3.2 CO 控制路径：NO₂ 转换输入
对应 EPA 2023版用户指南第3章 CO路径完整译文。控制文件关键字、次级关键字、参数名、文件名和模型语法保留英文；法规应用应以EPA英文原文及当前模型版本为准。
3.2.5 NO₂ 转换选项的输入参数
本节说明 AERMOD 与以下 NO 向 NO₂ 转换方法有关的输入：
- 法规选项：
PVMRM、OLM、ARM2； ALPHA选项：TTRM、TTRM2；- 第 3 层级
BETA选项：GRSM。
TTRM 和 GRSM 均从 21112 版本起作为 ALPHA 功能加入。自 22112 版本起：
GRSM更新为BETA功能；- 新增
TTRM2，允许TTRM与ARM2、PVMRM或OLM同时使用。
作为独立选项时，TTRM 主要只对近场受体有效。将 TTRM2 与 ARM2、PVMRM 或 OLM 配对时：
- 近场受体采用
TTRM； - 其他受体采用所配对的方法。
尽管 TTRM 已通过 TTRM2 与其他方法集成，模型仍保留独立的 TTRM 关键字，供测试和诊断使用。
TTRM2 不能与 GRSM 配对。
还需注意，自 16216r 版本起，ARM2 已取代原来的第 2 层级环境比值法 ARM。ARM 不再是 AERMOD 可用选项。
AERMOD 中 PVMRM 算法的技术说明见《AERMOD 模型理论与算法说明》（EPA，2023a）。NO₂ 法规模拟选项的更多信息见《NO₂ 相关 AERMOD 修改技术支持文件》（EPA，2015）。PVMRM 的早期开发背景见 Hanrahan（1999a、1999b）。
ARM2 基于美国石油学会 API 资助的研究（API，2013）。该研究建立了环境 NOx 浓度与环境 NO₂ 浓度之间的经验关系，并据此调整模拟得到的 NOx 浓度。
与 PVMRM 和 OLM 相比，ARM2 的一个重要区别是：它不要求用户输入背景臭氧 O₃ 浓度或烟囱内 NO₂/NOx 比值，而这两类数据是 PVMRM 与 OLM 所要求的。
但是，当所模拟污染源的烟囱内 NO₂/NOx 比值已知较高时，ARM2 所使用的默认最低比值可能并不适合。
ARM2 会将一次模型运行中所有污染源的 NOx 影响相加，以确定应用于每个 SRCGROUP 污染源组的 NO₂/NOx 比值。
控制文件必须包含 SRCGROUP，并至少定义一个污染源组。不过，如果省略 ALL 污染源组，AERMOD 会在内部自动假定存在 ALL 组，并对这一隐含组应用 ARM2。此时模型会给出警告，说明缺少 ALL，但并不把它视为必需输入错误。
因此，ARM2 的 NO₂/NOx 比值并不是分别根据每个污染源组自身的 NOx 影响计算，而是依据所有污染源的总 NOx 影响计算。
例如，若采用 ARM2 模拟 5 个烟囱的 NOx 排放，但只针对其中一个烟囱定义一个污染源组，模型将：
- 计算全部 5 个烟囱的总 NOx 影响；
- 使用 API（2013）所述的五阶多项式，根据总 NOx 影响计算经验 NO₂/NOx 比值；
- 将该比值乘以单烟囱污染源组自身的离散 NOx 影响，得到该组最终 NO₂ 浓度。
ARM2 被实现为法规第 2 层级选项；PVMRM 与 OLM 被实现为法规第 3 层级筛选选项。因此，三种方法均可与 DFAULT 同时使用。
TTRM/TTRM2 与 GRSM 分别属于非法规 ALPHA 和 BETA 功能，不能与 DFAULT 同时使用。TTRM/TTRM2 作为 ALPHA 功能，必须同时指定 ALPHA；GRSM 必须同时指定 BETA。
除 GRSM 外，OLM、PVMRM、ARM2 和 TTRM/TTRM2 不会应用于通过 SO 路径 BACKGRND 输入的背景 NO₂ 浓度。若提供背景 NO₂，模型先完成 NO—NO₂ 转换，再将背景 NO₂ 加到模拟 NO₂ 浓度上。
GRSM 的 NO₂ 模拟浓度则根据以下过程造成的 NO₂ 净生成量计算：
- 烟囱内初始 NO₂ 比例；
- 臭氧卷入以及 NOx 向 NO₂ 的转换；
- NO₂ 光解为 NO；
- NOx 烟羽从污染源迁移到受体所需的时间。
并非所有 NO₂ 转换方法都已针对 AERMOD 的全部污染源类型实现。表 3-2 汇总各源类型可用和不可用的方法。
表 3-2 不同 AERMOD 污染源类型已实现的 NO₂ 转换选项
| AERMOD 源类型 | 已实现的 NO₂ 选项 | 未实现并会发出警告的选项 |
