源解析方法摘錄講述講解

排放源清單法、擴(kuò)散模型法以及受體模型法放源擴(kuò)散模型通過以污染源排放資料為基礎(chǔ)進(jìn)行污染物空間分布的估算，來判斷各種源對(duì)于目標(biāo)區(qū)域內(nèi)大氣環(huán)境的污染的貢獻(xiàn)，它對(duì)于小尺度區(qū)域內(nèi)有組織的工業(yè)煙塵及粉塵源同區(qū)域大氣顆粒物濃度間響應(yīng)關(guān)系的建立有較好的效果。但其需要收集較為詳細(xì)的污染源的排參數(shù)。因此在面對(duì)較大尺度范圍或無組織開放源問題時(shí)，這些參數(shù)的取得及其規(guī)律性的把握為擴(kuò)散模型的實(shí)際應(yīng)用帶來很大的困難。料以及氣象資料來估算污染源對(duì)于顆粒物的貢獻(xiàn)。該方法的核心部分是大氣擴(kuò)散模型，用以模擬大氣顆粒物的輸送擴(kuò)散以及擴(kuò)散過程中經(jīng)歷的轉(zhuǎn)化等。大氣擴(kuò)散模型按發(fā)展歷程分為三個(gè)階段,第一階段模型為高斯擴(kuò)散模型⑸，它是一種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，大量的?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明污染物濃度分布與高斯分布非常近似。高斯模型的數(shù)學(xué)形式非常簡(jiǎn)單,通過大數(shù)據(jù)獲取計(jì)算時(shí)所需要的各種參數(shù)，適用于各種氣象條件。第一階段模型有兩個(gè)特點(diǎn)：一是水平方向與垂直方向的濃度計(jì)算都可用高斯分布假設(shè)；二是湍流分類和擴(kuò)散參數(shù)采用離散化的分類方法，僅用常規(guī)的氣象條件就可以估測(cè)擴(kuò)歐拉網(wǎng)格模型口°】，徹底地拋棄了傳統(tǒng)的離散的穩(wěn)定度分類HRDM,RegADM為代表。第三階段模型門口可以反映大氣污染物形成機(jī)制之間的關(guān)聯(lián)性，只是提出一個(gè)概念，代表模型為模擬研究京津冀地區(qū)夏季大氣污染物的分布和演變。馬欣、陳東度參數(shù)化。按模型的作而來分，擴(kuò)散模型法也可以分為三類：一[⑷。大氣模型本身就是一種數(shù)學(xué)模式，用于描述從污染源到環(huán)境遷移過程的一素外，下墊面特征、污染源排放情況都對(duì)其有明顯影響。的源未知受體模型；另一類是需要知道源類及其詳細(xì)組成特征信息的源未知受體模型與顯微法川有些相似…不需要知道源的詳細(xì)信息，而是通過一些先進(jìn)的科學(xué)手段或工具來分析檢測(cè)，提取多個(gè)因子，然后再與源類型一一對(duì)應(yīng)識(shí)別，最后估算源對(duì)受體的貢獻(xiàn)大?。涸次粗氖荏w模型種類很多，其中源已知受體模型最主要的代表模型是化學(xué)質(zhì)量平衡法，其基本原源解析主要有物理法、顯微法、化學(xué)法。物理方法主要有兩種，即X射線衍射(XRD)法和軌線分析法(TrajectoryAnalysis),其主要原理是利用XRD確定顆粒物中的物相顯微法的實(shí)質(zhì)是利用顯微鏡對(duì)顆粒污染物的大小、形貌等表面特鏡法(OM)、電子掃描顯微鏡法(SEM)以及計(jì)算機(jī)控制電子掃描顯微鏡具有特定的形態(tài)特征。顯微法的優(yōu)點(diǎn)是直觀,簡(jiǎn)便,但其需要建立龐大的顯微清單源數(shù)據(jù)庫(kù)，而且分析時(shí)間長(zhǎng)，費(fèi)用昂貴，通常適用于定性化學(xué)法實(shí)質(zhì)上是化學(xué)與數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)相結(jié)合的方法，以質(zhì)量守恒為基本假設(shè)，其基本原理是由受體采集的大氣顆粒污染物樣品的特征值 (如濃度、組成等)可以由受體區(qū)域內(nèi)對(duì)大氣顆粒污染物貢獻(xiàn)值不為零的各污染源排放時(shí)的相應(yīng)特征值利用線性疊加表示。