大气颗粒物源解析技术的开发与应用_百度文库

1、大气颗粒物源解析技术的开发与应用 空气中的悬浮颗粒物（也被称为气溶胶）通常分为总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物（PM10和PM2.5）。TSP是指空气动力学当量直径100微米的颗粒物，PM10是指空气动力学当量直径10微米的颗粒物，PM2.5是指空气动力学当量直径2.5微米的颗粒物。TSP、PM10、PM2.5在粒径和重量上是存在着包含关系的，即TSP包含着PM10和PM2.5，PM10包含着PM2.5。目前国内的研究结果表明PM10与TSP的重量比约为60-80%，比前十几年高出10-20个百分点，说明我国空气中的细颗粒物的比例在上升。 就城市污染水平而言，欧洲城市TSP年均浓度为50-

2、150微克/立方米，中国城市TSP年均浓度110-1500微克/立方米，PM10年日均浓度140-640微克/立方米。我国颗粒物的污染水平明显高于欧美地区。 颗粒物粒子对人体健康的影响，主要与其粒径大小及化学成分有关。大于10微米粒径的粒子，绝大部分能阻留在鼻腔及咽喉部。2-10微米的粒子大部分进入肺部。当粒径小于2微米时，则大部分可通过呼吸道直达肺部沉积，这部分粒子对人体危害最大。 当颗粒物浓度大于100微克/立方米时，大气能见度就可能降低，到达地面的太阳辐射能减少。当颗粒物浓度在60-180微克/立方米时，在伴有SO2和水汽共存的条件下，能加速金属物质的腐蚀。 空气污染严重威胁人民的身体健

3、康，对国民经济造成了巨大的破坏。据中国社会科学院最近公布的一项报告表明，1995年我国因总悬浮颗粒物导致的人体健康损失估算为171亿元，因酸雨造成的损失为130亿元。在我国很多地区尤其是大城市很难看到蓝天和白云，这说明城市颗粒物的污染已对能见度造成明显影响。 目前我国空气颗粒物超标严重，东北、西北地区有多个环境保护重点城市未达标，空气颗粒物污染超标是大气方面的主要问题。在北方城市中，空气环境质量达标问题主要是TSP或PM10达标问题；在南方一些城市中，空气污染达标问题主要是SO2和PM10达标问题；有的城市TSP和PM10都达标，但已开始关心PM2.5的污染问题。 为了更有效地解决颗粒物污染的

4、问题，科学家们把着眼点由排放源转移到了受体（即受污染源影响的某一局部大气环境），建立起了受体模型，逐步形成了通过对环境空气颗粒物样品和源样品的化学或显微分析确定各类污染源对受体贡献值的一系列的源解析技术。 把源解析技术应用到环境空气质量达标工作是一项系统工程，从大的方面来分，应该包括以下几方面的工作：一是颗粒物来源解析，二是制定功能区空气质量达标实施方案，三是实施方案的评价和执行。 南开大学科研人员针对我国环境管理的需要，进行创新研究，建立了符合国情，便于操作和环境管理部门应用的源解析技术使用系列。 该项目的主要成果和技术创新点： (一编写了我国第一个汉字版本的CMB受体模型软件即CHNCMB

5、1.0。和美国CMB7.0相比,其创新点之一为该软件增加了数据生成系统,提出了数据生成系统的数据统计模型集，该模型集利于技术人员剔除异常数据，数据生成系统可以非常方便地进行全市、环境功能区和特殊区域的数据统计。创新点之二为该软件解决了数据生成系统和信息处理系统的数据传输问题，把源与受体数据库系统和 CMB信息处理系统一体化,省却了数据多次键入的麻烦，节约了科技人员的宝贵时间和精力。创新点之三为信息处理系统全部用C语言改写，使我国有了自己的源代码，为CMB软件的修改，版本的升级换代提供了方便条件。创新点之四为该版本为我国第一个CMB汉字版本软件，汉字版本的CMB模型软件便于在国内推广应用，适合我

