環(huán)境空氣 顆粒物來源解析 受體模型法監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與檢驗技術規(guī)范（征求意見稿）

中華人民共和國國家生態(tài)環(huán)境標準

HJ□□□-20□□

環(huán)境空氣顆粒物來源解析受體模型

法監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與檢驗技術規(guī)范

Ambientair—Sourceapportionmentonparticulatematter—Technical

specificationforobservationdataprocessingandinspectionbyreceptor

models

（征求意見稿）

前言

為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》，加強空

氣污染防治，保護和改善生態(tài)環(huán)境，保障人體健康，規(guī)范基于受體模型法的環(huán)境空氣顆粒物

來源解析工作，制定本標準。

本標準規(guī)定了基于受體模型法開展的環(huán)境空氣顆粒物來源解析工作中監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理

和檢驗。

本標準的附錄A為資料性附錄。

本標準屬于環(huán)境空氣顆粒物來源解析系列標準之一。

本標準為首次發(fā)布。

本標準由生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境司、法規(guī)與標準司組織制訂。

本標準起草單位：中國環(huán)境監(jiān)測總站、南開大學、陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站。

本標準生態(tài)環(huán)境部20□□年□□月□□日批準。

本標準自20□□年□□月□□日起實施。

本標準由生態(tài)環(huán)境部解釋。

ii

環(huán)境空氣顆粒物來源解析受體模型法監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與檢驗技

術規(guī)范

1適用范圍

本標準規(guī)定了基于受體模型法的環(huán)境空氣顆粒物來源解析監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理和檢驗等活動的技

術要求，包括涵蓋從排放源樣品和環(huán)境受體樣品獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)至受體模型計算過程。

