环境空气颗粒物来源解析综述(终)

1、杨金星 2015年7月环境空气中颗粒物源解析工作综述一源解析工作背景与开展情况二源解析的种类及其特点三源解析工作的流程四源解析中几个问题的把握五源解析工作的误区及主要问题23环境空气颗粒物来源解析颗粒物污染防治颗粒物排放源控制和消减固定源固定源移动源移动源开放源开放源复杂且系统的复杂且系统的技术性工作技术性工作源类贡献值与分担率不清楚颗粒物来源不清楚可行控制措施不清楚迫切需要开展大气颗粒物源解析工作，为有效开展大气迫切需要开展大气颗粒物源解析工作，为有效开展大气污染防治工作提供研究基础，制定科学有效的防治措施污染防治工作提供研究基础，制定科学有效的防治措施20142014年，监测司组织圆满完成

2、第一阶段京津冀、长年，监测司组织圆满完成第一阶段京津冀、长三角和珠三角等地区三角和珠三角等地区9 9个重点城市（以下简称三区九市）个重点城市（以下简称三区九市）源解析工作。源解析工作。三区九市修改完善后的研究成果报国务院后陆续向三区九市修改完善后的研究成果报国务院后陆续向社会发布，效果良好。社会发布，效果良好。目前全国颗粒物源解析工作进展城市名称城市名称 是否有初步成果是否有初步成果 是否完成预论证是否完成预论证预计三方论证时间预计三方论证时间济济 南南有有是，是， 1414年年1010月已公布月已公布-青青 岛岛有有是，是， 1414年已公布年已公布-银银 川川有有是，已论证和发布是，已论证

3、和发布-哈尔滨哈尔滨有有是是1010月份月份西西 宁宁有有是是1010月份月份大大 连连有有是是待安排待安排厦厦 门门有有是是待安排待安排太太 原原有有是是待安排待安排呼和浩特呼和浩特有有否否6-76-7月预论证月预论证6-76-7月月郑郑 州州有有 有有待安排待安排合合 肥肥有有否否7-87-8月预论证月预论证1010月月武武 汉汉有有 否否1010月份月份1010月份月份长长 沙沙有有否否7-87-8月预论证月预论证1010月份月份海海 口口有有否否1111月份月份1212月份月份城市名称城市名称 是否有初步成果是否有初步成果 是否完成预论证是否完成预论证预计三方论证时间预计三方论证时间重

4、庆重庆有有否否1010月份月份乌鲁木齐乌鲁木齐有有否否1010月份月份贵阳贵阳有有否否1010月份月份长长 春春有有否否1212月底月底沈沈 阳阳有有否否1212月底月底 兰兰 州州有有否否1010月份月份成成 都都有有否否1010月份月份昆昆 明明有有否否1212月底月底西西 安安无无否否1616年初年初福福 州州无，年底有初步结果无，年底有初步结果否否1616年年4 4月月南南 昌昌无，年底有初步结果无，年底有初步结果否否1616年初年初南南 宁宁无，年底有初步结果无，年底有初步结果否否1616年初年初 时间要求时间要求按照按照关于做好关于做好20152015年大气污染物来源研究年大气污染

5、物来源研究工作的通知工作的通知（环办（环办201520156 6号）号）要求：要求： 2626市争取市争取1010月份完成源解析研究工作月份完成源解析研究工作 年底前完成论证年底前完成论证 时间要求时间要求大气颗粒物来源解析定义：通过化学、 物理学、 数学等方法定性或定量识别环境受体中大气颗粒物污染的来源。 用于开展大气颗粒物来源解析的技术方法分为常规模式与常规模式与应急模式。常规模式应急模式。常规模式主要包括源清单法、源模型法和受体模型法；应急模式是利用在线监测数据，开展快速源识别，为颗粒物重污染应急响应决策提供支撑 。 源清单法：根据排放因子及活动水平估算污染物排放量，据此排放量识别对环境

