本发明涉及环境监测，具体涉及一种传输通道上光化学臭氧污染成因解析系统及方法。
背景技术：
1、近地面臭氧是光化学反应的重要产物，它破坏人体健康，影响植被生长，增强大气氧化性，也影响气候变化。空气质量模型是描述臭氧复杂的光化学生成机理，模拟其在大气中的传输过程，并制定相应控制策略和解决污染问题的重要手段。
2、从原理上看，空气质量模型是运用气象学及数学方法，模拟污染物在大气中扩散、反应、输送和清除等过程的模型，主要用于分析大气污染物时空演变规律、反应机理和污染成因。目前为止，根据尺度划分有：全球尺度模型(如geos-chem模型)，综合区域尺度模型(如wrf-chem/camx/cmaq模型)，还有基于观测的箱式机理模型(obm)。
3、为解决区域臭氧污染问题，综合区域尺度模型及obm得到广泛的运用,简介如下。wrf-chem是美国发展的区域大气动力-化学耦合模式，是在ncar开发的中尺度数值预报气象模式(wrf)中加入大气化学模块集合而成；wrf-camx模式是美国environ公司在uam-v模式的基础上开发的综合空气质量模式，可以用来对气态和颗粒态的大气污染物在城市和区域的多种尺度上进行评估；此外，还有wrf-cmaq模型常用于将复杂的空气问题如对流层的臭氧、pm2.5和酸沉降等问题综合处理。
4、综合区域尺度模型也有如下限制。首先，综合区域尺度模型可呈现较好的污染物空间分布的模拟结果，但在局地的模拟效果不如obm；其次，除空气质量模拟系统本身的复杂性之外，模型对气象条件和排放清单等基础数据的准确性要求较高，排放清单的不确定性常会导致模拟结果存在较大偏差。此外，在化学模拟方面，由于综合区域尺度模型所采用的集总机理包含的有机物种类少，忽略了一些烷基含氧自由基(如ro和ro2)参与的化学过程，导致模拟结果存在一定的偏差，且集总机理无法详细描画单一挥发性有机物(voc)物种生成臭氧的全过程。
5、obm具有操作性强和运算速度快等优点，但是需要依托观测数据约束，并且适用尺度小，不能解决臭氧的区域传输及溯源的问题。箱式模型普遍采用全机制模拟，例如近精细化学机理(mater chemical mechanism，mcm)，是目前较为详细的大气化学机理，该机制涉及5900种化学物质和大约16500种反应，充分考虑了自由基的参与，光化学过程也更加具体，但是反应数目较多，在计算上耗时长，比较难与其他模式进一步结合。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供的一种传输通道上光化学臭氧污染成因解析系统及方法，采用传输通道上的清单数据对光化学箱模型进行约束，可以进行臭氧污染成因分析，并制定相应的控制措施。
2、第一方面，本发明实施例提供的一种传输通道上光化学臭氧污染成因解析系统，包括：轨迹模块、清单模块、机制模块、校正模块和解析模块；
3、所述轨迹模块用于获取污染物传输通道的气流轨迹，根据气流轨迹筛选天数和途经站点，并对相应站点进行后向轨迹分析，得到相应的经纬度数据；
4、所述清单模块根据后向轨迹的经纬度提取清单数据中设定时间和位置的臭氧前体物排放量；
5、所述机制模块根据臭氧前体物排放量，结合同时段的大气物理参数共同驱动加载有mcm化学机制的光化学箱模型，模拟臭氧前体物在传输过程中的光化学反应，得到传输通道上预设时间段内的臭氧及其前体物浓度模拟结果；
6、所述校正模块利用传输通道上观测站点的臭氧及其前体物的观测数据与模拟结果进行比对，提供校正因子调整清单排放量，对模拟结果进行校正得到校正后的模拟结果；
7、所述解析模块对校正后的模拟结果进行臭氧污染成因分析得到分析结果，并根据分析结果制定相应的控制措施。
8、第二方面，本发明实施例提供的一种传输通道上光化学臭氧污染成因解析方法，包括以下步骤：
9、获取污染物传输通道的气流轨迹，根据气流轨迹筛选天数和途经站点，并对相应站点进行后向轨迹分析，得到相应的经纬度数据；
10、根据后向轨迹的经纬度提取清单数据中设定时间和位置的臭氧前体物排放量；
11、根据臭氧前体物排放量，结合同时段的大气物理参数共同驱动加载有mcm化学机制的光化学箱模型，模拟臭氧前体物在传输过程中的光化学反应，得到传输通道上预设时间段内的臭氧及其前体物浓度模拟结果；
12、利用传输通道上观测站点的臭氧及其前体物的观测数据与模拟结果进行比对，提供校正因子调整清单排放量，对模拟结果进行校正得到校正后的模拟结果；