本標準適用于手工采樣-實驗室分析-受體模型法開展的環(huán)境空氣顆粒物來源解析的監(jiān)測數(shù)據(jù)處

理和檢驗工作。

2規(guī)范性引用文件

本標準內容引用了下列文件或其中的條款，凡是注明日期的引用文件，僅注日期的版本適用

于本標準，凡是未注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本標準。

HJ194環(huán)境空氣質量手工監(jiān)測技術規(guī)范

HJ618環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法

HJ656環(huán)境空氣顆粒物（PM2.5）手工監(jiān)測方法（重量法）技術規(guī)范

HJ657空氣和廢氣顆粒物中鉛等金屬元素的測定電感耦合等離子體質譜法

HJ777空氣和廢氣顆粒物中金屬元素的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

-----3-2-2-

HJ799環(huán)境空氣顆粒物中水溶性陰離子（F、Cl、Br、NO2、NO3、PO4、SO3、SO4）

的測定離子色譜法

++++2+2+

HJ800環(huán)境空氣顆粒物中水溶性陽離子（Li、Na、NH4、K、Ca、Mg）的測定離子色

譜法

HJ829環(huán)境空氣顆粒物中無機元素的測定能量色散X射線熒光光譜法

HJ830環(huán)境空氣顆粒物中無機元素的測定波長色散X射線熒光光譜法

HJ□□□環(huán)境空氣顆粒物來源解析正定矩陣因子分解（PMF）模型計算技術指南

HJ□□□環(huán)境空氣顆粒物來源解析化學質量平衡（CMB）模型計算技術指南

HJ□□□環(huán)境空氣顆粒物來源解析基于受體模型法的源解析技術規(guī)范

3術語和定義

3.1

顆粒物源成分譜SourceChemicalProfile

特定污染源類排放的相對穩(wěn)定的顆粒物化學組分信息，簡稱顆粒物源譜。顆粒物源譜需包含

該類污染源的標識組分。

3.2

受體化學組成ChemicalSpecies

環(huán)境空氣顆粒物中化學組分的濃度或占比信息。

1

3.3

化學質量平衡模型ChemicalMassBalanceModel（CMB）

一種“源已知類”受體模型，即模型需要輸入源成分譜的數(shù)據(jù)，通過在源和受體之間建立質

量平衡關系來構建線性方程組，利用有效方差最小二乘的迭代計算方法得出各污染源對受體的貢

獻值。

3.4

正定矩陣因子分解模型PositiveMatrixFactorizationModel（PMF）

一種多元因子分析類模型，將樣本數(shù)據(jù)的矩陣（X）分解為因子貢獻矩陣（G）和因子譜矩陣

（F），對因子譜矩陣進行識別，并定量計算樣本的因子貢獻。在環(huán)境空氣顆粒物來源解析中，應

用正定矩陣因子分解模型（PMF）計算是通過對環(huán)境樣品（受體）的化學組分數(shù)據(jù)進行分析，提

取若干因子，利用標識組分將因子識別為不同的源類，再通過多元線性回歸計算不同因子（源類）

對環(huán)境樣品的貢獻。

3.5

源標識組分TracerSpecies

污染源化學成分譜中對該源類有指示作用的一種或多種顆粒物化學成分，又稱示蹤組分。源

標識組分是區(qū)別該源類與其他源類的重要標識物，每種污染源有各自的標識組分。標識組分在該

源成分譜中的含量，比在其他源類中高。

3.6

不確定度Uncertainty

源解析工作中采樣、實驗分析等環(huán)節(jié)引起的誤差。

3.7

異常值Outlier

監(jiān)測時段內測定值中嚴重偏離平均值的不合理數(shù)據(jù)。

4基本原則

在監(jiān)測質量控制的基礎上，通過數(shù)據(jù)之間的比較發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，為結果核實或復測等

提出依據(jù)。檢驗的原則包括以下幾個方面：

a）真實性：顆粒物質量濃度和化學組分的監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠反映監(jiān)測點位的真實情況，即所采集

的濾膜樣品能反映顆粒物的實際狀況，分析數(shù)據(jù)結果能代表顆粒物中的化學組分含量。

b）合理性：經過計算和檢驗，初步判斷顆粒物濃度和化學組成不存在異常情況，結果可以接

受，反映了結果的可靠性。

c）完整性：按照顆粒物源解析工作方案取得系統(tǒng)性和連續(xù)性的有效樣品，而且無缺漏地獲得

這些濾膜樣品的監(jiān)測結果及有關信息。

d）一致性：同一城市或地區(qū)的不同點位之間的采樣時間和采樣方式、濾膜稱量和化學組分分

析方法、數(shù)據(jù)處理和模型運算方法以及用于計算和檢驗的數(shù)據(jù)等應該是一致的。

e）代表性：某城市選擇的采樣站點應該能夠代表該城市的基本情況，使收集的數(shù)據(jù)具有代表

性。

2

5監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理和檢驗

5.1顆粒物質量濃度

對于同一點位的不同采樣器、不同通道、不同材質濾膜的顆粒物質量濃度監(jiān)測結果，需進行

一元線性回歸，分析結果之間的相關性。按照HJ194、HJ□□□[環(huán)境空氣顆粒物來源解析正定

矩陣因子分解（PMF）模型計算技術指南]、HJ□□□[環(huán)境空氣顆粒物來源解析化學質量平衡

（CMB）模型計算技術指南]的要求進行顆粒物樣品的采集，按照HJ618和HJ656的要求對采樣

前、后顆粒物濾膜樣品進行稱量，計算顆粒物質量濃度。將上述監(jiān)測結果以不同采樣器、不同通

道、不同材質濾膜的顆粒物質量濃度為橫、縱坐標，分別進行一元線性回歸，當線性相關系數(shù)

