大氣顆粒物源解析宋濤

1、大氣顆粒物源解析技術(shù)1我國當(dāng)前大氣污染的特征復(fù)合型煤燃燒+汽車尾氣+揚(yáng)塵能見度降低大氣氧化性增強(qiáng)以城市為中心，呈區(qū)域性22001年3主要顆粒物APMTSP (Dp100m)PM10 （Dp10m）PM2.5 （Dp2.5m）4城市總懸浮顆粒物污染趨勢(shì)00.10.20.30.40.50.61990199119921993199419951996199719981999毫克/立方米總平均值南方城市均值北方城市均值52000年TSP濃度分布 (毫克/立方米)678PM 2.5的環(huán)境效應(yīng)降低大氣能見度陽傘效應(yīng)云凝結(jié)核致酸物質(zhì)干沉降危害生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)距離輸送區(qū)域性酸沉降污染物載體攜帶有害有毒污染物進(jìn)入呼吸道

2、影響人體健康化學(xué)反應(yīng)床多相化學(xué)反應(yīng)9美國在1997年頒布了PM2.5 的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定年均值為0.015g/m3 ，日均值為0.065g/m3，而中國還沒有關(guān)于PM2.5的標(biāo)準(zhǔn)。目前，我國還沒有對(duì)PM2.5 進(jìn)行大規(guī)模的系統(tǒng)研究，只有部分城市進(jìn)行了一些短期的監(jiān)測(cè)研究；10我國城市空氣的PM2.5大大超過環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)PM2.5年平均濃度 g/m3清華大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)環(huán)境系1999年測(cè)定我國PM10環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)美國PM2.5環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)1112大氣顆粒物的源解析技術(shù)(Source apportionment)是指對(duì)大氣顆粒物的來源進(jìn)行定性或定量研究的技術(shù)。定性的識(shí)別大氣中顆粒物的來源；定量的計(jì)算各個(gè)污染源對(duì)環(huán)

3、境污染的貢獻(xiàn)值。13源解析的意義有助于制定大氣污染防治規(guī)劃；確定污染治理重點(diǎn)，指導(dǎo)環(huán)境管理和科學(xué)決策；確定排放源的種類和排放源的貢獻(xiàn)，可以重點(diǎn)突出，治理污染嚴(yán)重的污染物及排放源；有效控制大氣污染，提高空氣質(zhì)量。141516CMB模型基本假設(shè)：存在對(duì)受體中的大氣顆粒物有貢獻(xiàn)的若干源類( j) ；各源類所排放的顆粒物的化學(xué)組成有明顯的差別；各源類所排放的顆粒物的化學(xué)組成相對(duì)穩(wěn)定；各源類所排放的顆粒物間無相互作用, 在傳輸過程中的變化可忽略。17總物質(zhì)濃度是各源類貢獻(xiàn)濃度值的線性加和： (1) 式中: C:受體大氣顆粒物的總質(zhì)量濃度，g/m3； Sj:第j類源貢獻(xiàn)的質(zhì)量濃度，g/m3； j : 源類

4、的數(shù)目；18受體顆粒物上的化學(xué)組分i的濃度為Ci,公式可以寫成: (2)Ci ：受體大氣顆粒物中元素i的濃度測(cè)量值，g/m3 Fij ：第J類源的顆粒物中元素i的含量測(cè)量值，%SSi : 第j類源貢獻(xiàn)的濃度計(jì)算值，g/m3J：源類的數(shù)目，j=1，2，3，.ji：元素的數(shù)目，i=1，2，3.i19只有當(dāng)i j 時(shí), 方程組(2)有解。源類j 的分擔(dān)率為: = ( Sj /C) 100% 使用CMB最大的障礙是缺乏準(zhǔn)確可靠的污染源成份譜，而源成份譜的取得離不開對(duì)顆粒物的排放源的種類、分布、數(shù)量和排放量等基礎(chǔ)資料做詳細(xì)的調(diào)查和污染源排放的顆粒物做采樣分析。20局限： 沒有考慮到環(huán)境空氣中顆粒物來源的

5、這種復(fù)雜性，經(jīng)常遇到一組數(shù)據(jù)多種結(jié)果的現(xiàn)象； 揚(yáng)塵污染源的特殊性,與土壤風(fēng)沙塵、建筑塵等存在著較為嚴(yán)重的共線性, 無法通過選擇合適的標(biāo)識(shí)元素將它們區(qū)分開，很難準(zhǔn)確地解析出它們對(duì)受體的分擔(dān)率。212002年馮銀廠結(jié)合CMB模型，提出了二重源解析技術(shù),解決了城市大氣顆粒物來源解析中存在的一些問題，并成功的應(yīng)用于濟(jì)南市環(huán)境空氣中TSP的解析中；22基本原理(1) 土壤風(fēng)沙塵、煤煙塵、建筑水泥塵、機(jī)動(dòng)車尾氣塵、鋼鐵塵等排放源類為單一塵源類,揚(yáng)塵為混合塵源類；(2) 揚(yáng)塵既可以視為環(huán)境空氣中顆粒物的排放源類,又可以視為各單一塵源類所排放的顆粒物的接受體；(3) 揚(yáng)塵對(duì)環(huán)境空氣中顆粒物的貢獻(xiàn)是客觀存在的，

