氣溶膠力學(xué)2源解析

氣溶膠力學(xué)討論提綱氣溶膠的定義、分類、來源？影響氣溶膠性質(zhì)的影響因素的分析中國(guó)地區(qū)氣溶膠污染特征和來源分析氣溶膠源解析方法PM10、PM2.5對(duì)呼吸健康的危害影響氣溶膠力學(xué)討論提綱超細(xì)微塵粒控制技術(shù)的新進(jìn)展氣溶膠的擴(kuò)散與沉積氣溶膠的凝并作用機(jī)制,強(qiáng)化凝并作用的方法靜風(fēng)條件下粒子的擴(kuò)散模型化學(xué)質(zhì)量平衡（CMB）受體模型原理硫酸鹽氣溶膠的分布變化規(guī)律的研究城市大氣顆粒物來源解析技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)主要內(nèi)容我國(guó)城市大氣顆粒物的污染狀況顆粒物來源解析技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展國(guó)內(nèi)源解析工作介紹展望2002年度全國(guó)343個(gè)城市環(huán)境空氣質(zhì)量狀況比例空氣質(zhì)量城市數(shù)占統(tǒng)計(jì)城市總數(shù)的比例達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)11734.1%達(dá)到三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)11934.5%超過三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)10731.2%62.6%的城市顆粒物濃度超過國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一、我國(guó)城市空氣顆粒物污染狀況大氣顆粒物濃度居高不下的省份主要集中在華北和西北，如:新疆，青海，甘肅，陜西，山西，內(nèi)蒙古，寧夏和河北1、大氣顆粒物源解析研究的由來大氣顆粒物的來源非常復(fù)雜，既有有組織源又有無組織開放源，常規(guī)的源模型（擴(kuò)散模型）已不能滿足實(shí)際工作的需要，源模型不能建立全面的顆粒物污染源與大氣環(huán)境質(zhì)量之間的輸入響應(yīng)關(guān)系。顆粒物污染普遍且嚴(yán)重，為了有效地控制顆粒物的污染，需要清楚顆粒物的來源。二、大氣顆粒物源解析技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展對(duì)大氣顆粒物的來源進(jìn)行定性或定量研究的技術(shù)稱之為源解析技術(shù)2、源模型（擴(kuò)散模型）與受體模型源模型使用源排放計(jì)算環(huán)境濃度。受體模型使用環(huán)境濃度計(jì)算源貢獻(xiàn)。

(FromWatson,1979.)源排放參數(shù)擴(kuò)散參數(shù)源模型估計(jì)環(huán)境濃度源模型流程示意圖一些源的參數(shù)環(huán)境濃度一些擴(kuò)散參數(shù)受體模型估計(jì)源的影響受體模型流程示意圖CMB受體模型的建立基于以下假設(shè)，其基礎(chǔ)是質(zhì)量守恒:在多種受體模型中，化學(xué)質(zhì)量平衡（CMB）受體模型原理簡(jiǎn)單易懂，可以定量地給出各類排放源的分擔(dān)率，成為了實(shí)際研究工作中研究最多，應(yīng)用最廣的受體模型。

3、化學(xué)質(zhì)量平衡（CMB）受體模型的發(fā)展（1）可以識(shí)別出對(duì)環(huán)境受體中的大氣顆粒物有明顯貢獻(xiàn)的所有污染源類，并且各源類所排放的顆粒物的化學(xué)組成有明顯的差別；（2）各源類所排放的顆粒物的化學(xué)組成相對(duì)穩(wěn)定，化學(xué)組分之間無相互影響；（3）各源類所排放的顆粒物之間沒有相互作用，在傳輸過程中的變化可以被忽略；甲乙甲50%，乙50%不能用甲乙來擬合化學(xué)質(zhì)量平衡模型的基本原理Ci—受體大氣顆粒物中元素i的濃度測(cè)量值，μg/m3；Fij—第j類源的顆粒物中元素i的含量測(cè)量值，%Sj

