臭氧污染防治的动态决策方法及装置与流程

1.本发明涉及空气污染预报和防治技术，更为具体来说，本发明涉及一种臭氧污染防治的动态决策方法及装置。


背景技术：

2.臭氧是城市光化学烟雾的主要成分之一，是一次污染物通过一系列光化学反应的氧化产物，它的产生导致大气氧化性的增强，还伴生了pm
2.5
以下的二次细颗粒物污染。近地面臭氧的形成和变化主要与人类活动排放的氮氧化物(nox)、挥发性有机物(vocs)等前体污染物的排放有关，包括汽车尾气的排放，石油化工、材料合成等工业过程产生的排放，电厂以及其他工业企业燃料燃烧产生的排放，生物质燃烧产生的排放等。
3.随着我国经济的快速发展和城市化进程的不断加快，大气中以细颗粒物(pm
2.5
)和臭氧(o3)等为代表的复合型污染形势严峻，城市灰霾污染和光化学污染逐渐成为社会各界关注的热点。城市的臭氧污染已经成为制约空气质量改善和达标的关键因素之一，但臭氧作为典型的二次污染物，其反应过程和生成机制非常复杂，尤其是不同地区的经济产业结构、排放特征各异，臭氧相关的反应机理及对应的控制策略尚无系统性的研究。


技术实现要素：

4.本发明创新地提供了一种臭氧污染防治的动态决策方法及装置，利用立体监测、排放清单、数值模拟和应急减排技术等多种手段，对臭氧污染来源进行多维解析，定量分析本地、周边地区以及污染行业的来源贡献，认清城市臭氧污染的关键成因。
5.为实现上述的技术目的，一方面，本发明公开了一种臭氧污染防治的动态决策方法。所述臭氧污染防治的动态决策方法包括：对臭氧污染及其前体物进行观测和分析，识别出臭氧污染防治的目标管控城市和目标管控行业；根据空气质量数值预报，确定目标管控城市的管控启动时间；对于所述目标管控城市和目标管控行业，编制大气污染物排放源清单；根据所编制的大气污染物排放源清单，识别出影响目标管控城市臭氧污染的排放区域和排放行业；针对所述大气污染物排放源清单中对不同排放行业的统计结果，建立防治措施库；根据防治措施库，对于识别出来的各个影响目标管控城市臭氧污染的排放区域和排放行业，采取相应的防治措施；对所采取的防治措施进行空气质量情景模拟，通过各项防治措施与相关污染源的活动水平和排放因子的定量响应关系，评估由各项防治措施取得的各污染物的减排量对空气质量情景模拟的效果；根据各污染物的减排量对空气质量情景模拟的效果的评估结果，结合要达到的空气质量标准，调整防治措施。
6.进一步地，对于所述臭氧污染防治的动态决策方法，对城市臭氧污染及其前体物进行观测和分析，识别出臭氧污染防治的目标管控城市和目标管控行业，包括：利用城市现有的环境空气质量标准监测站点的数据，结合定点采样分析，补充臭氧前体物组分的观测数据，分析出臭氧及其前体物的时空分布特征、以及前体物的化学组分和反应活性，识别出臭氧污染防治的目标管控城市和目标管控行业。
7.进一步地，对于所述臭氧污染防治的动态决策方法，编制大气污染物排放源清单包括将区域背景清单和城市本地清单融合。
8.进一步地，对于所述臭氧污染防治的动态决策方法，根据所编制的大气污染物排放源清单，识别出影响目标管控城市臭氧污染的排放区域和排放行业，包括：根据所编制的大气污染物排放源清单，定量解析不同地区、不同行业排放源、以及不同时间段的城市臭氧来源贡献，识别出影响目标管控城市臭氧污染的排放区域和排放行业。
9.进一步地，对于所述臭氧污染防治的动态决策方法，空气质量标准为臭氧污染达标规划。
10.进一步地，对于所述臭氧污染防治的动态决策方法，编制大气污染物排放源清单，包括：基于所述目标管控城市已开展的排放清单调研数据、现有大气污染源研究成果，以及其他城市的相关数据编制大气污染物排放源清单。
11.进一步地，对于所述臭氧污染防治的动态决策方法，还包括：对所述大气污染物排放源清单中各个污染物排放量、时空分布、化学成分进行动态更新。
12.进一步地，对于所述臭氧污染防治的动态决策方法，对空气质量情景模拟的效果包括以下一种或多种：污染应急减排、排放源关停、区域输送影响的模拟效果。