6、国广大环保管理和科技人员使用，为我国环保计算机软件产业的发展作了贡献。 (二对源的分类进行了界定，提出十种源类的界定方法。针对美国的所谓大陆尘，提出了土壤风沙尘、道路尘、扬尘的区别。针对城市管理的需要，提出了建筑材料尘和建筑扬尘的区别，工业燃煤和民用燃煤的区别，工业燃油尘、汽车尾气和烹调油烟的区别，以及汽车尾气和汽车道路碾压尘的区别等等。为了研究和环境管理上的便利,本研究还把某些属性相近的源类进行了综合分类。用以上方法界定的源类其物理意义明确，符合我国国情，便于源解析工作者的实际操作和大气环境管理部门的管理应用。 （三）在源解析配套技术方面，提出了源与受体的样品采集和处理技术的规范方法。其中改

7、美国将粉末状源样品采集后再人工扬起用滤膜收集的做法为直接采集源构成物或飞灰并用巴柯分离机进行粗、细颗粒分离的办法，取得了良好的拟合效果。本课题还提出了五种源与受体样品成分谱仪器分析的前处理技术，其中XRF人工标准物质的配置方法，颗粒物薄膜标准样品的涂膜制备法，以及相应的XRF元素分析方法为本课题的创新点，以上研究成果在国内大多首次发表。 （四）在源成分谱的特征研究方面，在国内率先提出颗粒物排放源类特征元素的灵敏度识别法，计算共线性源类贡献值的不同时纳入和减量共用法。 （五）在受体化学元素组成和时空分布特征研究方面，同时开展了近地面（15米）和不同高度（150米以下）的源贡献值和源分担率特征研究

8、，不同类型城市的源贡献值和源分担率特征研究。以上研究成果为大气的资源管理提供了科学依据。其中150米以下不同高度的源解析实验在国内当属首次，其研究成果为我国居住在高层建筑里活动人群的人体健康和环境管理提供了科学依据，其研究方法具有独创性。 （六）根据在中国北方十余个城市进行的关于扬尘和开放源解析结果可以明确地得到以下结论：对于开放源的分担率在40-80%的中国北方城市，其污染类型应该改写即从单源（类）（煤烟型）污染类型改写为多源（类）污染类型。这一结论在我国城市空气质量管理上应该具有特殊的实用价值，因为该成果促进了我国城市空气资源管理从单源（类）向多源（类）的转变。 （七）在国内首次提出用于大

9、气颗粒物总量控制的A-P-CMB模型，对GB/T 13201-91进行了补充，使总量控制技术更有了可操作性。同时本课题还将颗粒物源解析技术用于城市污染综合整治方面进行了有益的探索，以上研究成果在我国环境管理上具有实用意义。 （八）在国内协助十余个城市和城镇进行了源解析工作。其研究成果和当前国家环境管理工作密切结合，或用于总量控制或用于城市污染综合整治。在大气环境资源管理上发挥了很大的作用。 建议： (一 目前我国许多城市都在开展大气颗粒物的源解析研究，并将其纳入到日常的环境管理工作中去。但是我国却缺乏一部真正的源解析技术系列文件来指导各城市开展这项工作。美国EPA在80-90年代组织编写了源解

10、析技术系列、用来指导美国的PM10和PM2.5污染控制行动计划。我国EPA虽然也在90年代初期的排污许可证试点工作中组织专家编写了一部源解析技术文件，但是该文件比较粗糙，有许多技术问题没有写清楚，因此建议重新编写以满足广大环境管理人员和科研人员的工作需要。与此同时还建议建立源解析技术能力建设中心，包括理论技术研究中心，情报资料研究中心和技术推广应用中心。以培养和造就一支源解析技术的研究和应用人才队伍，使该技术真正能纳入环境资源管理轨道。 (二鉴于细颗粒物对人体健康的危害，我国在1996年修订的空气环境质量标准中已经增加了PM10和细颗粒物中的苯并(a芘的限值。而且在2000以后各城市还要向国家局报PM10数据。因此城市细颗粒物的治理也会很快地提到议事日程上来。因此各城市有必要在进行TSP源解析的同时开展PM10和细颗粒物中的苯并(a芘的源解析工作。以便为城市大气环境的科学管理和综合整治提供科学依据。 (三建议国家EPA改变大气颗粒物管理的指导思想，变单源（类）控制为多源（类）控制。七十年代以来，我国对城市尘的治理重点主要放在工业锅炉和工业窑炉的煤烟尘治理上，虽然很多城市投入了大量的人力、物力和财力，煤烟尘治理也取得了很大成绩，但是城市环境质量达标依然困难。源解析的结果给环境管理和决