—第j類源貢獻(xiàn)的濃度計(jì)算值，μg/m3；J—源類的數(shù)目，j=1，2……J；I—元素的數(shù)目，i=1，2……I。西安市1998年TSP源解析結(jié)果02年石家莊PM10二重解析結(jié)果（城區(qū)年平均）同一源類的顆粒物可以通過多種排放途徑進(jìn)入到環(huán)境空氣中（以電廠煤煙塵為例）電廠煤煙塵大氣環(huán)境點(diǎn)源吹灰場(chǎng)揚(yáng)塵原煤堆4、CMB模型應(yīng)用中存在的問題顆粒物進(jìn)入環(huán)境空氣中的途徑問題源解析結(jié)果的區(qū)域性源解析結(jié)果說明的是一個(gè)區(qū)域的顆粒物污染特點(diǎn)，而對(duì)于某一個(gè)采樣點(diǎn)位來說，其結(jié)果的準(zhǔn)確度就會(huì)下降，源解析并不試圖研究區(qū)域中某一點(diǎn)的污染情況源解析結(jié)果的不確定性選擇不同的擬合元素進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于同一受體來說會(huì)得到不同的結(jié)果；當(dāng)源類的共線性達(dá)到不能同時(shí)進(jìn)行擬合計(jì)算時(shí)，分別納入模型計(jì)算也要產(chǎn)生多種結(jié)果揚(yáng)塵的特點(diǎn)揚(yáng)塵是一種混合源類，既可以視為環(huán)境空氣中顆粒物的排放源類，又可以視為各單一塵源類所排放的顆粒物的接受體揚(yáng)塵對(duì)環(huán)境空氣中顆粒物的貢獻(xiàn)客觀存在采用CMB受體模型可以計(jì)算各單一塵源類對(duì)揚(yáng)塵的分擔(dān)率，也可以計(jì)算揚(yáng)塵對(duì)環(huán)境空氣中顆粒物的分擔(dān)率5、二重源解析技術(shù)揚(yáng)塵是混合源，它包含各類源的成分揚(yáng)塵煤煙塵風(fēng)沙塵建筑水泥塵其它甲乙丙丙乙甲城郊周邊外來風(fēng)沙道路運(yùn)輸塵各種料堆二重源解析技術(shù)原理示意圖(以煤煙塵為例）A代表煤煙塵對(duì)受體總的分擔(dān)率；B代表揚(yáng)塵對(duì)受體的分擔(dān)率；C