量分析和空間模式法。量平衡(CMB)模型、因子分析、特征向量分析、富集因子法、投影尋二重源解析技術(shù)是為了解決不同顆粒物排放源類的共線性問題而提出的。二重源解析技術(shù)方法是針對(duì)利用CMB模型開展大氣顆粒物來源研究中所遇到的一套數(shù)據(jù)多種結(jié)果和同一源類的顆粒物會(huì)以不同的形式通過不同的途徑進(jìn)入到環(huán)境空二重源解析技術(shù)解決了使用CMB模型計(jì)算出現(xiàn)的多解現(xiàn)象，分析混合源-城 (1)不考慮顆粒物進(jìn)入大氣環(huán)境的途徑，用CMB模型計(jì)算出各單一塵源類 (2)用揚(yáng)塵取代對(duì)其貢獻(xiàn)最大的單一塵源(如土壤風(fēng)沙塵)，用CMB模型MB(4)根據(jù)(2)(3)兩步中的結(jié)果，計(jì)算各單一塵源類以揚(yáng)塵形式進(jìn)入受體的分本文[城市大氣PM10來源的二重源解析研究，侯潔，吉林大學(xué)，2012]將揚(yáng)塵對(duì)環(huán)境受體的貢獻(xiàn)率“拆分”回各單一塵源對(duì)環(huán)境受體的貢獻(xiàn)率，再與傳統(tǒng)源解析的結(jié)果相結(jié)合，構(gòu)成了二重源解析的改進(jìn)方法，該方法的具體操作步驟及條件如下：(1)用CMB模型計(jì)算出傳統(tǒng)源解析中各塵源(包括混合源揚(yáng)塵及單(2)以揚(yáng)塵為受體，用CMB模型計(jì)算出各單一塵源對(duì)揚(yáng)塵的貢獻(xiàn)率。需要注意的是，此時(shí)模型運(yùn)行結(jié)果中的百分質(zhì)量(％MASS)必須W100,即假設(shè)納入擬合的各單一塵源間互不影響，分別以各自的形態(tài)則應(yīng)將擬合結(jié)果中貢獻(xiàn)值出現(xiàn)負(fù)值的源類去掉，重新計(jì)算；(3)用(2)中求得的各單一塵源對(duì)揚(yáng)塵的貢獻(xiàn)率乘以(1)中揚(yáng)塵對(duì)環(huán)境受體的總貢獻(xiàn)率，得出單一源以揚(yáng)塵的形式對(duì)環(huán)境受體的貢獻(xiàn)率，即將揚(yáng)塵“拆分”為各單一塵源； 貢獻(xiàn)的貢獻(xiàn)率，即得出各單一塵源對(duì)環(huán)境受體的總貢獻(xiàn)率(無論以何種形式存在)，而揚(yáng)塵的貢獻(xiàn)率應(yīng)減去以其他塵源形式存在的部分?；瘜W(xué)質(zhì)量平衡模型的算法主要有有效方差最小二乘法、普通加權(quán)最小二乘法、示蹤元素法、線性程序法和嶺回歸加權(quán)最小二乘法等。度不高，可用于粗略估計(jì)源的貢獻(xiàn)值；線性程序解法在提出后沒有得到充分發(fā)展；普通加權(quán)最小二乘法考慮了環(huán)境受體處物質(zhì)實(shí)測(cè)濃度的誤差，為解析結(jié)果提供了置信區(qū)間；嶺回歸解法在解析共線性源方面體現(xiàn)了普通加權(quán)最小二乘法不具備的優(yōu)點(diǎn)；有效方差最小二乘法不僅考慮了環(huán)境受體處物質(zhì)實(shí)測(cè)濃度的誤差，而且考慮了在確定源成分譜型參數(shù)尋優(yōu)，解析過程沒有任何條件限制，結(jié)果精確可靠，但參數(shù)的還有待進(jìn)一步深入研究。易懂，解析結(jié)果符合實(shí)際、且可以分析多種來源體系。1.污染源種類小于或等于化學(xué)組分種類；2.各種排放源類排放的顆粒物化學(xué)元素有明顯的差別；3.各種排放源類所排放的顆粒物的化學(xué)組分相對(duì)穩(wěn)定，它們之問沒有相互影響；4.各源類顆粒物之問沒有相互作用，且在可以忽略其傳輸過程中的變化；5.所有成分譜是線性那么可以認(rèn)為化學(xué)組分的濃度等于每種源類的化學(xué)組分的含量值和源貢獻(xiàn)值的線性加和。用公式寫成:……1M,2……j)(1)粒物化學(xué)組分的含量測(cè)量值，圖加一質(zhì)獻(xiàn)的濃度計(jì)代表化學(xué)蛆分的數(shù)目,種數(shù),缺點(diǎn)有：1.