6、空气中颗粒物有贡献的主要排放源。 源模型法：以不同尺度数值模式方法定量描述大气污染物从源到受体所经历的物理化学过程，定量估算不同地区和不同类别污染源排放对环境空气中颗粒物的贡献。 10二、源解析技术方法种类及其特点受体模型法：从受体出发，根据源和受体颗粒物的化学 、物理特征等信息，利用数学方法定量解析各污染源类对 环境空气中颗粒物的贡献，主要有化学质量平衡模型（CMB ）和因子分析类模型（PMF、PCA/MLR、UNMIX、ME2 等） 。 技术方法技术方法 优势和局限性优势和局限性 必备条件必备条件 可达目标可达目标源清单法 方法简单、易操作，定性或半定量识别有组织污染源 收集统计基准年研究

7、 区域各污染源污染物排放量 得到排放源清单及重点排 放区域和重点排放源的污染 物排放量 源模型法 定量识别污染的本地和区域来源，可预测；解析源强未知的源类尤其是颗粒物开放源贡献困难 建立与源模型要求相适应的高时间和高空间分辨率的排放源清单、气象要素场 定量解析本地和区域各类 源的贡献；针对具有可靠排放源清单的点源，定量给出贡献值与分担率；对于面源和线源，定量解析各源类的贡献 受体模型法 可有效解析开放源贡献；定量解析污染源类，不依赖详细的源强信息和气象场；不可预测 采集颗粒物样品，分析颗粒物化学组成 定量解析各污染源类，尤其是源 强难以 确定 的各颗 粒物 开放源类的贡献值与分担率，识别主要排

8、放源类的来向 13源解析技术受体模型法源模型法源清单法化学质量平衡模型（CMB）正定矩阵因子分解模型（PMF）辅助手段主要手段相互验证一次颗粒物源解析外地传输贡献在线监测l源解析技术指南 (试行) l源解析技术路线（试行）l源解析监测能力建设指南 (试行) l源解析监测技术方法指南 (试行) 资料收集环节171819样品采集及分析环节1、环境受体样品采集采样点位布设、采样时段的确定 依据环境空气质量监测规范（试行）的相关要求布设受体采点 ，优先选 择若干国 家环境空 气质量监 测点；同时综合考 虑功能分布 、人口密 度、环境 敏感程度等因素，适当增加受体采样点位。受体 采样时间与频次依据颗粒物

9、浓度、排放源的季 节性变化特征及气象 因素确定 ，典型污 染过程加 密采样频 次。 样品 采集的数 量要符合受体模型的要求。 单日累积采样时间要满足样品分析检 出限要求 ，且避 免滤膜负荷过载，一般为 24 小时，污染较重时可将每日采样时间分为两段，每段 12 小时。 根据 滤膜本身 特性和 后续化学 分析的 需要确定 采样滤 膜。分析无机 元素采用有机滤膜（P膜） ，如聚四 氟乙烯（特氟龙）、 聚丙烯、 醋酸纤维酯等；分析碳组分（有机碳 OC、元素碳 EC）和有机物（如多环芳烃、烷烃等）采用石英滤膜（Q膜）；分析水溶性离子采用聚四氟乙烯或石英滤膜等。 采集固定源、移动源、开放源、餐饮源与生物

10、质燃烧源等源类样品，其中具有明显地域特点的颗粒物源类（扬尘 源、土壤 尘源、当地 特殊行业 源等）必须采集， 其他源类可根据各地实际情况确定是否采集或应用已有颗粒物源谱。所采集样品的种类和数量能代表研究区域污染源排放的时空分布特征。扬尘采样布点结合受体采样点的空间分布，每个受体采样点周边采集不少于3个样品；土壤尘采样根据城市建成区及周边 10km范围内裸土类型的分布布点，一般不少于10个样品；道路尘根据防治城 市扬尘污染技术规范的要求采集；燃煤尘的 采集应涵 盖研究区域 内不同燃 烧方式、不同除尘方式、不同煤质等 的燃煤源，每种不同方式不少于3个样品；其他源类每类不少于5个样品。 采集的颗粒物