|---|---|---|
POINT，包括 POINTCAP、POINTHOR | 全部选项 | 无 |
AREA，包括 AREAPOLY、AREACIRC、LINE | 全部选项 | 无 |
VOLUME | 全部选项 | 无 |
OPENPIT | ARM2、PVMRM、OLM、TTRM、GRSM | TTRM2，无论单独使用还是与 ARM2、OLM、PVMRM 配对；单独使用 TTRM2 会产生零值 |
RLINE、RLINEXT | ARM2 | PVMRM、OLM、TTRM、TTRM2、GRSM |
BUOYLINE | ARM2 | PVMRM、OLM、TTRM、TTRM2、GRSM |
SWPOINT | 无 | ARM2、PVMRM、OLM、TTRM、TTRM2、GRSM |
第 3.3.7 节介绍了用于测试和评价的 ALPHA 模型选项 PSDCREDIT。该功能使用 PVMRM 计算考虑 PSD 抵扣量的允许增量占用。其特殊污染源分组要求也见第 3.3.7 节。
3.2.5.1 为 PVMRM、OLM、TTRM/TTRM2 和 GRSM 指定臭氧浓度
这些 NO₂ 转换方法所需的背景臭氧浓度可以通过三种方式输入：
OZONEVAL：在 CO 路径输入单一值；O3VALUES：在 CO 路径输入随时间变化的值；OZONEFIL：在 CO 路径指定独立的逐小时臭氧数据文件。
采用 PVMRM、OLM、TTRM/TTRM2 或 GRSM 时，必须通过 OZONEVAL、O3VALUES 或 OZONEFIL 中至少一种方式指定背景臭氧。
OZONEVAL 或 O3VALUES 可以与 OZONEFIL 同时使用。此时，OZONEVAL 或 O3VALUES 中输入的值用于替代逐小时臭氧文件中的缺失小时。
强烈建议用户在使用 OZONEFIL 时同时使用 OZONEVAL 或 O3VALUES，为逐小时文件中的缺失臭氧浓度提供替代值。
自 13350 版本起，背景臭氧浓度可以按风向扇区变化。采用分扇区背景臭氧时，通过 O3SECTOR 定义扇区。
O3SECTOR
语法：
CO O3SECTOR StartSect1 StartSect2 ... StartSectN
其中 $N\leq 6$。
**类型：**可选，不可重复。
分扇区背景浓度的最小扇区宽度为 30°。扇区宽度小于 60°时，模型会发出警告。
模型依据气流矢量选择背景扇区，即依据地表气象文件中的风向确定下风方向。
OZONEVAL
无分扇区时：
CO OZONEVAL O3Value (O3Units)
采用分扇区时：
CO OZONEVAL SECTx O3Value (O3Units)
其中 $x\leq 6$。
**类型：**可选，不可重复。
参数说明：
O3Value：背景臭氧浓度；O3Units：可选单位，可为PPM、PPB或UG/M3；SECTx：O3SECTOR中定义的用户扇区，例如SECT1、SECT2，直至SECTx；$x$ 为整数，对应第 $x$ 个扇区。
若省略 O3Units，模型默认臭氧单位为 UG/M3。
若采用 PPM 或 PPB，模型按参考温度 25 ℃和参考气压 1013.25 mb 转换为 UG/M3。
如果已定义 O3SECTOR，一条 OZONEVAL 记录只能用于一个扇区。需要输入多个扇区时，应使用可重复的 O3VALUES。
O3VALUES
O3VALUES 的形式与 SO 路径中用于输入时变排放率的 EMISFACT 类似。
无分扇区时：
CO O3VALUES O3Flag O3values(i), i=1,n
采用分扇区时：
CO O3VALUES SECTx O3Flag O3values(i), i=1,n
其中 $x\leq 6$。
**类型：**可选，可重复。
SECTx 指定由 O3SECTOR 定义的适用扇区。O3Flag 必须为下列次级关键字之一。括号中为所需数值个数：
O3Flag | 变化方式 | 数值个数 |
|---|---|---|
ANNUAL | 年值；以 PPB 表示时等价于 OZONEVAL | 1 |
SEASON | 随季节变化 | 4 |
MONTH | 随月份变化 | 12 |
HROFDY | 随一天中的小时变化 | 24 |
WSPEED | 随风速类别变化 | 6 |
SEASHR | 随季节和一天中的小时变化 | 96 |