用此方法分析過程需要收集詳細(xì)的污染源成分譜，這就常常需力；2.解析過程中如果污染物的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定得出的結(jié)果可能會(huì)有數(shù)目的確定2．標(biāo)識(shí)元素的選擇3．源樣品與受體樣品采集析模型(FA)因子分析法是從研究變量?jī)?nèi)部之問的依賴關(guān)系出發(fā),把一些具有錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個(gè)綜合因子的一種多變量統(tǒng)計(jì)分析方法。該方法的基本思想是直接分析受體樣品化學(xué)成分,根據(jù)它們之問的相互關(guān)系,綜合總結(jié)得出公因子,并且計(jì)算出每個(gè)因子載荷,通過分析各因子載荷情況以及結(jié)合現(xiàn)有元素知識(shí)來簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)得出結(jié)果,從出污染源類型。因子分析法的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要事先設(shè)想污染源的結(jié)構(gòu)、數(shù)目和假定由一個(gè)源所排放出來的所有元素在達(dá)到采樣點(diǎn)之前保持等同相關(guān),而且因子分析方法中不僅包括濃度參數(shù),還可以包括非濃度參數(shù),如粒此,因子分析也成為顆粒物源解析的重要手段之一,尤其在污染源化學(xué)成分譜尚不完全的情況下,這種方法更加顯現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)。因子分析法目前已形成了主因子分析(PFA)、正矩陣因子分析(PMF)、目標(biāo)轉(zhuǎn)移因子分析(丁丁尸人)和目標(biāo)識(shí)別因子分析(TRFA)等色的因子分析方法。某種元素是由多個(gè)互不相關(guān)的污染源貢獻(xiàn)率的線性組合；3)由各個(gè)污染源貢獻(xiàn)的某元素的量差別較大，采樣和分析期間的變化較小。假設(shè)傳個(gè)化學(xué)組分是各種源類貢獻(xiàn)的代數(shù)和.可將源貢獻(xiàn)分為兩L=En4+仆,十苞⑵A=1式中.八代表的式元素的濃度,單位是ugXn3口.代表的是因子.載荷，單位ug血g備代表的是公共因」代哀的是唯一因子，單位總工代表的是元素i的測(cè)量過程或其他產(chǎn)生的誤差川矩陣可以表示為:因子分析法就是從實(shí)際數(shù)據(jù)出發(fā).根據(jù)它們之間相互關(guān)系，從全部變量中歸納總結(jié)出最少數(shù)目的公因子，并且比算出各個(gè)因子我荷富集因子法(EF)富集因子法是用于研究大氣顆粒物中元素的富集程度，定量分析污染物某元素狀況，判斷和評(píng)價(jià)元素的自然來源和人為來源的一種分析方法，通常有固定的參比元素作為指標(biāo)，如國(guó)際上常用的Fe、Al或Si元素。分析大氣污染狀況的一種源分析模型。其公式計(jì)算如下:f/L-. L 式中泮代表參比元素;EF值越大，富集程度就越高，說明人為源的貢獻(xiàn)越大。根據(jù)富集因子的大小可以將元素分為兩類:1.當(dāng)富集因子小于10時(shí)，則1.5穩(wěn)定同位素法同位素的組成在特定污染物中是特定的，采用穩(wěn)定同位素同在物與中用環(huán)城生[同在物與中用環(huán)城生溯源市態(tài),2006,19(.4):29—32.1.6解析方法中出現(xiàn)的問題CMB模型雖然技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，能夠定量計(jì)算源貢獻(xiàn)率，但存在某些污染源共線性，缺乏源類成分譜，染源，但需要大量的樣品，工作量大。當(dāng)PCA法因子符析污染物的來源,單獨(dú)使用只能簡(jiǎn)單的定性分析?？