大气颗粒物源解析宋涛

1、大气颗粒物源解析技术1我国当前大气污染的特征复合型煤燃烧+汽车尾气+扬尘能见度降低大气氧化性增强以城市为中心，呈区域性22001年3主要颗粒物APMTSP (Dp100m)PM10 （Dp10m）PM2.5 （Dp2.5m）4城市总悬浮颗粒物污染趋势00.10.20.30.40.50.61990199119921993199419951996199719981999毫克/立方米总平均值南方城市均值北方城市均值52000年TSP浓度分布 (毫克/立方米)678PM 2.5的环境效应降低大气能见度阳伞效应云凝结核致酸物质干沉降危害生态系统远距离输送区域性酸沉降污染物载体携带有害有毒污染物进入呼吸道

2、影响人体健康化学反应床多相化学反应9美国在1997年颁布了PM2.5 的空气质量标准规定年均值为0.015g/m3 ，日均值为0.065g/m3，而中国还没有关于PM2.5的标准。目前，我国还没有对PM2.5 进行大规模的系统研究，只有部分城市进行了一些短期的监测研究；10我国城市空气的PM2.5大大超过环境标准PM2.5年平均浓度 g/m3清华大学和同济大学环境系1999年测定我国PM10环境标准美国PM2.5环境标准1112大气颗粒物的源解析技术(Source apportionment)是指对大气颗粒物的来源进行定性或定量研究的技术。定性的识别大气中颗粒物的来源；定量的计算各个污染源对环

3、境污染的贡献值。13源解析的意义有助于制定大气污染防治规划；确定污染治理重点，指导环境管理和科学决策；确定排放源的种类和排放源的贡献，可以重点突出，治理污染严重的污染物及排放源；有效控制大气污染，提高空气质量。141516CMB模型基本假设：存在对受体中的大气颗粒物有贡献的若干源类( j) ；各源类所排放的颗粒物的化学组成有明显的差别；各源类所排放的颗粒物的化学组成相对稳定；各源类所排放的颗粒物间无相互作用, 在传输过程中的变化可忽略。17总物质浓度是各源类贡献浓度值的线性加和： (1) 式中: C:受体大气颗粒物的总质量浓度，g/m3； Sj:第j类源贡献的质量浓度，g/m3； j : 源类

4、的数目；18受体颗粒物上的化学组分i的浓度为Ci,公式可以写成: (2)Ci ：受体大气颗粒物中元素i的浓度测量值，g/m3 Fij ：第J类源的颗粒物中元素i的含量测量值，%SSi : 第j类源贡献的浓度计算值，g/m3J：源类的数目，j=1，2，3，.ji：元素的数目，i=1，2，3.i19只有当i j 时, 方程组(2)有解。源类j 的分担率为: = ( Sj /C) 100% 使用CMB最大的障碍是缺乏准确可靠的污染源成份谱，而源成份谱的取得离不开对颗粒物的排放源的种类、分布、数量和排放量等基础资料做详细的调查和污染源排放的颗粒物做采样分析。20局限： 没有考虑到环境空气中颗粒物来源的

5、这种复杂性，经常遇到一组数据多种结果的现象； 扬尘污染源的特殊性,与土壤风沙尘、建筑尘等存在着较为严重的共线性, 无法通过选择合适的标识元素将它们区分开，很难准确地解析出它们对受体的分担率。212002年冯银厂结合CMB模型，提出了二重源解析技术,解决了城市大气颗粒物来源解析中存在的一些问题，并成功的应用于济南市环境空气中TSP的解析中；22基本原理(1) 土壤风沙尘、煤烟尘、建筑水泥尘、机动车尾气尘、钢铁尘等排放源类为单一尘源类,扬尘为混合尘源类；(2) 扬尘既可以视为环境空气中颗粒物的排放源类,又可以视为各单一尘源类所排放的颗粒物的接受体；(3) 扬尘对环境空气中颗粒物的贡献是客观存在的，

6、环境空气中的同一源类的颗粒物一部分直接来源于源的排放,另一部分则是在环境空气中沉降后再次或多次以扬尘的形式进入到环境空气中；23(4) 扬尘既然是其它源类的接受体,根据化学质量平衡原理,可以采用CMB 受体模型来计算其它单一尘源类对扬尘的分担率；同时,扬尘既然是环境空气中颗粒物的排放源类,也可以用CMB 模型计算其对受体的分担率.根据以上分析,如果用i 代表不同的源类,用A 、B 、C、D 、E 分别表达如下含义: Ai代表不考虑颗粒物进入环境空气中途径的情况下,用CMB 模型计算出的各单一尘源类对受体的分担率;B 代表用扬尘代替与其贡献最严重的单一尘源类如土壤风沙尘用CMB 模型计算出的扬尘

7、对受体的分担率;Ci代表将扬尘作为受体,其它各单一尘源类作为对其有贡献的源,用CMB 模型计算出的各单一尘源类对扬尘的分担率;Di代表各单一尘源类以扬尘的形式进入到受体中的分担率;Ei代表各单一尘源类除去进入扬尘的部分后对受体的分担率.2425那么有:Di = B CiEi = A i - Di 求出的结果Ei 与扬尘的分担率B 共同组成颗粒物二重源解析结果. 这种技术方法建立在3 次不同的CMB 模型计算结果基础之上,充分考虑到了颗粒物排放源的特征,巧妙利用扬尘这一特殊污染源的特点,科学地将不同的CMB 模型计算结果定量地联系在一起,融合了CMB 模型的技术优势,并解决了CMB 模型目前没有

8、解决的技术难题。2627济南市环境空气中TSP 二重源解析结果表明,进入扬尘的土壤风沙尘占对受体有贡献的总的土壤风沙尘(Di/Ai) 的44 % ,燃煤尘为24 % ,建筑尘为86 % ,机动车尾气尘25 %. 说明各源类和自身相比,建筑尘进入扬尘的比例最大，其次是土壤风沙尘和燃煤尘；建筑尘大部分。28结论二重源解析技术解决了同时解析出扬尘和其它单一尘源类对受体的分担率的矛盾；说明了扬尘这一混合尘源类与各单一尘源类之间的关系，揭示了单一尘源类以不同的形式通过不同的途径对大气颗粒物贡献的规律，揭示了扬尘这一特殊污染源的本质特征；二重源解析技术丰富并发展了环境空气中污染物源解析的理论，为环境中各类

9、污染物的来源解析提供了新的技术方法。29参考文献1郝明途,林天佳.我国PM2.5的污染状况和污染特征J.环境科学与管理,2006,31(2):5861.2冯银厂,白志鹏,朱 坦.大气颗粒物二重源解析技术原理与应用J. 环境科学,2002,23(增刊):106108.3郝明途,侯万国.大气颗粒物二重源解析技术的方法改进J.中国环境科学2005,25(2):138141.4郭光焕,吴建会.城市扬尘及其来源解析技术J城市环境与城市生态，2007,20(4):3133.5王玮,汤大钢.中国PM215污染状况和污染特征的研究J.环境科学研究,2000，13（1）：15.6易慧,叶代启.大气可吸入颗粒物源解析方法研究进展J.环境保护科学,2007,33(1):811.7王淑兰,柴发合.成都市大气可吸入颗粒物来源解析研究J.地理科学,2006,26(2):717721.8王英,金军.北京市基于PM10/CO 关系的