6、環(huán)境空氣中的同一源類的顆粒物一部分直接來源于源的排放,另一部分則是在環(huán)境空氣中沉降后再次或多次以揚(yáng)塵的形式進(jìn)入到環(huán)境空氣中；23(4) 揚(yáng)塵既然是其它源類的接受體,根據(jù)化學(xué)質(zhì)量平衡原理,可以采用CMB 受體模型來計(jì)算其它單一塵源類對(duì)揚(yáng)塵的分擔(dān)率；同時(shí),揚(yáng)塵既然是環(huán)境空氣中顆粒物的排放源類,也可以用CMB 模型計(jì)算其對(duì)受體的分擔(dān)率.根據(jù)以上分析,如果用i 代表不同的源類,用A 、B 、C、D 、E 分別表達(dá)如下含義: Ai代表不考慮顆粒物進(jìn)入環(huán)境空氣中途徑的情況下,用CMB 模型計(jì)算出的各單一塵源類對(duì)受體的分擔(dān)率;B 代表用揚(yáng)塵代替與其貢獻(xiàn)最嚴(yán)重的單一塵源類如土壤風(fēng)沙塵用CMB 模型計(jì)算出的揚(yáng)塵

7、對(duì)受體的分擔(dān)率;Ci代表將揚(yáng)塵作為受體,其它各單一塵源類作為對(duì)其有貢獻(xiàn)的源,用CMB 模型計(jì)算出的各單一塵源類對(duì)揚(yáng)塵的分擔(dān)率;Di代表各單一塵源類以揚(yáng)塵的形式進(jìn)入到受體中的分擔(dān)率;Ei代表各單一塵源類除去進(jìn)入揚(yáng)塵的部分后對(duì)受體的分擔(dān)率.2425那么有:Di = B CiEi = A i - Di 求出的結(jié)果Ei 與揚(yáng)塵的分擔(dān)率B 共同組成顆粒物二重源解析結(jié)果. 這種技術(shù)方法建立在3 次不同的CMB 模型計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)之上,充分考慮到了顆粒物排放源的特征,巧妙利用揚(yáng)塵這一特殊污染源的特點(diǎn),科學(xué)地將不同的CMB 模型計(jì)算結(jié)果定量地聯(lián)系在一起,融合了CMB 模型的技術(shù)優(yōu)勢(shì),并解決了CMB 模型目前沒有

8、解決的技術(shù)難題。2627濟(jì)南市環(huán)境空氣中TSP 二重源解析結(jié)果表明,進(jìn)入揚(yáng)塵的土壤風(fēng)沙塵占對(duì)受體有貢獻(xiàn)的總的土壤風(fēng)沙塵(Di/Ai) 的44 % ,燃煤塵為24 % ,建筑塵為86 % ,機(jī)動(dòng)車尾氣塵25 %. 說明各源類和自身相比,建筑塵進(jìn)入揚(yáng)塵的比例最大，其次是土壤風(fēng)沙塵和燃煤塵；建筑塵大部分。28結(jié)論二重源解析技術(shù)解決了同時(shí)解析出揚(yáng)塵和其它單一塵源類對(duì)受體的分擔(dān)率的矛盾；說明了揚(yáng)塵這一混合塵源類與各單一塵源類之間的關(guān)系，揭示了單一塵源類以不同的形式通過不同的途徑對(duì)大氣顆粒物貢獻(xiàn)的規(guī)律，揭示了揚(yáng)塵這一特殊污染源的本質(zhì)特征；二重源解析技術(shù)豐富并發(fā)展了環(huán)境空氣中污染物源解析的理論，為環(huán)境中各類

9、污染物的來源解析提供了新的技術(shù)方法。29參考文獻(xiàn)1郝明途,林天佳.我國PM2.5的污染狀況和污染特征J.環(huán)境科學(xué)與管理,2006,31(2):5861.2馮銀廠,白志鵬,朱 坦.大氣顆粒物二重源解析技術(shù)原理與應(yīng)用J. 環(huán)境科學(xué),2002,23(增刊):106108.3郝明途,侯萬國.大氣顆粒物二重源解析技術(shù)的方法改進(jìn)J.中國環(huán)境科學(xué)2005,25(2):138141.4郭光煥,吳建會(huì).城市揚(yáng)塵及其來源解析技術(shù)J城市環(huán)境與城市生態(tài)，2007,20(4):3133.5王瑋,湯大鋼.中國PM215污染狀況和污染特征的研究J.環(huán)境科學(xué)研究,2000，13（1）：15.6易慧,葉代啟.大氣可吸入顆粒物源解析方法研究進(jìn)展J.環(huán)境保護(hù)科學(xué),2007,33(1):811.7王淑蘭,柴發(fā)合.成都市大氣可吸入顆粒物來源解析研究J.地理科學(xué),2006,26(2):717721.8王英,金軍.北京市基于PM10/CO 關(guān)系的