[发明专利]一种城市大气颗粒物来源解析方法

说明书

本发明涉及大气颗粒物来源分析技术领域，尤其涉及一种城市大气颗粒物来源解析方法，包括以下具体步骤:S1、设置采样点，并在采样点设置采样器采集不同来源的大气颗粒物；S2、对采集到的大气颗粒物进行化学组成分析，利用权重计算出颗粒物中各化学组分的误差；S3、采用正交矩阵因子解析(PMF)模型，识别大气颗粒物中关键污染组分及其来源；S4、采用透射电镜—能谱分析方法对颗粒物的微观结构属性进行观察，根据大气颗粒物的主要形貌类型分类判断颗粒物的来源。

技术领域

本发明涉及大气颗粒物来源分析技术领域，尤其涉及一种城市大气颗粒物来源解析方法。

背景技术

大气颗粒物来源复杂，危害极大。大气颗粒物来源可分为自然源与人为源，其中以人为源为主。城市大气颗粒物主要有六类来源：扬尘，燃煤，工业排放，机动车排放，生物质燃烧，SO2、NOx、VOCs氧化产生的二次颗粒物(何凌燕等，2004)。颗粒物源解析技术始于以污染源为对象的扩散模型，在20世纪70年代，以污染区域(受体)为对象的受体模型被提出，并得到迅速发展。扩散模型也称源模型法(source-oriented model,SM)，是基于污染源排放清单和气象场，用数值方法模拟污染物在大气中的传输、扩散、化学转化以及沉降等过程，在此基础上估算不同污染源对受体点污染物浓度的贡献情况。Blifford和Meeker于20世纪60年代首先提出受体模型(receptor model,RM)(Blifford and Meeker 1967)，受体模型以污染区域为对象，着眼于研究排放源对受体的贡献，通过对采样点污染物的特征进行分析，反推污染源对污染物的贡献情况。

无需源成分谱的受体模型如多元统计模型，需要采集大量的样品数据，方能得到较为准确的结果，同时，该方法受气象因素的变化影响较大，不适于排放源较多的源解析。国内PM2.5源解析工作同PM2.5监测一样，起步较晚，仅有零星研究分布于不同区域，缺乏系统性和完整性。绝大部分利用受体模型法中化学质量平衡模型法(chemical massbalance,CMB)开展的PM2.5源解析工作都或多或少缺乏本地源成分谱，使得源解析结果具有很大不确定性；对于不同模型的联用、对比、耦合工作开展甚少；对于模型结果的验证工作尚且不足；基于模型模拟结果，鲜有情景分析，研究结果缺乏对政策的引导性意见。

为解决上述问题，本申请中提出一种城市大气颗粒物来源解析方法。

发明内容

(一)发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种城市大气颗粒物来源解析方法，具有既防止了PMF模型旋转的盲目性，也避免了化学质量平衡法(CMB)对本地源成分谱的完全依赖，增加了解的探索空间的特点。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种城市大气颗粒物来源解析方法，其特征在于，包括以下具体步骤:

S1、设置采样点，并在采样点设置采样器采集不同来源的大气颗粒物；

S2、对采集到的大气颗粒物进行化学组成分析，利用权重计算出颗粒物中各化学组分的误差；

S3、采用正交矩阵因子解析(PMF)模型，识别大气颗粒物中关键污染组分及其来源；

S4、采用透射电镜—能谱分析方法对颗粒物的微观结构属性进行观察，根据大气颗粒物的主要形貌类型分类判断颗粒物的来源。

优选的，采样器使用天虹TH-16A型四通道大气颗粒物智能采样器。

优选的，每台采样器的两个通道配备Teflon膜，称重和离子、金属元素分析；另外两个配备石英膜，用于有机碳(OC)和元素碳(EC)分析；每个样品采样时长24小时。

优选的，S3中采用正交矩阵因子解析(PMF)模型识别大气颗粒物中污染物成分时：