諝赓|(zhì)些物質(zhì)參數(shù)設(shè)置不合理和模擬結(jié)果存在系統(tǒng)誤差的情況，需要不斷的完善和補(bǔ)充參數(shù)設(shè)置.，使得模擬結(jié)果接近實(shí)究并不深入，多集中在穩(wěn)定碳同位素的分飾。另外,環(huán)境樣品有大量含量較低的干擾物，分析難度大,研究適合的模型優(yōu)點(diǎn)一是難以準(zhǔn)確估計(jì)大氣受體之間不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系輸入模型的源類信息輸入模型的源類信息比較主觀，共線影響大(CMB)理意義叫硝，直接為管理服務(wù)正定矩陣因子分析模型(PMD不需耍輸入污染源的需正定矩陣因子分析模型(PMD息,提取的污提數(shù)據(jù)，無法分別提染源信息比較應(yīng)用限制多,需?？梢葬槍?duì)大量的數(shù)的受體樣品多,模據(jù)使用較少的有因子分析代型得出的因子載荷表性的因-r來說明和因-(YX)廣得分常常出!污染源的眾多信息現(xiàn)負(fù)值,影響對(duì)污染源的解析析的難題，而且簡(jiǎn)便絕對(duì)因子分析染源的指紋譜圖，(AFS)(AFS)易行對(duì)模型結(jié)果的解釋RARA物質(zhì)燃燒排放源，是源，應(yīng)用范圍較窄稱使用參數(shù)少，計(jì)算方法簡(jiǎn)單，在多數(shù)情況卜可.以得到滿意的結(jié)果，解析污目多的體系更顯優(yōu)越要求排放源物質(zhì)成分線性獨(dú)立的假設(shè)條件很難滿足，其數(shù)值解不反映源排放和環(huán)境的時(shí)間變化，未能把次生顆粒物列入，而且費(fèi)用較高客觀性強(qiáng)，對(duì)成分情況降解要求低對(duì)成分相似的源分解無能為力，且數(shù)據(jù)量大，計(jì)算過于復(fù)雜有較好的客觀性，模型有較強(qiáng)的解析性聯(lián)想記憶，計(jì)算快速，較強(qiáng)的實(shí)用析能力強(qiáng)等用于排放源貢獻(xiàn)率大小的計(jì)算估計(jì)有參數(shù)初始范圍的選取無理論指導(dǎo)解析技術(shù)塵和其它單一塵源對(duì)受獻(xiàn)率的矛盾在實(shí)際運(yùn)算中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)診斷參數(shù)的現(xiàn)象CMBCMB③能定量地給出各類污染①不需要事先了解具體的污染排放源情況；②可以辨識(shí)一些很重要但可能被遺漏掉的源；③經(jīng)常使用在一定程度上可以發(fā)生相互反應(yīng)的元素作方法比較①可以解釋輸入測(cè)量值中的不確定性；②可以處理缺省的或檢測(cè)限以下的數(shù)據(jù)；③主成分負(fù)荷矩陣中不性①需要知道具體的污染排放之間不能發(fā)生反應(yīng)；④不能解決共線性污染源的問題。①當(dāng)顆粒物中某些元素不可獲得，或者一種元素是幾種污染源污染源類型時(shí)主觀性相對(duì)較強(qiáng)些：②不能很清晰地分開協(xié)同作用的源；③源譜沒有什么物理意義；④需耍大量的環(huán)境荷矩陣中可能存在負(fù)數(shù)。①當(dāng)顆粒物上某些元素不可獲得或者一種元素是幾種源的標(biāo)志元素時(shí)，解釋污染源類型主觀性相對(duì)較強(qiáng)些：②不能很清晰地分開協(xié)同作用的源;計(jì)算輸入受體樣本化學(xué)組分質(zhì)量濃度污染排放源源譜。源譜數(shù)據(jù)輸入和計(jì)算源貢獻(xiàn)比較耗時(shí)間。受體樣本化學(xué)組分質(zhì)①不需要特殊的軟件，用一般的統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件即可完成；②計(jì)算過程快捷方便。受體樣本化學(xué)組分質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)以及及對(duì)