13.为实现上述的技术目的，另一方面，本发明公开了一种臭氧污染防治的动态决策装置，所述臭氧污染防治的动态决策装置包括：管控城市和行业识别单元，用于对臭氧污染及其前体物进行观测和分析，识别出臭氧污染防治的目标管控城市和目标管控行业；启动时间确定单元，用于根据空气质量数值预报，确定目标管控城市的管控启动时间；清单编制单元，用于对于所述目标管控城市和目标管控行业，编制大气污染物排放源清单；排放源识别单元，用于根据所编制的大气污染物排放源清单，识别出影响目标管控城市臭氧污染的排放区域和排放行业；防治措施库建立单元，用于针对所述大气污染物排放源清单中对不同排放行业的统计结果，建立防治措施库；防治措施形成单元，用于根据防治措施库，对于识别出来的各个影响目标管控城市臭氧污染的排放区域和排放行业，采取相应的防治措施；防治措施评估单元，用于对所采取的防治措施进行空气质量情景模拟，通过各项防治措施与相关污染源的活动水平和排放因子的定量响应关系，评估由各项防治措施取得的各污染物的减排量对空气质量情景模拟的效果；防治措施调整单元，用于根据各污染物的减排量对空气质量情景模拟的效果的评估结果，结合要达到的空气质量标准，调整防治措施。
14.进一步地，对于所述臭氧污染防治的动态决策装置，所述管控城市和行业识别单元进一步用于利用城市现有的环境空气质量标准监测站点的数据，结合定点采样分析，补充臭氧前体物组分的观测数据，分析出臭氧及其前体物的时空分布特征、以及前体物的化学组分和反应活性，识别出臭氧污染防治的目标管控城市和目标管控行业。
15.进一步地，对于所述臭氧污染防治的动态决策装置，所述清单编制单元进一步用于将区域背景清单和城市本地清单融合。
16.为实现上述的技术目的，又一方面，本发明公开了一种计算设备。所述计算设备包括：一个或多个处理器，以及与所述一个或多个处理器耦合的存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行上述方法。
17.为实现上述的技术目的，再一方面，本发明公开了一种机器可读存储介质。所述机
器可读存储介质存储有可执行指令，所述指令当被执行时使得所述机器执行上述方法。
18.本发明的有益效果为：
19.本发明实施例提供的臭氧污染防治的动态决策方法及装置利用立体监测、排放清单、数值模拟和应急减排技术等多种手段，对臭氧污染来源进行多维解析，定量分析本地、周边地区以及污染行业的来源贡献，认清城市臭氧污染的关键成因。以排放清单为基础，针对工业、机动车、工艺过程等其他污染源类建立控制措施库，并根据措施库提出臭氧污染应急减排的方案进行空气质量情景模拟，得到能够有效控制区域挥发性有机物(vocs)和氮氧化物(nox)的减排量，助力环境空气质量的改善。
20.通过“监测预警-臭氧来源解析-决策评估-达标与绩效”的臭氧污染防治动态决策技术路线，实现大气臭氧来源的实时解析和前体物动态减排，为空气质量管理工作提供技术支持和治理方案。根据排放清单建立措施库，同时通过情景模拟的效果不断评估、优化措施库的方法。将本地清单与区域清单融合，实现臭氧及其前体物的精细化快速溯源；实现模型、观测、清单的多维综合源解析，精准判定重点排放地区和关键污染行业；实现臭氧污染达标规划的快速评估和动态优化。
附图说明
21.图中，
22.图1为本发明一个实施例提供的臭氧污染防治的动态决策方法的流程图；
23.图2为本发明另一个实施例提供的臭氧污染防治的动态决策装置的结构示意图；
24.图3为根据本发明实施例的用于臭氧污染防治的动态决策处理的计算设备的结构框图。
具体实施方式
25.下面结合说明书附图对本发明提供的臭氧污染防治的动态决策方法及装置进行详细的解释和说明。
26.图1为本发明一个实施例提供的臭氧污染防治的动态决策方法的流程图。
27.如图1所示，在步骤s110，对臭氧污染及其前体物进行观测和分析，识别出臭氧污染防治的目标管控城市和目标管控行业。作为一种可选实施方式，可以利用城市现有的环境空气质量标准监测站点的数据，例如对臭氧和/或氮氧化物(nox)等的检测数据，结合定点采样分析，补充臭氧前体物组分的观测数据，分析出臭氧及其前体物的时空分布特征、以及前体物的化学组分和反应活性，识别出臭氧污染防治的目标管控城市和目标管控行业。将各个定点在不同时间观测到的数据汇集起来得到臭氧及其前体物的时空分布特征。可以根据历史数据比如臭氧及其前体物的时空分布特征，选取排放的臭氧浓度超过预设浓度值的污染源城市作为目标管控城市。可以根据历史数据例如前体物的化学组分和反应活性识别出目标管控行业，根据反应活性大的前体物，找到所对应的行业。
