3.3 SO 污染源路径：NO₂ 转换与 PSDCREDIT

对应 EPA 2023版用户指南第3章 SO路径完整译文（英文原文印刷页码3-61至3-127）。路径标识、关键字、次级关键字、参数名、源类型、文件名和控制文件语法保留英文；法规应用应以EPA英文原文及当前模型版本为准。

3.3.6 NO₂ 转换选项的污染源输入参数

并非所有 NO₂ 转换方法都已针对全部 AERMOD 源类型实现。不同源类型支持的选项见表 3-2。

3.3.6.1 按源指定烟囱内 NO₂/NOx 比值

PVMRM、OLM、TTRM/TTRM2 和 GRSM 均需要为污染源指定烟囱内 NO₂/NOx 比值。AERMOD 不再像早期版本那样，为 OLM 自动假定 0.10 的默认烟囱内比值。

用户可以通过 SO 路径的 NO2RATIO 按单个源或源范围输入比值。

语法：

SO NO2RATIO SrcID (or SrcRange) NO2Ratio

**类型：**可选，可重复。
**顺序：**必须位于相应源的 LOCATION 之后。

其中，NO2Ratio 为烟囱内 NO₂/NOx 比值。

示例：

SO NO2RATIO STACK1-STACK10 0.15

该记录将 0.15 应用于源 ID 从 STACK1 至 STACK10 的全部污染源。

SO 路径 NO2RATIO 的值会覆盖 CO 路径 NO2STACK 所指定的默认值。虽然 NO2RATIO 本身是可选关键字，但使用 PVMRM 或 OLM 时，用户必须通过 CO NO2STACK、SO NO2RATIO 或二者组合，为每个污染源提供烟囱内 NO₂/NOx 比值。

3.3.6.2 为 OLM 指定合并烟羽

OLM 允许用户指定哪些污染源应作为合并烟羽计算。在合并烟羽中，各源烟羽内的 NOx 共同竞争可用环境臭氧。未被指定为合并烟羽的污染源按独立烟羽计算，即每个源都可使用全部环境臭氧完成 NO 向 NO₂ 的转换。

通过 SO 路径的 OLMGROUP 选择独立或合并烟羽处理。

语法：

SO OLMGROUP OLMGrpID SrcID's and/or SrcRange's

或：

SO OLMGROUP ALL

**类型：**可选，可重复；但 OLMGROUP ALL 不可重复。
顺序：

  • 普通 OLMGROUP 必须位于所涉及源的 LOCATION 之后；
  • OLMGROUP ALL 必须位于所有源的 LOCATION 之后。

参数含义：

  • OLMGrpID：作为一个合并烟羽处理的 OLM 组 ID；
  • SrcID、SrcRange：纳入该组的单个源和/或源范围。

同一记录可以同时列出单个源和源范围。若一条记录无法列完一个 OLM 组，可重复路径、关键字和组 ID。

OLMGrpID = ALL 表示所有污染源均作为一个合并烟羽应用 OLM。但与 SRCGROUP 不同，除非同一组污染源还在 SRCGROUP 中定义，否则模型不会单独输出该 OLM 组的结果。同一污染源不能属于多个 OLM 组。

未列入任何 OLMGROUP 的污染源，按独立烟羽应用 OLM。

OLMGROUP 与 SRCGROUP 只在语法形式上相似，二者在模型内部没有自动关联：

  • OLMGROUP 控制 OLM 化学转换时如何组合烟羽；
  • SRCGROUP 控制输出中如何汇总污染源影响。

若使用 OLMGROUP 将多个源作为合并烟羽，模型仍需得到组内各源的单独浓度，以便按 SRCGROUP 进行结果求和。模型通过以下比例，将合并 OLM 组结果分配回各独立源：

合并烟羽采用 OLM 后的浓度 / 合并烟羽不采用 OLM 时的浓度

该比例分别作用于组内各源的原始浓度。

ALL 还用于 BLPGROUP 和 SRCGROUP。其具体作用必须根据所在关键字判断。

3.3.6.3 为 ARM2 指定环境 NO₂/NOx 比值范围

ARM2 将环境 NO₂/NOx 比值应用于模型计算的 NOx 浓度，以估算环境 NO₂ 浓度。模型根据环境监测中 NO₂/NOx 比值建立的经验公式，对逐小时 NOx 浓度确定相应比值。

默认比值上下限为：

  • 下限：0.5；
  • 上限：0.9。

可通过 CO 路径的 ARMRATIO 修改：

CO ARMRATIO ARM2_Min ARM2_Max

**类型：**可选，不可重复。

使用法规 DFAULT 时，ARM2_Min 和 ARM2_Max 必须位于 0.5 至 0.9 的法规允许范围内。不使用 DFAULT 时，允许范围扩展为：

0 < ARM2_Min ≤ ARM2_Max ≤ 1.0

3.3.7 使用 PVMRM 模拟 NO₂ PSD 增量抵扣

由于 PVMRM 存在臭氧限制效应，预测 NO₂ 浓度与排放速率之间不是线性比例关系。因此，传统上通过给抵扣源输入负排放速率来模拟 PSD 增量抵扣的方法，不能与 PVMRM 直接配合使用。

PSDCREDIT ALPHA 选项允许在使用 PVMRM 时计算 NO₂ 的 PSD 增量抵扣。使用条件为在 CO MODELOPT 中同时指定：

ALPHA PVMRM PSDCREDIT

PSDCREDIT 仍为 ALPHA 研究选项，在用于法规应用之前需要进一步测试和评估。该选项使用 PSDGROUP 指定哪些污染源消耗增量、哪些污染源扩展可用增量。