13、对校正后的模拟结果进行臭氧污染成因分析得到分析结果，并根据分析结果制定相应的控制措施。
14、本发明的有益效果：
15、本发明实施例提供的一种传输通道上光化学臭氧污染成因解析系统，与现有技术相比，具有以下有益效果：
16、1、本发明实施例采用近精细光化学机制来运算污染物传输过程中的光化学反应过程，并将其应用于研究传输通道上污染气团的形成机理解析，有利于探寻区域臭氧成因，并可为控制策略的制定提供科学依据。
17、2、本发明实施例设置校正模块，通过观测数据与机制模块输出结果的对比，利用观测结果校正清单排放量，从而使模拟结果更接近于真实环境大气情境，较好地模拟二次污染形成过程，提高了污染过程中化学机理分析及控制策略制定的可靠性。
18、3、本发明实施例设置解析模块，可以反演臭氧-前体物关系、光化学循环、臭氧生成及消解反应在传输通道上的时空变化规律，呈现不同前体物对臭氧生成的贡献，从而解析出区域臭氧污染的形成机理。
19、4、本发明实施例设置解析模块，还可以分析臭氧及前体物在传输通道上的时空分布，可以精确确定前体物排放来源及地区，实现一二次污染物的溯源，并通过给出沿传输通道上的臭氧-前体物等高线、前体物voc及排放源削减和其他情境模拟，给出贴合实际情况的控制策略，为制定目标区域臭氧污染的控制措施提供科学建议。
20、5、本发明实施例不仅适用于臭氧污染的成因的分析，也能用于其他二次污染物(如过氧乙酰硝酸酯和醛酮类物质)在传输过程中的生成机理研究。
21、6、本发明实施例实现了各模块之间自动化的运转，操作简便，极大的降低人力和时间成本，可高效的对传输通道上二次污染物的成因解析，并制定科学的控制策略。
22、本发明实施例提供的一种传输通道上光化学臭氧污染成因解析方法，与传输通道上光化学臭氧污染成因解析系统出于相同的发明构思，具有相同的有益效果。
1.一种传输通道上光化学臭氧污染成因解析系统，其特征在于，包括：轨迹模块、清单模块、机制模块、校正模块和解析模块；
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述解析模块包括反演单元，所述反演单元用于根据校正后的模拟结果反演臭氧-前体物关系、光化学循环、臭氧生成及消解反应在传输通道上的时空变化规律，呈现不同voc物种对臭氧生成的贡献，解析区域臭氧污染的形成机理。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述解析模块还包括溯源单元，所述溯源单元用于通过关闭清单里前体物排放源确定传输通道上臭氧污染的主导前体物及其排放来源，关闭传输通道不同区域的排放源来确定导致臭氧污染的重点地区。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述解析模块还包括图形绘制单元，所述图形绘制单元用于绘制沿传输通道上的臭氧-前体物等高线。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述解析模块还包括控制策略制定单元，所述控制策略制定单元根据臭氧-前体物等高线、不同voc物种对臭氧生成的贡献及污染溯源结果给出相应的控制策略。
6.一种传输通道上光化学臭氧污染成因解析方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对校正后的模拟结果进行臭氧污染成因分析得到分析结果的具体方法包括：
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对校正后的模拟结果进行臭氧污染成因分析得到分析结果的具体方法还包括：通过关闭清单里前体物排放源确定传输通道上臭氧污染的主导前体物及其排放来源，关闭传输通道不同区域的排放源来确定导致臭氧污染的重点地区。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对校正后的模拟结果进行臭氧污染成因分析得到分析结果的具体方法还包括：绘制沿传输通道上的臭氧-前体物等高线。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据分析结果制定相应的控制措施的具体方法包括：根据臭氧-前体物等高线、不同voc物种对臭氧生成的贡献及污染溯源结果给出相应的控制策略。