基于CMB受体模型PM2.5源解析计算的共享实验设计

本文在一个实际的科研项目的基础上,设计了一个基于CMB受体模型PM2.5源解析计算的共享实验,让学生从了解实验背景,熟悉CBM受体数学模型和有效方差算法,从共享数据服务器下载实验数据和相关软件与资料,到掌握NKCMB1.0软件的使用和计算,得到并解释计算结果,从而达到培养大学生创新创业和协作动手解决实际问题的能力.

基于CMB受体模型的大气颗粒物源成分谱研究

为建立起有代表性的、准确的各类排放源的成分谱,从各类排放源的特征出发,提出了排放源的分类方法及建立源成分谱应遵循的4大原则,在此基础上,分析了扬尘、燃煤尘、建筑尘、冶金尘和汽车尾气尘五类常见排放源的化学成分谱。结果表明:扬尘中百分含量大于10的化学组分只有Si,建筑水泥尘中百分含量大于10的化学组分只有Ca,煤烟尘中百分含量大于10的化学组分有Al、TC,冶金尘中百分含量大于10的化学组分有Fe,汽车尾气尘中百分含量大于10的化学组分有TC、OC。因此,各类排放源的特征元素分别是:扬尘Si;建筑水泥尘Ca;煤烟尘A1、TC;冶金尘Fe;汽车尾气尘TC。五类排放源不存在明显的共线性问题。

重庆主城区大气PM_(10)及PM_(2.5)来源解析

为探讨重庆主城区4个季节大气PM10和PM2.5的主要来源,于2012年2—12月在重庆主城区的工业区、文教区和居住区5个环境监测点同步采集PM10及PM2.5样品,分析了无机元素、水溶性离子、有机碳和元素碳含量及其分布特征.采集了重庆主城区土壤尘、建筑水泥尘、扬尘、移动源(包括机动车、施工机械及船舶)、工业源(包括固定燃烧源及工业工艺过程源)、生物质燃烧源及餐饮源等7类污染源,建立了重庆市本地化的污染源成分谱库.利用CMB(化学质量平衡)受体模型及二重源解析技术分析了PM10及PM2.5的来源.结果表明:重庆主城区大气中ρ(PM10)及ρ(PM2.5)的年均值分别为153.2和113.1μg/m3,超过GB3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值2倍以上.大气PM10的主要来源为扬尘、二次粒子和移动源(贡献率分别为23.9%、23.5%和23.4%),大气PM2.5主要来源于二次粒子和移动源(贡献率分别为30.1%和27.9%).PM10和PM2.5的主要源类贡献率差别不大,表明研究区域内大气颗粒物污染控制应采取多源控制原则.大气PM10来源的季节性变化特征表现为春季和秋季主要以扬尘为主、夏季和冬季主要以二次粒子为主.

北京市大气细颗粒物PM_(2.5)的来源研究

2000—2001年在北京联合大学化学学院、中国预防科学研究院和中国环境科学研究院3个采样点采集北京市PM2.5样品,并对其中无机元素、阴阳离子、有机碳(OC)、元素碳(EC)和有机物进行测定。以多环芳烃和部分无机组分为示踪物,利用CMB受体模型对PM2.5来源进行解析。结果表明,北京市PM2.5的主要来源为燃煤、扬尘、机动车排放、建筑尘、生物质燃烧、二次硫酸盐和硝酸盐及有机物。污染源贡献率随地域变化不大,燃煤、扬尘、生物质燃烧、二次硫酸盐和硝酸盐随季节变化比较明显。与1989—1990年解析结果相比,10年间PM2.5来源发生了一定变化。

大气中挥发性有机化合物(VOCs)的人为来源研究

在2002年春、夏、秋、冬四季对环境大气中挥发性有机化合物的组成和变化规律进行了研究,在此基础上运用CMB8.0受体模型对各类污染源进行了源解析,得到受体点各人为污染源的年平均贡献率分别为:汽车尾气62%,汽油挥发9%,石油液化气10%,涂料6%,石油化工6%,未知源6%.对不同物种贡献的分析显示,环境大气中的乙烯、苯和甲苯等化合物主要来自于汽车尾气的排放,异戊烷来自于汽油的挥发,石油液化气、涂料、石油化工分别对大气中的异丁烷、正己烷和2,4-二甲基戊烷贡献量最大.