HRDOW | 随小时和星期类型变化：工作日、周六、周日 | 72 |
HRDOW7 | 随小时和星期一至星期日分别变化 | 168 |
SHRDOW | 随季节、小时和星期类型变化：工作日、周六、周日 | 288 |
SHRDOW7 | 随季节、小时和星期一至星期日分别变化 | 672 |
MHRDOW | 随月份、小时和星期类型变化：工作日、周六、周日 | 864 |
MHRDOW7 | 随月份、小时和星期一至星期日分别变化 | 2016 |
O3values 数组包含臭氧浓度值，具体个数由 O3Flag 决定。
季节顺序固定为：
- 冬季：12 月、1 月、2 月；
- 春季：3 月、4 月、5 月；
- 夏季：6 月、7 月、8 月；
- 秋季：9 月、10 月、11 月。
WSPEED 使用的风速类别可以通过 ME 路径 WINDCATS 定义。如果未使用 WINDCATS，前五个默认风速类别的上限依次为：
1.54, 3.09, 5.14, 8.23, 10.8 m/s
第六类无上限。
O3VALUES 可以重复任意次数，以输入全部臭氧值；数值参数也可以使用重复值写法。
对于包含小时和星期的选项，例如 HRDOW、SHRDOW、SHRDOW7，输入值的嵌套顺序为：
- 一天中的小时；
- 季节或月份，如适用；
- 星期类别或具体星期。
对于 HRDOW、SHRDOW 和 MHRDOW，星期类别顺序为：
- 工作日，星期一至星期五；
- 星期六；
- 星期日。
对于 HRDOW7、SHRDOW7 和 MHRDOW7，顺序为星期一、星期二，依次至星期日。
第 3.3.11 节使用 EMISFACT 给出了相同输入顺序的示例。
若未指定 OZONUNIT，O3VALUES 中的臭氧浓度默认单位为 PPB。
OZONUNIT
语法：
CO OZONUNIT OzoneUnits
**类型：**可选，不可重复。
OzoneUnits 可为：
PPB；PPM；UG/M3。
该单位只应用于通过 O3VALUES 输入的臭氧浓度。若未指定 OZONUNIT，默认使用 PPB。
以 PPB 或 PPM 输入的臭氧浓度按 25 ℃、1013.25 mb 转换为 UG/M3。
OZONEFIL
逐小时臭氧浓度可通过可选关键字 OZONEFIL 输入。
无分扇区时：
CO OZONEFIL O3FileName (O3Units) (O3Format)
采用分扇区时：
CO OZONEFIL SECTx O3FileName (O3Units) (O3Format)
其中 $x\leq 6$。
**类型：**可选，不可重复。
参数说明：
O3FileName：逐小时臭氧浓度文件名；O3Units：可选单位，PPM、PPB或UG/M3，默认UG/M3；O3Format：可选的 Fortran 读取格式；SECTx：由O3SECTOR定义的适用扇区，例如SECT1表示第一个下风向扇区。
按照 AERMOD 默认参数，文件名最长 200 个字符。若文件名包含空格，可在文件名前后使用双引号作为字段界定符。
除非通过 O3Format 另行指定，逐小时臭氧文件必须按以下顺序包含：
年 月 日 小时 臭氧浓度
年份可为 2 位或 4 位。
如果通过 O3Format 指定 Fortran 格式：
- 年、月、日、小时必须使用整数格式
I读取； - 臭氧浓度必须使用实数格式
F、E或D读取。
例如：
(4I2,F8.3)
没有小数点的臭氧值可以使用 Fx.0 读取，其中 x 为字段长度。但是，如果原始数值没有小数点，而指定的格式包含小数位，可能产生错误解释。例如，用 F4.1 读取 1234 时，模型会解释为 123.4。
O3Format 必须包含左右圆括号。如果格式字符串中含空格，可以用双引号界定整个字段。
如果格式不符合要求，模型会发出警告。若使用整数格式读取实数，或使用实数格式读取整数，AERMOD 还可能在读取文件时产生致命错误。
若省略 O3Format，模型采用 Fortran 自由格式读取，即假定各字段以逗号或空格分隔，并按上述默认顺序排列。
臭氧文件的日期序列必须与逐小时气象文件的日期序列一致。
如同 OZONEVAL，采用 PPM 或 PPB 时，模型按 25 ℃、1013.25 mb 转换为 UG/M3。
臭氧文件中小于 0 或大于等于 900.0 的浓度被视为缺失值。