28.在步骤s120，根据空气质量数值预报，确定目标管控城市的管控启动时间。空气质量数值预报可以预报出即将发生臭氧污染的城市，或者可以预报出目标管控城市即将发生臭氧污染的时间，以便对即将发生臭氧污染的目标管控城市进行提前管控。
29.在步骤s130，对于目标管控城市和目标管控行业，编制大气污染物排放源清单。编
制大气污染物排放源清单可以包括将区域背景清单和城市本地清单融合，将不同分辨率的清单融合为一个，为污染来源贡献分析提供基础的输入数据。其中，大气污染物排放源清单可以为高分辨率大气污染物排放源清单。大气污染物排放源清单可以是地图上的网格数据，高分辨率的清单相对于低分辨率的清单来说，网格比较小，数据的分辨率就高。区域背景清单一般跨省市，且分辨率不高；城市本地清单就是本地的，分辨率相对高一些。
30.作为一种可选实施方式，可以基于目标管控城市已开展的排放清单调研数据、现有大气污染源研究成果，以及其他城市的相关数据编制大气污染物排放源清单。在此基础上，可以根据目标管控城市以及其他城市已开展的排放清单调研数据，以及现有大气污染源的研究成果，对目标管控城市的大气污染物排放源清单进行编制。其他城市对应的排放清单部分可以作为上述区域背景清单。
31.作为一种可选实施方式，在完成大气污染物排放源清单的编制之后，每当达到更新条件时，可以对大气污染物排放源清单进行更新，具体的，可以是对大气污染物排放源清单中各个污染物排放量、时空分布、化学成分进行动态更新。达到更新条件可以是指达到更新周期，或者，还可以是指接收到手动触发的更新指令，本实施例对具体的更新条件不作限定。在此基础上，可以实现对大气污染物排放源清单的动态更新，以便及时纳入最新的大气污染物排放数据，提高大气污染物排放源清单的准确性。
32.在步骤s140，根据所编制的大气污染物排放源清单，识别出影响目标管控城市臭氧污染的排放区域和排放行业。作为一种可选实施方式，可以根据所编制的大气污染物排放源清单，定量解析不同地区、不同行业排放源、以及不同时间段的城市臭氧来源贡献，识别出影响目标管控城市臭氧污染的排放区域和排放行业。例如，可以分别按照大气污染物排放源清单中挥发性有机物(vocs)排放量的从大到小排序区域和行业，分别选取排放量位于前几位的区域和行业。
33.在步骤s150，针对大气污染物排放源清单中对不同排放行业的统计结果，建立防治措施库。具体来说，可以高分辨率大气污染物排放源清单为基础，根据工业、机动车和/或工艺过程等排放源类型的清单统计结果，建立防治措施库。防治措施可以根据大气污染物排放源清单的统计结果建立，大气污染物排放源清单的统计结果可以表征主要污染物的行业来源，再结合行业经验即可制定防治措施库，即在发生污染时每个行业应该如何减排。其中，防治措施库中的防治措施可以根据本地清单和/或执行防治措施之后的减排效果进行动态调整，以不断优化防治措施库。
34.在步骤s160，根据防治措施库，对于识别出来的各个影响目标管控城市臭氧污染的排放区域和排放行业，采取相应的防治措施。
35.在步骤s170，对所采取的防治措施进行空气质量情景模拟，通过各项防治措施与相关污染源的活动水平和排放因子的定量响应关系，评估由各项防治措施取得的各污染物的减排量对空气质量情景模拟的效果。作为一个具体例子，可以依据步骤s160的结果确立臭氧污染的区域和重点排放行业应采取何种控制措施，对形成的减排方案开展空气质量情景模拟，并通过各项措施与相关源活动水平、排放因子的定量响应关系，不断地评估各污染物的减排量对空气质量情景模拟的效果。
36.作为一种可选实施方式，上述对空气质量情景模拟的效果包括以下一种或多种：污染应急减排、排放源关停、区域输送影响的模拟效果。可以确定污染应急减排、排放源关
停和/或区域输送影响对应的防治措施，形成相应的减排方案，并对防治措施进行模拟，进而获得相应的模拟效果。