重庆主城区春季大气PM_(10)及PM_(2.5)中多环芳烃来源解析

于2012年春季采集了重庆主城区和缙云山共6个环境采样点的大气PM10、PM2.5样品,同步采集了燃煤尘、机动车尾气尘、施工机械尾气尘、船舶尾气尘、餐饮油烟尘、生物质燃烧尘及土壤尘等7类污染源,采集到有效受体样品139个、有效源样品233个,使用GC-MS分析样品中18种PAHs的质量浓度（ρ）,分析了PM10、PM2.5上载带PAHs的污染特征,并分别运用比值法、主成分分析法及CMB（化学质量平衡）受体模型法对PM10、PM2.5中的PAHs进行来源解析,所得源解析结果较为一致.结果表明：重庆主城区大气PM10、PM2.5中ρ（PAHs）较低,ρ（PAHs）分别为22.03~31.71、19.02~29.92 ng/m^3,其中位于工业区新山村采样点的ρ（PAHs）最高.PM10载带的PAHs有86%~99%集中在PM2.5中,说明PAHs主要富集在PM2.5中.重庆主城区大气PM10、PM2.5载带的PAHs主要来自机动车尾气尘和燃煤尘的贡献,这2类源对PM10的贡献率分别为25.89%、32.80%;而在PM2.5中,机动车尾气尘的贡献率较高,可达62%左右.

杭州市灰霾与非灰霾日不同粒径大气颗粒物来源解析

在2011年典型灰霾和非灰霾天气下，采集了杭州市不同粒径的大气颗粒物样品，测定并分析各粒径段颗粒物的质量浓度及其化学成分；同时采集并分析了主要污染源排放的颗粒物样品，通过CMB（化学质量平衡）模型进行源解析．结果表明：灰霾天气下，二次粒子是杭州市各粒径段颗粒物的首要贡献源，其对≤1．1、〉1．1—3．3、〉3．3～5．8和〉5．8—10μm粒径段的颗粒物贡献率分别为60．4％、62．2％、54．8％和46．5％．在一次排放源中，机动车尾气是≤1．1和〉1．1～3．3I．zm粒径段颗粒物的重要来源，贡献率分别为13．8％和12．2％；城市扬尘是〉3．3～5．8μm粒径段颗粒物的重要来源，贡献率达到16．O％；而建筑施工尘是〉5．8—10μm粒径段颗粒物的重要来源，贡献率为14．2％．非灰覆天气下，随着颗粒物粒径的增加，二次粒子的贡献率显著下降，对≤1．1μm粒径段颗粒物的贡献率为42．7％，而对〉5．8～10μm粒径段颗粒物的贡献率仅为15．5％；机动车是各粒径段颗粒物的重要贡献源，贡献率均在20％以上；煤烟尘是≤3．3μm细粒径段颗粒物的重要贡献源类，贡献率为22．0％；城市扬尘是〉3．3～5．8μm粒径段颗粒物的重要来源，贡献率为18．3％；建筑施工尘依然是〉5．8—10μm粒径段颗粒物的重要来源，贡献率为21．4％．

扫描电镜分析在大气颗粒物源解析中的应用

扫描电镜法作为大气颗粒物源解析的辅助方法,为源解析研究提供了定性和半定量的依据。运用扫描电镜法对吉林市采暖期和非采暖期的大气颗粒物样品以及源样品进行定性和半定量分析,将分析结果与CMB8.2化学质量平衡受体模型源解析结果进行比较,两者具有一致性。吉林市采暖期对TSP贡献较大的是扬尘和土壤风沙尘,非采暖期对TSP贡献较大的是土壤风沙尘和建筑尘。

北京市大气PM_(10)源解析研究

于2004年在北京市定陵、车公庄、古城、亦庄、房山和奥体中心6个采样点采集大气PM10环境样品,针对北京市颗粒物主要排放源采集土壤尘、建筑水泥尘、燃煤等污染源PM10样品,分别对其中的无机元素、离子、有机碳(OC)和元素碳(EC)进行测定。采用代表北京市颗粒物主要排放源PM10组分特征的成分谱,利用CMB受体模型对PM10来源进行解析。结果表明,PM10的最大来源为土壤尘,其它贡献源类依次为燃煤排放、机动车/燃油排放、二次粒子(SO42-、NO3-和NH4+)、建筑水泥尘。污染源贡献具有明显的季节变化,并存在一定的地域变化。

南京市可吸入颗粒物中多环芳烃的源解析

采集南京市燃煤、焦化、机动车和烹调四种污染源样品,采用高效液相色谱仪测定其中的PAHs含量,建立四种源的成分谱.根据所得数据,运用化学质量平衡(CMB)受体模型对PM10中的PAHs进行源解析研究,以确定燃煤源、焦化源、交通源和烹调源对PM10中PAHs的贡献率.

