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(xì)顆粒物（PM2.5）比表面積大、粒徑小，重力作用小，滯空時(shí)間久，易長(zhǎng)距離傳輸、易吸附有害元素而對(duì)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(xì)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(shí)資料。

1 PM2.5源解析技術(shù)及應(yīng)用

1.1 化學(xué)質(zhì)量平衡模型（CMB）

CMB是目前實(shí)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(jì)算出不同源類貢獻(xiàn)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(shí)，CMB模型源解析結(jié)果準(zhǔn)確性不高。肖致美等人以寧波市為例，通過有機(jī)碳與元素碳最小比值法確定二次有機(jī)碳對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)率，采用CMB技術(shù)研究了不同環(huán)境受體點(diǎn)各個(gè)季節(jié)PM2.5源解析，城市揚(yáng)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(biāo)信息轉(zhuǎn)化成若干綜合指標(biāo)，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(duì)收集的數(shù)據(jù)作進(jìn)一步的處理，獲取不同污染源對(duì)PM2.5及其組分貢獻(xiàn)值。當(dāng)因子符號(hào)存在正負(fù)時(shí)，源解析的結(jié)果不夠準(zhǔn)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(gè)受體點(diǎn)，利用PCA技術(shù)對(duì)全市PM2.5源解析發(fā)現(xiàn)：建筑揚(yáng)塵、土壤塵、道路揚(yáng)塵、汽車尾氣累計(jì)對(duì)該市的PM2.5貢獻(xiàn)率超過90%。

1.3 富集因子法（EF）

EF利用富集因子評(píng)價(jià)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(jìn)行來源解析。當(dāng) 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。可見，EF只是一種輔助源分析法，需要結(jié)合其他手段進(jìn)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(gè)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(guó)）、CHIMERE模型（法國(guó)）、NAQPMS模型（中國(guó)）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(cè)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(jī)理，擴(kuò)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(jì)算兩市PM2.5來源，計(jì)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(jì)算結(jié)果更加科學(xué)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(shì)分析

2.1 PAHs源解析

PM2.5中的有機(jī)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(diǎn)。目前對(duì)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(jì)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(diǎn)領(lǐng)域。

2.2 單顆粒源解析

利用顯微鏡技術(shù)對(duì)單個(gè)的PM2.5中的物理性質(zhì)及化學(xué)部分進(jìn)行分析，獲得單個(gè)顆粒物Micro-PIXE能譜，并用模式識(shí)別法對(duì)能譜進(jìn)行比較和統(tǒng)計(jì)，獲得PM2.5源及其貢獻(xiàn)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(jī)碳、元素碳解析

大氣中PM2.5組分中有10%-50%為有機(jī)碳和元素碳組分，分析有機(jī)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(shí)依據(jù)。

2.4 擴(kuò)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(kuò)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(shì)之一。其中，擴(kuò)散源解析是利用污染物數(shù)量及排放量，模擬各個(gè)污染物在區(qū)域內(nèi)分布情況，受體模型無需對(duì)污染源進(jìn)行調(diào)查及參數(shù)支持，與擴(kuò)散模型結(jié)合彌補(bǔ)其不足。

結(jié)語

大氣PM2.5源解析為人們及時(shí)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(cè)人員除了要熟練掌握各種監(jiān)測(cè)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(zhǔn)確性，為環(huán)境保護(hù)提供技術(shù)支撐。