r≥0.8時，認為監(jiān)測結果具有較好的相關性。若線性相關系數(shù)r＜0.8，應根據(jù)采樣記錄查找原因，

對異常數(shù)據(jù)進行校準，必要時剔除異常數(shù)據(jù)。

5.2顆粒物質量和組分濃度異常值的判斷

顆粒物質量及其組分的濃度異常值，可通過濃度時間趨勢圖和線性相關圖來初步判斷。對于

PMF模型，可以在模型運算中得到濃度散點圖和濃度時間序列圖，前者可以查看兩個組分之間的

散點圖以及相關性，組分之間如果存在較高的線性關系表明組分可能來自同一排放源；后者可以

顯示化學組分濃度的時間變化情況，確定組分濃度的時間變化是否存在異常值（過高或過低）。此

外，若一組樣品中，僅有一兩個組分為異常值，則可采用具有相同功能區(qū)的臨近采樣點位的相應

組分監(jiān)測結果，或可參考該時段臨近的在線監(jiān)測站點數(shù)據(jù)。若一組樣品中多個組分均為異常值，

則建議剔除該條樣品。

5.3顆粒物化學組分占比

源和受體樣品中某種化學組分的質量濃度與顆粒物質量濃度的比值，即為這種顆粒物化學組

分的占比，尤其是標識組分的占比，能夠初步分析判斷數(shù)據(jù)是否合理。例如，Si是揚塵源的標識組

分（即Si在揚塵源中占比要比Si在其他源中占比為高），揚塵源中Si的占比可達10~15%，若受體

顆粒物樣品中Si的占比接近或明顯高于此值，則可判定數(shù)據(jù)不太合理且有很高不確定性，建議重

新檢測。源成分譜的特征組分參考范圍可參見附錄A。

注：石英濾膜的化學組分濃度要除以石英濾膜顆粒物質量濃度；有機濾膜的化學組分濃度要除以有機濾膜顆粒

物質量濃度，以質量百分數(shù)為單位，反映實際監(jiān)測與理論上的偏差。

5.4顆粒物化學組分占比加和

顆粒物化學組分占比的加和應小于100%，且以40%~90%為宜，若不在此范圍內，可能是某種

或某些組分的測定結果偏高或偏低，故而影響了總體加和結果，應根據(jù)分析記錄查找原因，必要

時重新分析某些化學組分的濃度。若重新分析后仍不滿足要求，建議剔除該條數(shù)據(jù)。

5.5顆粒物化學質量濃度重構

在源解析模型運算之前，為檢驗顆粒物的主要成分是否完全分析，可將測定的化學組分濃度

進行質量濃度重構，并與稱重法獲得的顆粒物質量濃度進行比較，根據(jù)二者差異大小來探討顆粒

物組分的質量平衡特征?；瘜W質量重構側重于對污染源類的初步分析，其結果可為明確污染治理

對象，強化區(qū)域環(huán)境管理和科學決策提供支撐和指導。

3

顆粒物的主要化學組分包括有機物、元素碳、地殼類物質、無機鹽（銨鹽、硫酸鹽和硝酸鹽）

等。一般采用表中的系數(shù)進行重構：

表1顆粒物化學質量濃度重構系數(shù)

化學組分系數(shù)重構后物質化學組分系數(shù)重構后物質

有機碳1.6有機物鉀1.2含鉀化合物

元素碳1元素碳鈦1.67含鈦化合物

硅2.14含硅化合物銨根1銨鹽

鋁1.89含鋁化合物硫酸根1.375硫酸鹽

鐵1.43含鐵化合物硝酸根1.29硝酸鹽

鈣1.4含鈣化合物

不同的地區(qū)、不同季節(jié)可有不同的化學濃度質量重構方案，即系數(shù)存在地域性和季節(jié)性差異。

對于有機物和OC間的系數(shù)，通常假定對應于每克碳含有0.2~0.4g其他元素（如O、H和N

等），即以1.4~2.0代表OM相對于每克OC的平均分子量，一般情況下對城市地區(qū)的氣溶膠取1.6

比較合適，夏季大氣氧化性較強時可以取1.8，冬季大氣氧化性較弱時可以取1.4。

地殼類物質通常以特定元素的氧化物濃度相加的方法進行估算，元素的測定方法及結果的質

控要求參見HJ657、HJ777、HJ829和HJ830。一般假定由6種元素的氧化物組成，即SiO2、

Al2O3、TiO2、CaO、FeO、Fe2O3和K2O等，其中包括構成大陸地殼物質最重要的8種化合物中的

6種，另外2種氧化物Na2O和MgO約分別占地殼物質質量的3%。對于地殼類物質的轉化系數(shù)，

也存在一些地域性差異。

質量濃度重構之后化學組分的加和在80%~120%為宜，可以和稱量的偏差作比較，若不在此范

圍內，應根據(jù)采樣記錄和分析記錄查找原因，并對異常組分進行復測。

5.6PM2.5與PM10比值

利用顆粒物濃度比值分析不同時空條件下、不同粒徑的顆粒物主導源類。計算不同季節(jié)、不

同點位（或區(qū)域）的PM2.5/PM10比值，并結合當?shù)嘏欧旁磁c氣象特征等開展，判斷該季節(jié)、該點位

（或區(qū)域）大氣顆粒污染特征。在同一采樣條件下（采樣時間、地點及氣象條件等條件相同），顆

粒物質量濃度值的監(jiān)測比值可初步確定污染類型：

a）PM2.5濃度應當小于PM10，該比值在一定程度上可以說明污染類型（細顆粒污染為主或可吸

入顆粒物污染為主）以及可能的污染物來源。

b）當PM2.5/PM10比值較高時，細顆粒物污染較重，表明監(jiān)測區(qū)域內與細顆粒物排放源或二次

細顆粒相關的排放源類的影響較高；反之，表明監(jiān)測區(qū)域可吸入顆粒物源類（如揚塵）的影響可

能較高。

c）從季節(jié)角度分析，通常PM2.5濃度峰值出現(xiàn)在秋冬季，而PM10濃度峰值出現(xiàn)在春季（如沙塵

季節(jié)），故該比值在季節(jié)變化規(guī)律中呈現(xiàn)出秋冬高，春季低的特征。

5.7陰陽離子平衡

+++2+2+

按照HJ799、HJ800等要求測定顆粒物中的陰陽離子，包括Na、NH4、K、Mg、Ca、

2----

SO4、NO3、Cl、F等，并根據(jù)下列公式計算陰陽離子平衡：

2----

AE（2SO43/96）（NO/62）（Cl/35.5）（F/19）（1）

4

（