泰安市环境受体PM(2.5)组分特征与来源解析

为了明确泰安市环境受体PM_(2.5)的污染特征和主要来源,该研究于2015年春、冬季在泰安市区采集了环境受体中PM_(2.5)样品,分析了PM_(2.5)及其化学组分特征,建立了源化学成分谱,基于化学质量平衡(CMB)模型对泰安市环境受体PM_(2.5)进行了来源解析,利用后轨迹分析了PM_(2.5)的区域传输路径。结果表明:PM_(2.5)及其化学组分与污染源贡献都具有明显的季节特征。春季,机动车尘是PM_(2.5)的首要贡献源类,分担率为19.11%;其次为二次硫酸盐、扬尘和煤烟尘,分担率分别为18.07%、16.08%、10.53%。冬季,煤烟尘为首要的污染源类,分担率为16.32%;机动车源和城市扬尘对PM_(2.5)的分担率比春季低,分别为11.99%和13.42%。后轨迹分析表明,春季PM_(2.5)可能受来自内蒙古等地的土壤风沙尘的长距离运输影响;冬天可能受来自蒙古、河北、山东周边等地燃煤源的长距离运输的影响。

秦皇岛市大气颗粒物来源解析研究

对秦皇岛海港区和山海关区的颗粒物来源进行了定性识别和定量解析。并考察了重点污染源——我国最大的煤码头秦皇岛港煤码头对市区扬尘和ＴＳＰ中的碳的影响。得出秦皇岛市海港区和山海关区ＴＳＰ主要来源为风沙、扬尘，其次为燃煤飞灰和海盐尘。气象条件特别是风向对ＴＳＰ各源分担率的影响很大，秦皇岛市煤码头是该区域ＴＳＰ中碳的主要来源。不同气象条件下，煤码头对海港区和山海关区的影响程度明显不一样。

大气颗粒物源解析受体模型应用研究及发展现状

通过大量文献资料调研对化学质量平衡模型、二重源解析技术、主因子分析、正矩阵因子分析法等目前应用较广泛的受体模型方法的原理、优缺点和应用现状进行了比较分析,对单颗粒源解析方法、有机物示踪技术和扩散与受体模型联用技术等受体模型新技术方法进行了评述。

大气颗粒物“二重源解析”技术的误差分析

"二重源解析"模型计算结果的误差是采样误差、样品处理误差、化学组分分析误差、数据处理误差以及数学模型误差等所有误差的积累。提出了"二重源解析"解析结果的相对误差和标准偏差表达式,并用之计算了某市利用"二重源解析"模型计算的源贡献值的相对误差和标准偏差,还针对从源排放出来的初始态颗粒物在传输过程中发生的扬尘态变化提出了扬尘转化率的概念和计算方法。

扫描电镜技术识别大气中PM_(10)的来源——以福建省龙岩市为例

[目的]研究扫描电镜技术在颗粒物的物理特征和形态分布中的应用。[方法]运用扫描电镜技术,分析龙岩市各尘源的形态特征和含有的主要元素,对比采样点样品的形态特征,判断大气可吸入颗粒物的主要来源。[结果]与CMB8.2化学质量平衡受体模型源解析结果相比较,两者具有较好的一致性。以龙岩师专、闽西职业技术学院、龙岩学院、龙岩市环境监测站四个大气常规监测点为例,对PM10贡献较大的分别是土壤风沙尘、燃煤尘、二次扬尘;土壤风沙尘、二次扬尘、机动车尾气尘;二次扬尘、土壤风沙尘;二次扬尘、机动车尾气、燃煤尘。[结论]研究结果对于大气颗粒物源解析、大气环境治理都有一定的指导意义。

