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大氣細(xì)顆粒物PM2.5的源解析技術(shù)

文檔作者：龍紅艷鄧雙黃妍都基峻張凡文檔來(lái)源： 1湘潭大學(xué)化工學(xué)院 2中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院 3環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年10月29日
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大氣細(xì)顆粒物PM25的源解析技術(shù)
龍紅艷，鄧雙z，，黃妍·都基峻：張凡z
(1湘潭大學(xué)化工學(xué)院湖南湘潭411105
‘ 2中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院
3環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京100012)
摘要對(duì)大氣顆粒物源解析技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用進(jìn)行了闡述，綜述了化學(xué)質(zhì)量平衡法(CMB)、因子分析法(FA)、主因子分
析法(PCA)、正交矩陣因子分解法(PMF)、UNMIX等受體模型的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用實(shí)例和局限性；著重介紹國(guó)內(nèi)外關(guān)于受體模
型在PM。方面的研究進(jìn)展；并結(jié)合PM。的特點(diǎn)，提出了PM幻源解析技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞大氣細(xì)顆粒物(PM。) 源解析受體模型
中圖分類(lèi)號(hào)：×51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672—9064(2012)06—046—04
大氣顆粒物是近年來(lái)影響我國(guó)城市大氣環(huán)境質(zhì)量的主
要問(wèn)題之一，特別是粒徑小于2．5“m的細(xì)顆粒物PM。PM2，
由于粒徑小，在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，不僅能引
起灰霾天氣．使能見(jiàn)度下降．且能輕易通過(guò)支氣管和肺泡進(jìn)
入血液，其中的有害氣體、重金屬等溶解在血液中，對(duì)人體健
康造成嚴(yán)重威脅．因此受到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和各國(guó)政府的廣泛
關(guān)注。我國(guó)政府也高度重視PM，，污染問(wèn)題。2012年2月，國(guó)
務(wù)院同意發(fā)布新修訂的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》增加PM”監(jiān)測(cè)
指標(biāo)。為有效降低PM：，濃度和提高大氣環(huán)境質(zhì)量，首先必須
識(shí)別pM：；來(lái)源，計(jì)算各類(lèi)源貢獻(xiàn)。本文對(duì)大氣顆粒物源解析
技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行闡述．著重介紹國(guó)內(nèi)外關(guān)于受體模型在大氣
細(xì)顆粒物PM：，方面的研究進(jìn)展，并提出PM。源解析技術(shù)的
發(fā)展趨勢(shì)．
1 大氣顆粒物源解析技術(shù)的發(fā)展
源解析技術(shù)始于以污染源為對(duì)象的擴(kuò)散模型．在20世
紀(jì)70年代．以污染區(qū)域(受體)為對(duì)象的受體模型被提出，并
得到較好發(fā)展。
1．1擴(kuò)散模型
擴(kuò)散模型基于污染源清單和污染源排放量．模擬污染物
排放、遷移、擴(kuò)散和化學(xué)轉(zhuǎn)化等不同條件下污染物的時(shí)空分
布狀況．估算污染源對(duì)污染物質(zhì)量濃度的貢獻(xiàn)。擴(kuò)散模型能
很好地建立有組織排放源類(lèi)與大氣環(huán)境質(zhì)量之問(wèn)的定量關(guān)
系．但無(wú)法應(yīng)用于源強(qiáng)難以確定的無(wú)組織開(kāi)放源(如風(fēng)沙塵、
海鹽粒子等源)。而且此模型需知道污染源個(gè)數(shù)和方位，顆粒
物擴(kuò)散過(guò)程中詳細(xì)氣象資料．以及顆粒物在大氣中生成、消
除和輸送等重要特征參數(shù)．這些資料和參數(shù)的難以獲取．限
制了擴(kuò)散模型的運(yùn)用。因此從20世紀(jì)70年代起．美國(guó)和日
本等國(guó)家開(kāi)始將排放源轉(zhuǎn)移到“受體”進(jìn)行大氣顆粒物源解
析。
1．2受體模型
受體模型以污染區(qū)域?yàn)閷?duì)象．著眼于研究排放源對(duì)受體
的貢獻(xiàn)．通過(guò)對(duì)采樣點(diǎn)污染物的特征進(jìn)行分析．解析污染源
對(duì)污染物的貢獻(xiàn)情況。因?yàn)槭荏w模型不依賴(lài)于排放源排放條
件、氣象、地形等數(shù)據(jù)，不用追蹤顆粒物的遷移過(guò)程，所以自
70年代問(wèn)世以來(lái)取得迅速地發(fā)展，并得到廣泛運(yùn)用。目前．
研究和運(yùn)用比較多的受體模型方法大致可分為顯微鏡法和
化學(xué)法。
1．2．1 顯微鏡法
顯微鏡法是一種根據(jù)單個(gè)顆粒物粒子的大小、顏色、形
狀和表面特征等形態(tài)上的特征．結(jié)合污染源標(biāo)志性化學(xué)組成
及顆粒物形貌來(lái)判別來(lái)源的方法。此方法適用于分析形態(tài)特
征明顯的顆粒物．一般用于定性或半定量分析。如需定量分
析．須分析大量單個(gè)粒子．建立龐大的顯微清單。
顯微鏡法主要包括光學(xué)顯微鏡法(OM)、掃描電子顯微
鏡法(sEM)和計(jì)算機(jī)控制掃描電鏡法(CCSEM)。其中，SEM
法是實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中最廣泛的一類(lèi)顯微鏡法．它能夠分析粒徑
小于l“m的顆粒物．并能結(jié)合X射線(xiàn)能譜顯示粒子的結(jié)構(gòu)
和粒子表面化學(xué)元素組成．這可大大增強(qiáng)顯微鏡法解析顆粒
物污染源能力。劉田等?利用SEM對(duì)棗莊市的大氣顆粒的
形貌、粒徑和化學(xué)元素成分等進(jìn)行測(cè)量分析，并結(jié)合X射線(xiàn)
能譜，鑒別出兩市大氣顆粒物的來(lái)源。
顯微鏡法能觀(guān)測(cè)顆粒物形貌．測(cè)定顆粒物組分．從而能
客觀(guān)準(zhǔn)確地對(duì)大氣顆粒物的來(lái)源進(jìn)行定性或半定量的識(shí)別．
也能為進(jìn)一步定量計(jì)算各類(lèi)源的貢獻(xiàn)率提供客觀(guān)基礎(chǔ)．但該
方法分析時(shí)間長(zhǎng)．費(fèi)用昂貴．對(duì)顆粒物中占有很大比例的無(wú)
定性有機(jī)成分不敏感．在觀(guān)測(cè)粒子密度和體積時(shí)誤差較大。
1．2．2化學(xué)法
化學(xué)法主要可分為化學(xué)質(zhì)量平衡法(CMB)、多元統(tǒng)計(jì)模
型和富集因子法(EF)。
(1)化學(xué)質(zhì)量平衡模型(CMB)。CMB法根據(jù)各種排放源
基金項(xiàng)目：2010年環(huán)保公益行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)(201009037)，20lO年度國(guó)家環(huán)保公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)(201009048)
作者簡(jiǎn)介：龍紅艷(1987一)，女，湖南岳陽(yáng)人．在讀碩士研究生，研究方向：大氣污染源解析技術(shù)。

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