大气颗粒物源解析

• 只有当i ≥ j 时, 方程组(2)有解。源类j 的分
担率为:
η= ( 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。
局限： 没有考虑到环境空气中颗粒物来源的这 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。
那么有: Di = B ×Ci Ei = 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 前没有解决的技术难题。
大气颗粒物源解析技术
人口· 资源与环境学院 宋涛
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
2001年
主要颗粒物
TSP (Dp<100μm)
APM
PM10 （Dp<10μm）
PM2.5 （Dp<2.5μm）
城市总悬浮颗粒物污染趋势
• 进入呼吸道
• 化学反应床
阳伞效应 致酸物质 危害生态系统 区域性酸沉降 携带有害有毒污染物 影响人体健康 多相化学反应
• 美国在1997年颁布了PM2.5 的空气质量标准
规定年均值为0.015μg/m3 ，日均值为 0.065μg/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
0.6
总平均值
南方城市均值
0.5
北方城市均值
0.4 毫克/立方米
0.3
0.2
0.1
0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
2000年TSP浓度分布
(毫克/立方米)
PM 2.5的环境效应
• 降低大气能见度 • 云凝结核 • 干沉降 • 远距离输送 • 污染物载体
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。
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，为环境中各类污染物的来源解析 提供了新的技术方法。
Tຫໍສະໝຸດ Baidue
End
• 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。
总物质浓度是各源类贡献浓度值的线性加和：
C
S
j 1
J
j
(1)
• 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境污染的贡献
值。
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。
CMB模型
2002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；
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， 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；
(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.
式中: C:受体大气颗粒物的总质量浓度，μg/m3； Sj:第j类源贡献的质量浓度，μg/m3； j : 源类的数目；
受体颗粒物上的化学组分i的浓度为Ci,公式可以写成:
Ci
F
j 1
J
ij
Sj
(2)
Ci ：受体大气颗粒物中元素i的浓度测量值，μg/m3 Fij ：第J类源的颗粒物中元素i的含量测量值，%S Si : 第j类源贡献的浓度计算值，μg/m3 J：源类的数目，j=1，2，3，..…j i：元素的数目，i=1，2，3..……i
统研究，只有部分城市进行了一些短期的 监测研究；
我国城市空气的PM2.5大大超过环境标准
160 140 120 100 80 60 40 20 0 北京清华园 北京车公庄 上海同济 上海海南路
我国PM10环境标准
美国PM2.5环境标准
• 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。
参考文献
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