顆粒物源解析研究進(jìn)展與展望

廖乾邑 陳建文 羅彬 杜云松 劉培川 張巍

（四川省環(huán)境監(jiān)測(cè)總站 四川成都 610091）

1 引言

當(dāng)前我國(guó)城市環(huán)境空氣質(zhì)量形勢(shì)嚴(yán)峻，據(jù)環(huán)保部發(fā)布的《2013年環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》指出，以PM2.5為代表的細(xì)粒子污染，已成為我國(guó)目前城市空氣污染中最重要的污染源。目前,顆粒物源解析工作已成為我國(guó)各地開(kāi)展大氣污染防治的核心內(nèi)容之一，國(guó)家環(huán)保部發(fā)布《大氣顆粒物來(lái)源解析技術(shù)指南（試行）》技術(shù)指導(dǎo)文件，用于指導(dǎo)城市、城市群及區(qū)域大氣顆粒物（PM10和PM2.5）來(lái)源解析工作開(kāi)展，并且逐步在全國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)逐漸實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化。但我國(guó)源解析研究起步晚，相關(guān)成熟研究不多等等，亟待總結(jié)與進(jìn)一步發(fā)展，為此本文淺述了顆粒物源解析方法及其特點(diǎn)，并展望了源解析的發(fā)展趨勢(shì)和研究熱點(diǎn)。顆粒物源解析研究方法主要有源排放清單法、擴(kuò)散模型法和受體模型法。

2 源排放清單法

源排放清單法通過(guò)掌握污染源的活動(dòng)水平和排放因子模型,通過(guò)建立污染源清單數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)不同源類(lèi)的排放量進(jìn)行評(píng)估，從而確定主要污染源。源排放清單僅僅考慮了各類(lèi)污染源排放的相對(duì)重要性，沒(méi)有考慮轉(zhuǎn)化、生消機(jī)制，不能同空氣質(zhì)量變化建立直接關(guān)系,且在構(gòu)建大氣污染物排放源清單由于中存在的避免的監(jiān)測(cè)誤差、隨機(jī)誤差、關(guān)鍵數(shù)據(jù)缺乏以及數(shù)據(jù)代表性問(wèn)題等因素而存在一定的不確定性[1]。

3 擴(kuò)散模型法

擴(kuò)散模型是基于污染源排放清單和氣象場(chǎng),用數(shù)值方法模擬污染物在大氣中的傳輸、擴(kuò)散、化學(xué)轉(zhuǎn)化以及沉降等過(guò)程，從而估算不同污染源對(duì)受體點(diǎn)污染物濃度的貢獻(xiàn)情況[2]。擴(kuò)散模型法使用簡(jiǎn)單，快速反應(yīng)污染變化，但是和源清單法一樣，由于在源清單數(shù)據(jù)具有不確定性，同時(shí)由于影響擴(kuò)散過(guò)程的氣象條件、地形、下墊面狀況及污染本身的復(fù)雜性，基于現(xiàn)有的理論，還不能找到一個(gè)適用于各種條件下的大氣擴(kuò)散模型來(lái)描述所有這些復(fù)雜條件下的大氣擴(kuò)散問(wèn)題。

4 受體模型法

受體模型就是通過(guò)測(cè)量源和大氣環(huán)境樣品的物理、化學(xué)性質(zhì),定性識(shí)別對(duì)受體有貢獻(xiàn)的污染源，進(jìn)一步定量分析統(tǒng)計(jì)各污染源的貢獻(xiàn)率[3]。受體模型主要是研究排放源對(duì)受體的貢獻(xiàn)量,與擴(kuò)散模型相比，繞開(kāi)了應(yīng)用擴(kuò)散模型所遇到的困難，因此受體模型在源解析研究得到了較廣泛應(yīng)用。目前受體模型的研究方法主要有三類(lèi)：顯微法、物理法和化學(xué)-統(tǒng)計(jì)學(xué)法。該方法的不確定性主要來(lái)自于大氣顆粒物樣品采集和化學(xué)成分測(cè)量的不確定性、源成分譜的共線性以及對(duì)二次來(lái)源正確判定等問(wèn)題[4]。

5 源解析技術(shù)的展望

5.1 建立本地源成分譜及排放源清單

目前已發(fā)表的顆粒物解析工作中,一些國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)顆粒物源解析的污染源主要借鑒國(guó)外源譜。鄭枚等研究發(fā)現(xiàn)若使用不同的示蹤物種為源譜，得出源解析結(jié)果中污染源貢獻(xiàn)量也不同，因此選擇合適的源譜是減少受體模型解析結(jié)果誤差的主要因素之一[5]。準(zhǔn)確可靠的源成分譜對(duì)于解析出顆粒物的準(zhǔn)確來(lái)源具有十分重要的作用，我國(guó)各城市能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、地理?xiàng)l件及社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平存在較大差異，即使對(duì)同一城市，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，排放污染源類(lèi)也會(huì)隨之變化，過(guò)去的源譜已經(jīng)不能于污染源源解研究，需要不斷更新與研究。建立、獲取、更新源成分譜是今后大氣顆粒物源解析研究重點(diǎn)。

5.2 多種模型的聯(lián)用

目前,環(huán)境管理和污染控制需要更加細(xì)致的顆粒物的來(lái)源進(jìn)行，大氣污染物復(fù)雜，由于解析方法的原理或假設(shè)不同,表現(xiàn)出各自在應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)和局限性。單靠一個(gè)模型很難解決需要面對(duì)的大量問(wèn)題，多方法聯(lián)用及相互驗(yàn)證技術(shù),使解析結(jié)果更加可靠。多種模型的聯(lián)用源解析研究的趨勢(shì)之一。

5.3 快速在線源解析技術(shù)

當(dāng)前源解析以離線分析采樣濾膜為主,是在采集大量樣品進(jìn)行再通過(guò)運(yùn)用各種模型對(duì)污染物進(jìn)行源解析。這種方式可能會(huì)使某些顆粒物的特征元素?zé)o法完全解析出來(lái)，從而有可能造成弱排放源和低濃度污染源的漏判。且無(wú)法研究小時(shí)間尺度的突發(fā)污染事件,快速源解析可為環(huán)境空氣污染治理提供及時(shí)、動(dòng)態(tài)的技術(shù)支撐,這是也是源解重要的研究方向。

[1]鐘流舉,鄭君瑜,雷國(guó)強(qiáng).大氣污染物排放源清單不確定性定量分析方法及案例研究.環(huán)境科學(xué)研究,2007,20（4）：15-19.

[2]曹?chē)?guó)良,安心琴,周春紅,等.中國(guó)區(qū)域反應(yīng)性氣體排放源清單［J］.中國(guó)環(huán)境科學(xué),2010,30（7）：900-906.

[3]金蕾,華蕾.大氣顆粒物源解析受體模型應(yīng)用研究及發(fā)展現(xiàn)狀.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2007，23（1）：38-42.

[4]郝明途,高健,戴曉燕,等．大氣顆粒物化學(xué)質(zhì)量平衡源解析方法研究［J］．環(huán)境科學(xué)與管理，2011，36(12）:54-61．

[5]鄭玫,張延君,閆才青,等.上海PM2.5工業(yè)源譜的建立.中國(guó)環(huán)境科學(xué),2013,33(8）:1354-1359.