11、样品能够反映由源向环境受体排放时的物理过程，能够与环境受体颗粒物的特定粒径段相匹配。 源样品采样方法主要包括： 开放源再悬采样法对于土壤尘、城市扬尘等开放源类，可利用再悬浮采样器进行特定粒径源样品的采集。 固定源稀释通道采样法 对 于固 定燃 煤源 燃 烧产 生的 颗粒 物推荐采用烟道气稀释通道进行采样。 移动源采样法对于机动车源样品可通过隧道采样。在足够长的交通隧道（不少于 1000m）内，在隧道中段位置设置大气颗粒物采样器， 使用与受体采样相同的方式进行滤膜采样；或选取具有代表性的车型（包括汽油车、柴油车、各类非道路移动源等），使用随车采样器、稀释采样器或通过台架实验对机动车排放的样品进行

12、采集。 生物质燃烧源采样法 在实验室的模拟环境中进行燃烧，使用大气颗粒物采样器获取生物质燃烧源样品；或在露天环境中进行燃烧，在下风向采集颗粒物样品，同时在上风向采集环境对照样品。餐饮源采样根据餐饮源排烟口情况，因地制宜地参照固定源的采样方法采集。 22样品分析样品分析23颗粒物质量浓度手工称量法无机元素X射线荧光光谱法酸消解/碱熔法-ICP-AES酸消解-ICP-MS原子荧光光谱法可溶性阴离子可溶性阳离子超声萃取-离子色谱法超声萃取-离子色谱法无机碳、有机碳热光反射法或热光透射法有机物（如PAHs）LC、GC/MS等HJ 618-2011HJ 646-2013HJ 647-2013HJ 657

13、-2013监测项目监测项目分析手段分析手段标准方法标准方法颗粒物分析点位布设的合理性，满足代表性、完整性等仪器设备的选择及校准等采样膜的选择、准备，样膜的保存及运输等样品分析前处理、实验式分析质量控制、分析用仪器的检定校验等。整个采样分析环节的记录填写等。2526根据验证后的解析结果,形成颗粒物来源分析报告,为颗粒物污染防治工作提供技术支持。分析报告应包含以下内容:（1）阐明环境空气中颗粒物化学组成的时空分布特征，用于判断颗粒物污染类型。 （2）明确颗粒物排放源谱特征。用于识别环境空气颗粒物中有毒有 害成分的主要来源；根据不同颗粒物排放源粒径分布，确定细颗粒物排放因子。 （3）定量获得各颗粒物

14、排放源类对不同季节、不同点位环境空气颗 粒物的贡 献值与分担率。用于明确颗粒物污染防治的方向，评估污染防治效果。 （4）定量获得典型污染过程中各颗粒物排放源类对环境空气颗粒物的贡献值与分担率。用于诊断典型污染过程的成因。 （5）把颗粒物开放源、有组织排放源和二次粒子纳入颗粒物目标容 量总量控制，根据各颗粒物排放源类对不同季节环境空气颗粒物的贡献值与分担率，确定各颗粒物排放源类的控制目标。 颗粒物源解析工作是一项复杂且技术性很强的系统工程，因此并不是所有城市都做。组织实施组织实施：由当地的环境保护技术支持部门牵头，联合研究院所、高等院校发挥各自优势各自优势开展。上述源解析技术方法主要针对城市源解析工作，关于区域尺度的源解析技术，目前尚处于研究起步阶段，可借鉴的研究成果较少，暂不包括；强调结果评估与验证。 源解析工作源解析工作 走出三个误区走出三个误区不能不能“委过于人委过于人”从自身角度解决问题，不能从自身角度解决问题，不能过分强调区域传输过分强调区域传输防止防止“千篇一