实例。INPORTIN7个包括所有其它输入文件名的输入文件实例。popoRTIN7一个包含元素代码、记忆码和基本匹配元素选择的输入数据文件的实例。SOPORIN个包含源剖面代码、记忆码和基本匹配剖面选择的输入数据文件的实例。ADPORTDff一个以CMIP格式输入空气数据文件的实例。PRPORTU叮一个以CM因格式输入源剖面数据的实例。ELNAMSflt和PRO:I;lljiSTR一这些是由PROWiPRG程序所使用的dha结构文件。MSHERCOM一在运转CMm前必须先运行以获得图形输出的实用程序。READMEDOC该文件描述更新的软件或用户手册。作为完

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