申请/专利权人：哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)

申请日：2024-01-19

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN117589948B

主分类号：G01N33/00

分类号：G01N33/00;G01N15/06;G06F17/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2024.03.12#实质审查的生效;2024.02.23#公开

摘要：本发明公开一种基于颗粒物数谱的云凝结核来源解析方法及系统，涉及大气测量技术领域，该方法包括获取在设定时间段内采样时刻大气环境样本对应的气溶胶粒径谱数据、吸湿增长因子数据、化学组分数据和大气气体浓度数据，利用正交矩阵因子分解算法（PMF）进行源解析，根据化学组分数据和大气气体浓度数据判定，得到不同来源的气溶胶颗粒组的粒径谱分布数据和吸湿增长因子数据；利用κ‑Köhler理论计算得到不同来源的云凝结核浓度。本发明基于对气溶胶粒径谱数据和吸湿增长因子数据的PMF分析，实现了云凝结核的来源解析，提高了云凝结核浓度计算的准确度。

主权项：1.一种基于颗粒物数谱的云凝结核来源解析方法，其特征在于，包括：获取在设定时间段内若干采样时刻大气环境样本对应的气溶胶粒径谱数据、吸湿增长因子数据、化学组分数据和大气气体浓度数据；所述化学组分数据包括黑碳、有机物、硫酸盐、硝酸盐、铵和氯化物的浓度；所述大气气体浓度数据包括一氧化碳、二氧化硫、臭氧、二氧化氮和一氧化氮的浓度；所述气溶胶粒径谱数据由扫描迁移率粒径谱仪对大气环境样本观测得到；所述吸湿增长因子数据由加湿迁移差分分析仪对大气环境样本观测得到；所述化学组分数据由高分辨率飞行时间气溶胶质谱仪和AE33型黑碳仪对大气环境样本观测得到；所述大气气体浓度数据由气体分析仪对大气环境样本观测得到；对于每一采样时刻的大气环境样本，根据所述大气环境样本对应的气溶胶粒径谱数据、吸湿增长因子数据、化学组分数据和大气气体浓度数据，利用正交矩阵因子分解算法，对每个气溶胶颗粒组的来源进行源解析，得到若干气溶胶颗粒组的粒径谱分布数据和吸湿增长因子数据以及每一气溶胶颗粒组的来源；所述来源包括成核过程、交通排放、烹饪活动、一次老化、住宅供暖和区域二次老化；每一所述气溶胶颗粒组包括若干气溶胶颗粒；对于每一气溶胶颗粒组，根据所述气溶胶颗粒组的粒径谱分布数据和吸湿增长因子数据，利用理论，计算得到所述气溶胶颗粒组对应的最终云凝结核浓度，具体包括：根据所述气溶胶颗粒组的吸湿增长因子数据计算所述气溶胶颗粒组的吸湿性参数；所述吸湿性参数的计算公式如下： 其中，κGfi为第i个气溶胶颗粒组的吸湿性参数；Gfi为第i个气溶胶颗粒组的吸湿增长因子数据；RH为相对湿度；σsa为纯水的表面张力；Mw为水的分子量；R为通用气体常数；T为温度；ρw为水的密度；Dd为干直径；根据所述气溶胶颗粒组的吸湿性参数和设定饱和比计算所述气溶胶颗粒组对应的临界活化粒径；所述临界活化粒径的计算公式如下： 其中，Dcri为临界活化粒径；Mw为活化点的液滴表面张力；Mw为水的分子量；R为通用气体常数；T为温度；ρw为水的密度；κ为气溶胶颗粒组的吸湿性参数；Sc为设定过饱和比；根据所述气溶胶颗粒组对应的临界活化粒径和所述气溶胶颗粒组的粒径谱分布数据计算所述气溶胶颗粒组对应的最终云凝结核浓度，具体包括：将所述气溶胶颗粒组中所有大于所述临界活化粒径的所有气溶胶颗粒的粒径的积分进行相加，得到所述气溶胶颗粒组对应的最终云凝结核浓度；所述气溶胶颗粒组对应的最终云凝结核浓度的计算公式如下： 其中，CCNpre-i为第i个气溶胶颗粒组对应的最终云凝结核浓度；Dend为对应粒径谱分布数据的积分上限；Dcri-i为第i个气溶胶颗粒组对应的临界活化粒径，对应粒径谱分布数据的积分下限；nlogDp-i为气溶胶数浓度粒径分布的函数；Dp-i为第i个气溶胶颗粒组的粒径。

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权利要求：

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