一种气溶胶的平均pH值的计算方法

本发明涉及环境科学，尤其涉及一种气溶胶的平均ph值的计算方法。

背景技术：

1、在大气科学研究中，通常使用热力学模型计算气溶胶的ph值。然而，由于模型输入的时间分辨率和平均方式的不同，导致当前计算出的气溶胶的平均ph值难以直接比较。现有研究通常采用直接平均模型输出的ph值作为设定时段的平均结果，但这种方法存在问题，因为气溶胶的ph值是以10为底的对数值，直接平均的话，计算出的结果会与实际情偏差较大，即与实际大气中气溶胶的化学特性偏差较大，从而计算结果不够准确，从而缺乏实际的物理含义。另一种常见的方法是分别平均研究时间段内的氢离子活度和气溶胶水含量(lwc)，然后基于这些平均结果计算该设定时段内的平均ph。然而，不同时刻气溶胶的水质量不同，而该方法忽略了不同时刻气溶胶水质量的差异，使得直接平均得到的数值也不准确，从而使得最后得到的ph值也不准确。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种气溶胶的平均ph值的计算方法，其以气溶胶的水含量为权重，然后加权平均，从而计算得出的平均ph值相对比较准确。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种气溶胶的平均ph值的计算方法，结合设定区域、设定时段内气溶胶的氢离子活度与水含量lwc，利用公式1计算设定区域、设定时段内的气溶胶的平均ph值：

4、公式1：

5、

6、计算出对应个数n的氢离子活度与水含量lwc的数据，所述对应个数n等于设定时段的时长除以设定时间分辨率；结合所述对应个数n的氢离子活度与水含量lwc的数据，利用公式1计算设定区域、设定时段内气溶胶的平均ph值。

7、每一个所述氢离子活度与水含量lwc的数值都是其在对应时间分辨率内的平均值。

8、所述对应个数n的氢离子活度的数据的计算方法包括：计算出对应个数n的ph值，然后将每一个所述ph值反算为对应的氢离子活度

9、所述设定时段内对应个数n的气溶胶的ph值与水含量lwc的计算方法包括：

10、s1、获取设定区域、设定时段内的气溶胶样品的相关离子浓度、大气中相关酸碱气体的浓度以及环境的rh和t；

11、s2、以对应个数n的所述离子浓度、酸碱气体的浓度、rh和t的数据作为基础数据，计算出所述对应个数n的气溶胶的ph值和水含量lwc的数据。

12、每一个所述离子浓度、酸碱气体的浓度、rh和t的数值均为其在对应时间分辨率内的平均值；对应的，计算得到的每一个ph值也为其在对应时间分辨率内的平均值。

13、采用热力学模型执行所述步骤s21。

14、所述热力学模型在执行步骤s2时被设置为封闭模式，所述气溶胶状态被设置为亚稳态状态。

15、所述获取设定区域设定时段内的气溶胶样品的相关离子浓度的步骤包括：采集气溶胶样品，测定样品中的离子成分并分析相关离子的浓度。

16、所述离子包括na+、so42-、nh4+、no3-、cl-、ca2+、k+、mg2+。

17、所述酸碱气体包括hcl、hno3和nh3。

18、本发明因为采用上述技术方案，故具有以下有益效果：

19、本发明的计算公式1考虑了水在气溶胶中的相对贡献，以水含量为权重进行加权平均，如此，有助于降低直接平均可能引入的误差，特别是在ph值作为对数值的情况下，加权平均方法更贴近实际大气中气溶胶的化学特性，从而利用本发明公式计算出的气溶胶的平均ph值能更准确地反映气溶胶中水和其他组分的相对分布，能更准确地反映大气中气溶胶的酸碱性质，从而提高对平均ph的估算的准确性和可靠性，即提高了研究结果的可靠性和可解释性。因此，本发明计算公式为气溶胶ph值的准确计算提供了一种更有效、更全面的途径。

技术特征：

1.一种气溶胶的平均ph值的计算方法，其特征在于：结合设定区域、设定时段内气溶胶的氢离子活度与水含量lwc，利用公式1计算设定区域、设定时段内的气溶胶的平均ph值：

2.根据权利要求1所述的气溶胶的平均ph值的计算方法，其特征在于：计算出对应个数n的氢离子活度与水含量lwc的数据，所述对应个数n等于设定时段的时长除以设定时间分辨率；结合所述对应个数n的氢离子活度与水含量lwc的数据，利用公式1计算设定区域、设定时段内气溶胶的平均ph值。

3.根据权利要求2所述的气溶胶的平均ph值的计算方法，其特征在于：每一个所述氢离子活度与水含量lwc的数值都是其在对应时间分辨率内的平均值。

4.根据权利要求2或3所述的气溶胶的平均ph值的计算方法，其特征在于：所述对应个数n的氢离子活度的数据的计算方法包括：计算出对应个数n的ph值，然后将每一个所述ph值反算为对应的氢离子活度

5.根据权利要求4所述的气溶胶的平均ph值的计算方法，其特征在于：所述设定区域、设定时段内对应个数n的气溶胶的ph值与水含量lwc的计算方法包括：

6.根据权利要求4所述的气溶胶的平均ph值的计算方法，其特征在于：每一个所述离子浓度、酸碱气体的浓度、rh和t的数值均为其在对应时间分辨率内的平均值；对应的，计算得到的每一个ph值也为其在对应时间分辨率内的平均值。

7.根据权利要求5或6所述的气溶胶的平均ph值的计算方法，其特征在于：采用热力学模型执行所述步骤s2；较佳的，所述热力学模型在执行步骤s2时被设置为封闭模式，所述气溶胶状态被设置为亚稳态状态。

8.根据权利要求4至6任一项所述的气溶胶的平均ph值的计算方法，其特征在于：所述获取设定区域设定时段内的气溶胶样品的相关离子浓度的步骤包括：采集气溶胶样品，测定样品中的离子成分并分析相关离子的浓度。

9.根据权利要求4至7任一项所述的气溶胶的平均ph值的计算方法，其特征在于：所述离子包括na+、so42-、nh4+、no3-、cl-、ca2+、k+、mg2+。

10.根据权利要求4至8任一项所述的气溶胶的平均ph值的计算方法，其特征在于：所述酸碱气体包括hcl、hno3和nh3。

技术总结本发明公开了一种气溶胶的平均pH值的计算方法，结合设定区域、设定时段内气溶胶的氢离子活度与水含量LWC，利用公式1计算设定区域、设定时段内的气溶胶的平均pH值：公式1：本发明的计算公式1考虑了水在气溶胶中的相对贡献，是以水含量为权重进行加权平均，如此，有助于降低直接平均可能引入的误差，从而计算出的气溶胶的平均pH值更科学更准确。技术研发人员：宋少洁,李嘉城,王浩琪受保护的技术使用者：南开大学技术研发日：技术公布日：2024/9/17