PSDCREDIT 不能与 OLM、TTRM/TTRM2 或 GRSM 同时使用，这些方法也没有相应的增量抵扣功能。关于 NO₂ 增量抵扣，应咨询相应审批主管机构。

3.3.7.1 增量消耗源与基准源

PSD 法规中的增量（increment），是指某一区域内污染物浓度在基准浓度之上允许增加的最大值。PSD 基准区可以是整个州，也可以是州内某个次区域，例如一个县或若干县。

增量消耗是相对于基准浓度新增的空气质量影响。

基准浓度是该区域中首个受 PSD 约束的污染源提交完整许可申请时，区域内已经存在的环境污染物浓度。该首次申请之前存在的污染源称为基准源，申请日期称为 PSD 法规中的小源基准日期。

按定义，仍在运行的基准源不消耗增量。但在基准日期之后停运的基准源，会释放原本占用的环境容量，从而扩大新源可用的增量。因此，新源 PSD 模拟可能需要考虑三类污染源：

  1. 增量消耗源；
  2. 已停运、用于扩展增量的基准源；
  3. 仍在运行、未停运的基准源。

3.3.7.2 PSDCREDIT 下的增量消耗计算

在 PSDCREDIT 中，不能仅对三类污染源的浓度结果进行简单算术加减。由于环境臭氧数量限制 NO 向 NO₂ 的转换，不同类别源烟羽之间的相互作用会影响最终 NO₂ 浓度。

若不使用 PSDCREDIT，正确考虑不同源类别烟羽相互作用通常需要多次运行并进行外部后处理。AERMOD 在 PSDCREDIT 中内置了相应的内部“后处理”算法，使一次运行即可完成三类源的分配与净增量计算。

定义：

A = 增量消耗源
B = 未停运基准源
C = 已停运、扩展增量的基准源

不能只模拟 A 来得到其增量消耗，因为 A 的烟羽可能与 B 的烟羽相互作用。PVMRM 根据可用臭氧计算合并烟羽中的 NO 到 NO₂ 总转换。因此，A 源的总增量消耗为：

$$ (A+B)-(B) $$

其中：

  • (A+B)：增量消耗源与未停运基准源共同存在时的未来总影响，也是 PSD 审查中通常用于与 NO₂ NAAQS 比较的结果；
  • (B)：当前未停运基准源影响。

若部分基准源已停运，即存在 C 源，PSD 法规允许计算增量扩展或 PSD 抵扣。由于 C 烟羽可能与 B 烟羽相互作用，不能只模拟 C。总增量扩展为：

$$ (B+C)-(B) $$

因此，净增量消耗为：

$$ [(A+B)-(B)]-[(B+C)-(B)] \tag{1} $$

没有增量扩展源时，净增量消耗即为 (A+B)-(B)。

上述括号项不能简单理解为代数变量。每个括号表示一次独立模型计算，其中已考虑特定污染源组合的 NOx 转换化学作用。式（1）代表四个模型组合：(A+B)、(B)、(B+C)、再次计算的 (B)。两个 (B) 项在最终表达中抵消，得到：

$$ (A+B)-(B+C) \tag{2} $$

PSDCREDIT 的实际过程为：

  1. 模拟 A 与 B；
  2. 模拟 B 与 C；
  3. 计算两者之差；
  4. 将结果与 PSD 增量标准比较。

3.3.7.3 在 PSDCREDIT 下指定污染源组

PSDCREDIT 对污染源分组有专门限制。使用 PSDGROUP 取代普通 SRCGROUP。

语法：

SO PSDGROUP Grpid Srcid's and/or Srcrng's

**类型：**使用 PSDCREDIT 时必需，可重复。
**顺序：**必须是 SO 路径中 FINISHED 之前的最后一类关键字记录。

使用 PSDCREDIT 时：

  • 必须使用 PSDGROUP；
  • 不能使用 SRCGROUP；
  • 只允许以下三个特殊组 ID。
特殊组 ID含义
INCRCONS增量消耗源，即上文 A，可为新源或现有源改造项目
NONRBASE现有、未停运的基准源，即上文 B
RETRBASE已停运、扩展增量或提供 PSD 抵扣的基准源，即上文 C

使用其他组 ID 会在模型设置阶段触发致命错误。

RETRBASE 中源的排放速率必须输入为正值。这与其他通过负排放模拟抵扣源的 PSD 方法不同；PSDCREDIT 会在模型内部自动扣除 RETRBASE 的增量扩展贡献。

三个组 ID 的输入顺序不限。若没有已停运基准源，可省略 RETRBASE；若所有基准源均已停运，可省略 NONRBASE。

普通 SRCGROUP 中可使用的 ALL，不能用于 PSDGROUP。

源范围用两个源 ID 加连字符表示，例如：

STACK1-STACK10

一条记录可混合使用单个源 ID 和源范围。若一条记录不足，可重复路径、关键字和组 ID。每个污染源必须且只能属于一个 PSDGROUP。

PSDCREDIT 分组要求汇总如下：

  • 不能使用 SRCGROUP；
  • 必须使用规定的 PSDGROUP 特殊组 ID；
  • 不允许 ALL；
  • 每个源只能出现于一个 PSDGROUP；
  • RETRBASE 源排放速率必须为正值。

3.3.7.4 PSDCREDIT 的模型输出

PSDGROUP 不直接规定输出中如何汇总源影响，而是规定 PVMRM 化学转换计算中的源类别。

AERMOD 根据 NO₂ NAAQS 和 PSD 增量合规判断，自动使用两个固定的“源组”标签输出结果：

  • NAAQS：对应 (A+B)；
  • PSDINC：对应式（2），即 (A+B)-(B+C)。

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