代表煤煙塵在揚(yáng)塵中的分擔(dān)率；D代表煤煙塵以揚(yáng)塵的形式進(jìn)入到受體中的分擔(dān)率；E

代表煤煙塵除去進(jìn)入揚(yáng)塵的部分后對(duì)受體的分擔(dān)率。

D=B×CE=A－D

以揚(yáng)塵形式進(jìn)入

到受體的煤煙塵D

直接進(jìn)入到

受體的煤煙塵E

E

D

C

揚(yáng)塵對(duì)受體的貢獻(xiàn)B

大氣環(huán)境中的煤煙塵A

二重源解析的步驟不考慮混合塵源類揚(yáng)塵，僅用各單一塵源類進(jìn)行解析（一次源解析）得到一次解析結(jié)果Ai；以環(huán)境受體中顆粒物來源的實(shí)際情況劃分顆粒物排放源類，把地區(qū)揚(yáng)塵也納入CMB模型進(jìn)行解析，得到結(jié)果Bi；把揚(yáng)塵作為受體，用各單一塵源類對(duì)其進(jìn)行解析，得到各單一塵源類在揚(yáng)塵中的分擔(dān)率Ci；用揚(yáng)塵作為受體時(shí)的解析結(jié)果Ci和揚(yáng)塵對(duì)環(huán)境受體的分擔(dān)率B對(duì)一次解析結(jié)果Ai進(jìn)行修正，得到各單一塵源類除去進(jìn)入揚(yáng)塵的部分后直接對(duì)受體的貢獻(xiàn)率Ei；對(duì)Bi和Ei進(jìn)行對(duì)照分析，并檢驗(yàn)和印證源解析結(jié)果，綜合得到二重源解析結(jié)果。1、源的識(shí)別與分類土壤風(fēng)沙塵揚(yáng)塵建筑塵煤煙塵鋼鐵塵燃油塵機(jī)動(dòng)車尾氣塵2、受體樣品的采集采樣站位分布站位名稱地點(diǎn)采樣高度代表功能區(qū)濟(jì)南化工廠濟(jì)洛路12米二類濟(jì)南環(huán)保監(jiān)測(cè)站山大路12米二類山東省種子站倉庫黃臺(tái)南路10米二類濟(jì)南機(jī)床廠機(jī)床二廠路10米三類國(guó)防科工委干休所英雄山路12米二類序號(hào)源類AiBiCiDiEi二重源解析結(jié)果1揚(yáng)塵34342土壤風(fēng)沙塵3221391418183燃煤塵332422825254建筑塵143812225機(jī)動(dòng)車尾氣塵86<1266濟(jì)南市環(huán)境空氣中TSP二重源解析結(jié)果(%)實(shí)例分析解析結(jié)果TSP結(jié)果PM10結(jié)果6、域際源解析技術(shù)域際的劃分（石家莊市為例）域際解析結(jié)果分析（以石家莊采暖季TSP解析結(jié)果為例）揚(yáng)塵的貢獻(xiàn)值和分擔(dān)率域際解析結(jié)果分析（以石家莊市采暖季TSP解析結(jié)果為例）土壤風(fēng)沙塵的貢獻(xiàn)值和分擔(dān)率域際解析結(jié)果分析（以石家莊市采暖季TSP解析結(jié)果為例）燃煤塵的貢獻(xiàn)值和分擔(dān)率域際解析結(jié)果分析（以石家莊采暖季TSP解析結(jié)果為例）建筑水泥塵的貢獻(xiàn)值和分擔(dān)率域際解析結(jié)果分析（以石家莊采暖季TSP解析結(jié)果為例）鋼鐵塵的貢獻(xiàn)值和分擔(dān)率二重源解析技術(shù)說明了揚(yáng)塵這一混合塵源類與各單一塵源類之間的關(guān)系，揭示了單一塵源類以不同的形式通過不同的途徑對(duì)大氣顆粒物貢獻(xiàn)的規(guī)律，揭示了揚(yáng)塵這一特殊污染源的本質(zhì)特征；二重源解析技術(shù)同時(shí)解析出了揚(yáng)塵和其它單一塵源類對(duì)受體的分擔(dān)率，解決了揚(yáng)塵與其它單一塵源類存在嚴(yán)重共線性問題及一套數(shù)據(jù)多個(gè)解析結(jié)果的問題；利用二重源解析技術(shù)得到了各單一塵源類進(jìn)入到揚(yáng)塵中的比例及各單一塵源類在揚(yáng)塵中的分擔(dān)率，為顆粒物分類治理提供了科學(xué)依據(jù)；7、小結(jié)域際解析方法建立在二重解析技術(shù)基礎(chǔ)之上，清晰地描繪出了各源類對(duì)顆粒物貢獻(xiàn)的空間分布特征，為研究整個(gè)城市環(huán)境空氣中顆粒物來源的空間分布規(guī)律提供了新的技術(shù)方法。域際解析結(jié)果提供了城市中不同區(qū)域的各源類、尤其是開放源類的貢獻(xiàn)值和分擔(dān)率，這些結(jié)果為環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)中開放源類參數(shù)的確定提供了更全面、更準(zhǔn)確的依據(jù)。域際解析結(jié)果不但為環(huán)境管理部門指明了治理顆粒物污染的重點(diǎn)源類，同時(shí)又指明了各源類的重點(diǎn)治理區(qū)域。20世紀(jì)八十年代初期南開大學(xué)承擔(dān)“六五”科技攻關(guān)子課題“天津市大氣顆粒物來源研究”進(jìn)行了排放源成分譜的研究開展了天津市TSP和PM10的源解析工作編制了普通加權(quán)最小二乘法的軟件提出了多元統(tǒng)計(jì)處理新方法——目標(biāo)識(shí)別因子分析(TRFA)確定了揚(yáng)塵是中國(guó)北方城市大氣顆粒物的主要來源，并對(duì)其污染特征進(jìn)行了深入研究發(fā)表了系列科研論文三、南開大學(xué)開展的源解析工作濟(jì)南主要結(jié)論1、“九五”期間，濟(jì)南市區(qū)大氣主要污染物（TSP和SO2）呈逐年下降趨勢(shì)，環(huán)境空氣質(zhì)量逐年好轉(zhuǎn)。顆粒物是環(huán)境空氣的首要污染物，是影響濟(jì)南市環(huán)境空氣質(zhì)量長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的主要因素。2、濟(jì)南市大氣顆粒物排放源類主要有：揚(yáng)塵、土壤風(fēng)沙塵、建筑塵、機(jī)動(dòng)車尾氣塵、煤煙塵等五類。3、利用巴柯粒度分級(jí)器開展了濟(jì)南市主要排放源類的顆粒物粒徑分布試驗(yàn)研究，得到了各源類顆粒物的中位直徑。建立了包括17種元素、碳、3種陰離子和12種多環(huán)芳烴的源與受體的粗和細(xì)顆粒物的成分譜數(shù)據(jù)庫。

4、揚(yáng)塵、土壤風(fēng)沙塵、煤煙塵、建筑塵和機(jī)動(dòng)車尾氣塵是濟(jì)南市區(qū)環(huán)境空氣中TSP和PM10的主要排放源類，其中揚(yáng)塵、土壤風(fēng)沙塵、煤煙塵是制約TSP和PM10達(dá)標(biāo)的主要源類，是污染防治的重點(diǎn)。5、本研究深入分析了采樣期間的主要?dú)庀髼l件和采樣當(dāng)季、當(dāng)年和近五年氣象條件的相對(duì)偏差，在20%以下。采樣期間的主要?dú)庀髼l件和采樣當(dāng)季、當(dāng)年和近五年氣象條件的一致性較好，在采樣期間的氣象條件下采集的顆粒物樣品具有較好的代表性。八十年代末到~九十年代中期

應(yīng)用有效方差最小二乘法，開展了天津市大港區(qū)TSP的源解析研究。應(yīng)用CMB受體模型與源模型相結(jié)合的復(fù)合模型研究天津地區(qū)工業(yè)排放源的貢獻(xiàn)率。九十年代中期~九十年代末期