37.在步骤s180，根据各污染物的减排量对空气质量情景模拟的效果的评估结果，结合要达到的空气质量标准，调整防治措施。其中，空气质量标准可以为臭氧污染达标规划。作为一个具体例子，可以构建空气质量情景模拟与达标规划之间的动态评估，根据防治方案的结果促进空气质量达标的可行性，同时将达标规划带入控制方案和减排规划，开展持续性地跟踪、评估，实现臭氧污染达标规划整体的快速评估和动态优化。
38.图2为本发明另一个实施例提供的臭氧污染防治的动态决策装置的结构示意图。如图2所示，该实施例提供的臭氧污染防治的动态决策装置200包括管控城市识别单元210、启动时间确定单元220、清单编制单元230、排放源识别单元240、防治措施库建立单元250、防治措施形成单元260、防治措施评估单元270、以及防治措施调整单元280。
39.管控城市和行业识别单元210用于对臭氧污染及其前体物进行观测和分析，识别出臭氧污染防治的目标管控城市和目标管控行业。管控城市识别单元210的操作可以参照上面参考图1描述的步骤s110的操作。
40.启动时间确定单元220，用于根据空气质量数值预报，确定目标管控城市的管控启动时间。启动时间确定单元220的操作可以参照上面参考图1描述的步骤s120的操作。
41.清单编制单元230用于对于目标管控城市和目标管控行业，编制大气污染物排放源清单。清单编制单元230的操作可以参照上面参考图1描述的步骤s130的操作。
42.排放源识别单元240用于根据所编制的大气污染物排放源清单，识别出影响目标管控城市臭氧污染的排放区域和排放行业。排放源识别单元230的操作可以参照上面参考图1描述的步骤s140的操作。
43.防治措施库建立单元250用于针对大气污染物排放源清单中对不同排放行业的统计结果，建立防治措施库。防治措施库建立单元250的操作可以参照上面参考图1描述的步骤s150的操作。
44.防治措施形成单元260用于根据防治措施库，对于识别出来的各个影响目标管控城市臭氧污染的排放区域和排放行业，采取相应的防治措施。防治措施形成单元260的操作可以参照上面参考图1描述的步骤s160的操作。
45.防治措施评估单元270用于对所采取的防治措施进行空气质量情景模拟，通过各项防治措施与相关污染源的活动水平和排放因子的定量响应关系，评估由各项防治措施取得的各污染物的减排量对空气质量情景模拟的效果。防治措施评估单元270的操作可以参照上面参考图1描述的步骤s170的操作。
46.防治措施调整单元280用于根据各污染物的减排量对空气质量情景模拟的效果的评估结果，结合要达到的空气质量标准，调整防治措施。其中，空气质量标准可以为臭氧污染达标规划。防治措施调整单元280的操作可以参照上面参考图1描述的步骤s180的操作。
47.作为一种可选实施方式，管控城市和行业识别单元210可以进一步用于利用城市现有的环境空气质量标准监测站点的数据，结合定点采样分析，补充臭氧前体物组分的观测数据，分析出臭氧及其前体物的时空分布特征、以及前体物的化学组分和反应活性，识别出臭氧污染防治的目标管控城市和目标管控行业。
48.作为一种可选实施方式，清单编制单元230可以进一步用于将区域背景清单和城
市本地清单融合。
49.作为一种可选实施方式，排放源识别单元240可以进一步用于根据所编制的大气污染物排放源清单，定量解析不同地区、不同行业排放源、以及不同时间段的城市臭氧来源贡献，识别出影响目标管控城市臭氧污染的排放区域和排放行业。
50.作为一种可选实施方式，清单编制单元230可以进一步用于基于所述目标管控城市已开展的排放清单调研数据、现有大气污染源研究成果，以及其他城市的相关数据编制大气污染物排放源清单。
51.作为一种可选实施方式，清单编制单元230还可以进一步用于对所述大气污染物排放源清单中各个污染物排放量、时空分布、化学成分进行动态更新。
52.作为一种可选实施方式，对空气质量情景模拟的效果可以包括以下一种或多种：污染应急减排、排放源关停、区域输送影响的模拟效果。
53.本发明实施例提供的臭氧污染防治的动态决策方法及装置利用立体监测、排放清单、数值模拟和应急减排技术等多种手段，对臭氧污染来源进行多维解析，定量分析本地、周边地区以及污染行业的来源贡献，认清城市臭氧污染的关键成因。以排放清单为基础，针对工业、机动车、工艺过程等其他污染源类建立控制措施库，并根据措施库提出臭氧污染应急减排的方案进行空气质量情景模拟，得到能够有效控制区域挥发性有机物(vocs)和氮氧化物(nox)的减排量，助力环境空气质量的改善。