若同时通过 OZONEVAL 和/或 O3VALUES 提供背景臭氧，模型会用相应值替代文件中的缺失小时。若两者均未使用，则在臭氧缺失小时，模型假定 NO 完全转换为 NO₂。
在稳定小时，AERMOD 会对 NO 转换采用最低臭氧值。该最低值取以下两者中的较大值：
- 40 ppb；
- 前 24 小时臭氧数据中的最大小时值。
可以通过 NOMINO3 关闭这一最低臭氧限制。与所有 NO₂ 选项一样，是否采用该功能应与相应审查主管机构协商确定。
关于 OLM 的说明： Cole 和 Summerhays（1979）提出的 OLM 先将总 NOx 分为烟囱直接排放的热力学 NO₂ 部分，以及其余假定为 NO、可与 O₃ 反应的部分。如果环境 O₃ 大于被假定为 NO 的 NOx 部分，则全部 NO 转换为 NO₂；否则，NO 向 NO₂ 的转换量受可用 O₃ 限制。
AERMOD 在 OLM 处理中，仅在“臭氧受限”小时把用户定义的背景臭氧纳入浓度计算，即大气臭氧不足以完成 NOx 化学反应的小时。是否属于臭氧受限小时，取决于背景臭氧浓度与 NO₂ 排放量乘以用户定义的烟囱内 NO₂/NOx 比值之间的相对大小。
因此，某些输入组合可能完全不产生臭氧受限小时。若用户定义的烟囱内 NO₂/NOx 比值和/或排放率较低，修改背景臭氧浓度可能在输出浓度中看不出影响。该行为不适用于 PVMRM。
3.2.5.2 为 GRSM 指定 NOx 背景浓度
GRSM 所需的背景 NOx 浓度输入方式与背景臭氧类似，可以通过：
NOXVALUE：输入单一值；NOX_VALS：输入随时间变化的值；NOX_FILE：指定独立逐小时 NOx 文件。
采用 GRSM 时，用户可以通过其中一种方式提供背景 NOx。
NOXVALUE 或 NOX_VALS 可以与 NOX_FILE 同时使用。此时，前两者用于替代逐小时文件中的缺失背景 NOx。强烈建议在使用 NOX_FILE 时，同时提供 NOXVALUE 或 NOX_VALS 作为缺失值替代。
如果完全没有提供 NOx 输入，GRSM 将假定 NOx 处于平衡状态。
与背景臭氧相同，背景 NOx 可以按风向扇区变化。扇区通过 NOXSECTR 定义。
NOXSECTR
语法：
CO NOXSECTR StartSect1 StartSect2 ... StartSectN
其中 $N\leq 6$。
**类型：**可选，不可重复。
分扇区背景 NOx 的最小扇区宽度为 30°；宽度小于 60°时模型会发出警告。模型依据地表气象文件中的风向和下风向气流矢量选择适用扇区。
NOXVALUE
无分扇区时：
CO NOXVALUE NOXValue (NOXUnits)
采用分扇区时：
CO NOXVALUE SECTx NOXValue (NOXUnits)
其中 $x\leq 6$。
**类型：**可选，不可重复。
NOXValue：背景 NOx 浓度；NOXUnits：可选单位，可为PPM、PPB或UG/M3；SECTx：NOXSECTR定义的第 $x$ 个扇区。
若省略单位，默认使用 UG/M3。采用 PPM 或 PPB 时，模型按 25 ℃、1013.25 mb 转换为 UG/M3。
NOX_VALS
NOX_VALS 与前述 O3VALUES 类似。
无分扇区时：
CO NOX_VALS NOXFlag NOXvalues(i), i=1,n
采用分扇区时：
CO NOX_VALS SECTx NOXFlag NOXvalues(i), i=1,n
其中 $x\leq 6$。
**类型：**可选，可重复。
NOXFlag 可选项及数值个数如下：
NOXFlag | 变化方式 | 数值个数 |
|---|---|---|
ANNUAL | 年值；以 PPB 表示时等价于 NOXVALUE | 1 |
SEASON | 随季节变化 | 4 |
MONTH | 随月份变化 | 12 |
HROFDY | 随一天中的小时变化 | 24 |
WSPEED | 随风速类别变化 | 6 |
SEASHR | 随季节和小时变化 | 96 |
HRDOW | 随小时和星期类型变化：工作日、周六、周日 | 72 |
HRDOW7 | 随小时和星期一至星期日分别变化 | 168 |
SHRDOW | 随季节、小时和星期类型变化 | 288 |
SHRDOW7 | 随季节、小时和星期一至星期日分别变化 | 672 |
MHRDOW | 随月份、小时和星期类型变化 | 864 |