編寫了漢字版本的CMB受體模型軟件NKCMB1.0發(fā)展了源解析的采樣及分析技術(shù)

—對(duì)污染源的分類進(jìn)行了界定

—編寫了源和受體樣品的采樣規(guī)范

—研究了標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備方法并規(guī)范了儀器分析技術(shù)對(duì)多個(gè)城市進(jìn)行了顆粒物的來源解析研究

在此期間的研究以TSP為主，建立了源和受體的元素譜，這些城市主要包括：秦皇島（海港區(qū)和山海關(guān)區(qū)）天津市大港區(qū)（顆粒物來源解析和非甲烷總烴源解析）天津市（第二次）唐山市天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)九十年代中期~九十年代末期（續(xù)）2000~現(xiàn)在

開展了多城市的源解析研究（TSP/PM10)“863”課題副組長(zhǎng)單位二重源解析技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用汽車尾氣隨車采樣器的研制和應(yīng)用煙道稀釋混合分級(jí)采樣器的研制和應(yīng)用研發(fā)了NKCMB2.0軟件顆粒物上二次粒子的分擔(dān)率研究道路揚(yáng)塵的貢獻(xiàn)率及來源研究穩(wěn)定碳同位素技術(shù)解析顆粒物上多環(huán)芳烴的來源顆粒物上的多環(huán)芳烴（PAHs）來源解析國(guó)家自然科學(xué)基金：區(qū)域大氣環(huán)境苯并（a)芘總量控制目標(biāo)研究國(guó)家自然科學(xué)基金：穩(wěn)定碳同位素技術(shù)用于解析顆粒上多環(huán)芳烴的來源天津大港塘沽唐山濟(jì)南、石家莊、太原等城市

2000-現(xiàn)在，源解析主要針對(duì)TSP和PM10進(jìn)行，并且建立了源和受體的五類成分譜，包括：元素譜、離子譜、碳譜、粒度譜以及多環(huán)芳烴譜。技術(shù)路線

大氣顆粒物（TSP和PM10）來源解析研究排放源類識(shí)別受體采樣的時(shí)空選擇離子組分無機(jī)元素碳組分有機(jī)組分粒度分布建立源成分譜建立受體成分譜化學(xué)質(zhì)量平衡受體模型（CMB）各類排放源貢獻(xiàn)值各類排放源分擔(dān)率顆粒物污染防治對(duì)策與南開大學(xué)合作開展顆粒物污染防治研究的城市受國(guó)家環(huán)?？偩治谐修k的

培訓(xùn)班2001年4月：“全國(guó)重點(diǎn)城市污染物源解析培訓(xùn)班”2002年5月：“城市空氣顆粒物污染防治研討班”

環(huán)保總局的部門負(fù)責(zé)人出席并發(fā)表重要講話，共有來自全國(guó)各地的50多個(gè)城市的環(huán)保部門和有關(guān)科研單位的技術(shù)和管理人員參加，培訓(xùn)研討班取得了良好的效果。推廣的基礎(chǔ)和能力國(guó)家級(jí)：國(guó)家科技部的“國(guó)家科技成果重點(diǎn)重點(diǎn)推廣計(jì)劃”項(xiàng)目的技術(shù)依托單位省部級(jí)：確認(rèn)為國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局2003年國(guó)家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)天津市：天津市城市環(huán)境空氣污染防治技術(shù)推廣中心開發(fā)了新儀器設(shè)備和計(jì)算機(jī)軟件人才培養(yǎng)2003年3月成立“城市顆粒物污染防治協(xié)作組”近年來對(duì)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的房屋、設(shè)備投入超過3千萬元新型儀器的開發(fā)顆粒物再懸浮采樣器煙道稀釋混合湍流分級(jí)采樣器汽車尾氣隨車采樣器真密度測(cè)定儀源解析結(jié)果的特點(diǎn)源解析技術(shù)不是空氣污染治理技術(shù)，是宏觀環(huán)境管理定量化技術(shù)源解析結(jié)果有一定的時(shí)效性源解析結(jié)果有一定的區(qū)域性源解析結(jié)果的應(yīng)用要結(jié)合氣象因子源解析結(jié)果的時(shí)效性大氣顆粒物源解析源的分擔(dān)率變化各類源的分擔(dān)率實(shí)施方案顆粒物濃度下降新的源解析結(jié)果修訂實(shí)施方案實(shí)施走定量化管理的道路建立詳細(xì)的污染源數(shù)據(jù)庫，對(duì)各類排放源實(shí)行定量化管理建立污染源與環(huán)境質(zhì)量之間的定量關(guān)系工業(yè)污染源治理城市建設(shè)煙塵排放減少值