54.本发明实施例提供的臭氧污染防治的动态决策方法及装置实现了“监测预警-臭氧来源解析-决策评估-达标与绩效”的臭氧污染防治动态决策技术路线。根据排放清单建立措施库，同时通过情景模拟的效果不断评估、优化措施库的方法。将本地清单与区域清单融合，实现臭氧及其前体物的精细化快速溯源；实现模型、观测、清单的多维综合源解析，精准判定重点排放地区和关键污染行业；实现臭氧污染达标规划的快速评估和动态优化。
55.图3为根据本发明实施例的用于臭氧污染防治的动态决策处理的计算设备的结构框图。
56.如图3所示，计算设备300可以包括至少一个处理器310、存储器320、内存330、通信接口340以及内部总线350，并且至少一个处理器310、存储器320、内存330和通信接口340经由总线350连接在一起。该至少一个处理器310执行在计算机可读存储介质(即，存储器320)中存储或编码的至少一个计算机可读指令(即，上述以软件形式实现的元素)。
57.在一个实施例中，在存储器320中存储有计算机可执行指令，其当执行时使得至少一个处理器310执行：对臭氧污染及其前体物进行观测和分析，识别出臭氧污染防治的目标管控城市和目标管控行业；根据空气质量数值预报，确定目标管控城市的管控启动时间；对于所述目标管控城市和目标管控行业，编制大气污染物排放源清单；针对所述高分辨率大气污染物排放源清单中对不同排放行业的统计结果，建立防治措施库；根据防治措施库，对于识别出来的各个影响目标管控城市臭氧污染的排放区域和排放行业，采取相应的防治措施；对所采取的防治措施进行空气质量情景模拟，通过各项防治措施与相关污染源的活动水平和排放因子的定量响应关系，评估由各项防治措施取得的各污染物的减排量对空气质量情景模拟的效果；根据各污染物的减排量对空气质量情景模拟的效果的评估结果，结合要达到的空气质量标准，调整防治措施。
58.应该理解的是，在存储器320中存储的计算机可执行指令当执行时使得至少一个
处理器310进行本公开的各个实施例中以上结合图1-2描述的各种操作和功能。
59.在本公开中，计算设备300可以包括但不限于：个人计算机、服务器计算机、工作站、桌面型计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、移动计算设备、智能电话、平板计算机、蜂窝电话、个人数字助理(pda)、手持装置、消息收发设备、可佩戴计算设备、消费电子设备等等。
60.根据一个实施例，提供了一种例如非暂时性机器可读介质的程序产品。非暂时性机器可读介质可以具有指令(即，上述以软件形式实现的元素)，该指令当被机器执行时，使得机器执行本公开的各个实施例中以上结合图1-2描述的各种操作和功能。
61.具体地，可以提供配有可读存储介质的系统或者装置，在该可读存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机或处理器读出并执行存储在该可读存储介质中的指令。
62.在这种情况下，从可读介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此机器可读代码和存储机器可读代码的可读存储介质构成了本发明的一部分。
63.可读存储介质的实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如cd-rom、cd-r、cd-rw、dvd-rom、dvd-ram、dvd-rw、dvd-rw)、磁带、非易失性存储卡和rom。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上或云上下载程序代码。
64.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的权利要求保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明权利要求的保护范围内。