城市间PM_(2.5)源的碳成分谱比较

为了解我国不同城市PM2.5源的碳成分谱特征和地域差异,采集沈阳市、十堰市和乌鲁木齐市的燃煤源、柴油车尾气源、汽油车尾气源和餐饮源样品,使用热光透射法分析PM2.5中的总碳(TC)、有机碳(OC)和元素碳(EC),以及细分的8种碳组分(OC1,OC2,OC3,OC4,EC1,EC2,EC3和OPCT),构建各类污染源碳成分谱.结果表明:3个城市4类源TC/PM2.5从高到低分别为:餐饮源(65.1%±8.4%)、柴油车尾气源(46.2%±9.5%)、汽油车尾气源(37.7%±3.5%)和燃煤源(17.3%±8.0%);OC/TC在餐饮源中最高(98.0%±0.5%),EC/TC在柴油车尾气源中最高(38.6%±8.5%).3个城市同类源的碳组分含量受污染源细分后的不同类型影响有一定差异,但归一化处理后总体仍表现为燃煤源中OC2(14%~30%)和OC3(13%~23%)含量最高,柴油车尾气源中EC2(22%~56%)含量最高,汽油车尾气源中OC2(24%~41%)、OC1(16%~42%)和OC3(12%~26%)含量最高,餐饮源中OC2(21%~43%)和OC3(23%~49%)含量最高.不同污染源的OC/EC值为燃煤源在0.4~7.6之间,柴油车尾气源在0.2~5.6之间,汽油车尾气源在1.1~38.5之间,餐饮源在6.4~170.2之间.分歧系数结果显示3个城市不同源的碳成分谱具有差异性,同类源的碳成分谱具有相似性.将3个城市同类源碳成分谱合并后利用化学质量平衡灵敏度矩阵得到OC2,OC3,OC4,EC1和OPCT可共同作为燃煤源的标识组分;EC2是柴油车尾气源的标识组分;OC1,OC2和OC3可共同作为汽油车尾气源的标识组分;OC2和OC3可共同作为餐饮源的标识组分.沈阳市、十堰市和乌鲁木齐市相同污染源相似的碳成分谱和一致的标识碳组分可为国内其他城市相关研究提供数据参考.

大气颗粒物源解析受体模型优化技术研究

针对大气颗粒物来源解析技术存在的2大问题:二次有机碳(SOC)对CMB模型的影响及源与受体不匹配程度对源成分谱共线性的影响,给出了解决方案.对于SOC影响的问题,提出从受体的角度扣除SOC,对CMB模型进行修正,降低SOC的影响;对于共线性问题,提出了PCA/MLR-CMB复合模型,复合模型首先进行PCA/MLR的解析,降低受体中未知源的影响,使得纳入CMB模型中的源和受体匹配程度大大提高,从而使得共线性源类能够得到理想的结果.

南昌市罗家集工业区大气颗粒物PM_(10)的来源解析

2005年冬季,在南昌钢铁责任有限公司监测站和罗家集何家村2个采样点采集PM10样品,用等离子体发射光谱法(ICP-AES)分析PM10中的无机元素,以无机元素为示踪物,利用CMB受体模型对PM10来源进行解析,结果表明:煤烟尘是南昌市罗家集工业区PM10的主要来源,其次是建筑尘、冶金尘、土壤尘和机动车尾气。

龙岩市大气中PM_(10)的微观形貌特征及组成分析

选择福建省龙岩市环境监测站的大气常规监测点位为采样点,于2009年9月16日至9月23日进行24 h连续采样,采用扫描电镜方法分析样品中PM10的微观形貌特征和元素组成,通过与当地典型污染源颗粒物的微观形貌和特征元素进行对比,确定其主要污染来源.研究结果表明:各类污染源的微观形貌及特征元素均有明显区别,不同采样点样品中PM10的微观形貌特征及元素组成也有差异,据此分析得出的大气PM10颗粒物来源与化学质量平衡受体模型(CMB8.2)源解析结果一致.

宿迁市主城区大气PM_(2.5)来源解析

为探讨宿迁市主城区大气PM2.5的主要来源,于2015年11月-2016年8月在城区3个环境监测点同步采集PM2.5环境受体样品,分析了无机元素、水溶性离子、有机碳和元素碳含量及其分布特征。采集了建筑水泥尘、道路扬尘、煤烟尘、土壤尘和城市扬尘等污染源类,建立了宿迁市本地化污染源成分谱库。利用CMB(化学质量平衡)受体模型进行了初步源解析,并利用基于排放清单的二次源解析技术开展了综合源解析。根据初步源解析结果,宿迁主城区大气PM2.5主要来源于二次粒子和煤烟尘,贡献率分别为35.1%和25.1%。综合源解析结果显示,燃煤源、工业生产、移动源、扬尘和其他源类对主城区大气PM2.5的贡献分别为29%、20%、20%、18%和13%。