MHRDOW7 | 随月份、小时和星期一至星期日分别变化 | 2016 |
季节顺序、风速类别及小时/星期数据的嵌套顺序与 O3VALUES 完全相同。
若未使用 ME 路径 WINDCATS，前五个风速类别上限仍为：
1.54, 3.09, 5.14, 8.23, 10.8 m/s
第六类无上限。
NOX_VALS 可以重复任意次数，并支持重复值写法。
若未指定 NOX_UNIT，NOX_VALS 中的 NOx 默认单位为 PPB。
NOX_UNIT
语法：
CO NOX_UNIT NOXUnits
**类型：**可选，不可重复。
NOXUnits 可为 PPB、PPM 或 UG/M3。该关键字的单位设置只应用于 NOX_VALS。若未指定，默认单位为 PPB。
以 PPB 或 PPM 输入的 NOx 按 25 ℃、1013.25 mb 转换为 UG/M3。
NOX_FILE
无分扇区时：
CO NOX_FILE NOXFileName (NOXUnits) (NOXFormat)
采用分扇区时：
CO NOX_FILE SECTx NOXFileName (NOXUnits) (NOXFormat)
其中 $x\leq 6$。
**类型：**可选，不可重复。
NOXFileName：逐小时 NOx 浓度文件名；NOXUnits：可选单位，PPM、PPB或UG/M3，默认UG/M3；NOXFormat：可选 Fortran 读取格式；SECTx：适用下风向扇区。
文件名最长 200 个字符，包含空格时可使用双引号界定。
除非通过 NOXFormat 改变格式，逐小时文件字段顺序为：
年 月 日 小时 NOx浓度
年份可为 2 位或 4 位。指定 Fortran 格式时，日期和小时字段必须用整数 I 格式读取，NOx 浓度必须用 F、E 或 D 实数格式读取，例如：
(4I2,F8.3)
关于无小数点数值、格式中的小数位、圆括号和双引号的要求，与 OZONEFIL 相同。格式不符合要求时会产生警告；整数与实数格式错误匹配时可能产生致命错误。
若省略 NOXFormat，模型采用自由格式读取，假定字段由空格或逗号分隔。NOx 文件日期序列必须与逐小时气象文件一致。
文件中小于 0 的 NOx 浓度视为缺失。若提供了 NOXVALUE 和/或 NOX_VALS，模型使用相应值替代缺失小时；若均未提供，模型在 NOx 缺失小时假定 NOx 与 NO₂ 达到平衡。
3.2.5.3 指定环境平衡 NO₂/NOx 比值
适用于 PVMRM、OLM 和 TTRM/TTRM2。
PVMRM 默认采用环境平衡 NO₂/NOx 比值 0.90。自 11059 版本起，OLM 也采用 0.90；自 21112 版本起，TTRM 同样采用该默认值。
用户可通过 NO2EQUIL 指定不同于 0.90 的比值。
语法：
CO NO2EQUIL NO2Equil
**类型：**可选，不可重复。
NO2Equil 为环境平衡 NO₂/NOx 比值，必须位于 0.10—1.0，包括端点。
3.2.5.4 指定默认烟囱内 NO₂/NOx 比值
适用于 PVMRM、OLM、TTRM/TTRM2 和 GRSM。
这些方法均要求指定烟囱内 NO₂/NOx 比值。
依据 EPA 2010 年 6 月 28 日关于 1 小时 NO₂ NAAQS 的指导文件（EPA，2010b），AERMOD 已修改为要求用户对 OLM 和 PVMRM 下的每个污染源明确指定烟囱内 NO₂/NOx 比值。模型不再自动假定 0.10 的默认烟囱内比值。
这一要求也延续到后来增加的 TTRM/TTRM2 和 GRSM。
用户可以：
- 通过 CO 路径
NO2STACK为全部污染源指定默认比值； - 通过 SO 路径
NO2RATIO按污染源分别指定； - 同时使用两者，并由
NO2RATIO覆盖特定污染源的默认值。
语法：
CO NO2STACK NO2Ratio
**类型：**可选，不可重复。
NO2Ratio 为默认烟囱内 NO₂/NOx 比值，必须位于 0.0—1.0，包括端点。除非某个污染源通过 SO 路径 NO2RATIO 另行覆盖，否则模型均采用该值。
尽管 CO NO2STACK 本身是可选关键字，但采用 OLM、PVMRM、TTRM/TTRM2 或 GRSM 时，每个污染源都必须通过以下一种或两种方式得到烟囱内比值：
CO NO2STACK；SO NO2RATIO，见第 3.3.6.1 节。