PM2.5源解析技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢探討

胡晨璐 盧 曠

（1聚光科技(杭州)股份有限公司 浙江杭州 310000 2浙江省環(huán)境科技有限公司 浙江杭州 310000）

引言

細顆粒物（PM2.5）比表面積大、粒徑小，重力作用小，滯空時間久，易長距離傳輸、易吸附有害元素而對人體健康構(gòu)成較大威脅。通過源解析技術(shù)分析大氣中細顆粒物（PM2.5）源頭，為相關(guān)部門采取有效防范措施提供第一手現(xiàn)實資料。

1 PM2.5源解析技術(shù)及應(yīng)用

1.1 化學質(zhì)量平衡模型（CMB）

CMB是目前實際應(yīng)用于PM2.5源解析領(lǐng)域研究最廣泛的受體模型。其原理是質(zhì)量守恒，在源類、受體成分譜確定前提下，通過建立一組線性方程，計算出不同源類貢獻值濃度大小。但CMB技術(shù)缺乏源類成分譜，污染物性質(zhì)不穩(wěn)定時，CMB模型源解析結(jié)果準確性不高。肖致美等人以寧波市為例，通過有機碳與元素碳最小比值法確定二次有機碳對PM2.5的貢獻率，采用CMB技術(shù)研究了不同環(huán)境受體點各個季節(jié)PM2.5源解析，城市揚塵、煤煙塵、二次硫酸鹽為該市PM2.5重要源類。

1.2 主成分分析法（PCA）

PCA利用降維思維，最大化保留原始變量信息基礎(chǔ)上，把指標信息轉(zhuǎn)化成若干綜合指標，即為主成分，且主成分間無相關(guān)性。結(jié)合線性代數(shù)理論，對收集的數(shù)據(jù)作進一步的處理，獲取不同污染源對PM2.5及其組分貢獻值。當因子符號存在正負時，源解析的結(jié)果不夠準確，需要采用正矩陣因子分析法。陳純等人以鄭州市為例，在采暖季、非采暖季選擇4個受體點，利用PCA技術(shù)對全市PM2.5源解析發(fā)現(xiàn)：建筑揚塵、土壤塵、道路揚塵、汽車尾氣累計對該市的PM2.5貢獻率超過90%。

1.3 富集因子法（EF）

EF利用富集因子評價相關(guān)元素是來自人為源還是自然源。EF應(yīng)用于解析PM2.5元素，通過定性判斷元素來源，結(jié)合其他方法進行來源解析。當 EF＞10，表示元素是人為源；1＜EF＜10，表示元素中人為源占一定比例；EF＜1，表示元素為土壤源?？梢姡珽F只是一種輔助源分析法，需要結(jié)合其他手段進行PM2.5源解析。李秀鎮(zhèn)等人以青島市為例，收集氣溶膠和逐日天氣資料，采用EF技術(shù)分析該市PM2.5源，發(fā)現(xiàn)2007年5月-2008年5月期間，該市PM2.5各個元素富集因子均大于其在PM10中，且人為源占比較大。

1.4 空氣質(zhì)量模型

包括CMAQ模型（美國）、CHIMERE模型（法國）、NAQPMS模型（中國）等，其中CMAQ模型應(yīng)用較為廣泛。該模型主要用以比較模擬與觀測差距，分析差距產(chǎn)生原因，探索如何提升精度；分析大氣污染物源及其產(chǎn)生機理，擴散和傳輸過程，為污染物跨區(qū)域傳輸研究提供參考。該法還存不斷完善更新中。馬芳等人以石家莊和北京市為例，采用MM5-Models-3/CMAQ模擬系統(tǒng)，分析計算兩市PM2.5來源，計算的結(jié)果也表明隨著污染源濃度的增加，該技術(shù)方法的計算結(jié)果更加科學合理。

此外，還有穩(wěn)定同位素法等，在大氣環(huán)境PM2.5源解析中也取得了良好的應(yīng)用效果。

2 PM2.5源解析技術(shù)趨勢分析

2.1 PAHs源解析

PM2.5中的有機碳成分十分復(fù)雜，其中PAHs是增加其復(fù)雜程度的重要因素。由于PAHs具有顯著致癌、致突變和致畸，PM2.5中PAHs源解析成為關(guān)注重點。目前對PAHs源解析主要采用比值法、輪廓圖法等定性源解析和CMB法、穩(wěn)定碳同位素法、多元統(tǒng)計法等定量解析。此外，PM2.5中的飽和烴、硝基多環(huán)芳烴也成為PM2.5源解析研究的重點領(lǐng)域。

2.2 單顆粒源解析

利用顯微鏡技術(shù)對單個的PM2.5中的物理性質(zhì)及化學部分進行分析，獲得單個顆粒物Micro-PIXE能譜，并用模式識別法對能譜進行比較和統(tǒng)計，獲得PM2.5源及其貢獻率?？梢?，顯微鏡技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要，還需要建立單顆粒指紋數(shù)據(jù)庫，提高單顆粒源解析效率和精確度。

2.3 有機碳、元素碳解析

大氣中PM2.5組分中有10%-50%為有機碳和元素碳組分，分析有機碳與元素碳關(guān)系，可以反映其來源特征，為PM2.5源解析提供現(xiàn)實依據(jù)。

2.4 擴散模型與受體模型聯(lián)用解析

隨著PM2.5污染問題日益突出，將受體模型與擴散模型結(jié)合起來研究PM2.5源解析成為研究的發(fā)展趨勢之一。其中，擴散源解析是利用污染物數(shù)量及排放量，模擬各個污染物在區(qū)域內(nèi)分布情況，受體模型無需對污染源進行調(diào)查及參數(shù)支持，與擴散模型結(jié)合彌補其不足。

結(jié)語

大氣PM2.5源解析為人們及時掌握區(qū)域PM2.5主要來源，為源頭降低PM2.5提供了第一手寶貴資料支撐。廣大環(huán)境監(jiān)測人員除了要熟練掌握各種監(jiān)測技術(shù)外，還應(yīng)關(guān)注新技術(shù)新理論的發(fā)展，不斷提升PM2.5源解析結(jié)果的準確性，為環(huán)境保護提供技術(shù)支撐。