- 相關(guān)推薦
大氣污染來(lái)源解析技術(shù)研究現狀
大氣顆粒物會(huì )影響降雨--大氣中的這些顆粒物會(huì )與水汽結合，在降雨時(shí)影響雨水的酸堿度，以下是小編搜集整理的一篇探究大氣污染來(lái)源解析技術(shù)的論文范文，歡迎閱讀參考。
隨著(zhù)工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，全球大氣環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴重，給地球和人們的生活造成了巨大的危害�？諝赓|(zhì)量是人們健康生活的保障，有效解析大氣污染，然后采取有針對性的治理措施是一項重要的工作，這關(guān)系到社會(huì )發(fā)展和人們的健康。
1大氣顆粒物及其危害
懸浮在大氣中的顆粒物俗稱(chēng)大氣顆粒物，它是一個(gè)物理形態(tài)和化學(xué)組成都非常復雜的集合物質(zhì)名稱(chēng)，是大氣中的不定組分之一。按照空氣動(dòng)力學(xué)直徑的不同，可將其分為總懸浮顆粒物TSP、降塵和飄塵。而飄塵又可分為PM10和PM2.5,由于它們粒徑小，能被人直接吸入呼吸道內，損害人們的身體健康，所以，近年來(lái)，它們備受社會(huì )各界的關(guān)注。研究表明，PM10經(jīng)過(guò)呼吸道可以進(jìn)入人體，而PM2.5甚至還能進(jìn)入肺泡。調查顯示，3~15歲兒童的呼吸道發(fā)病率上升與PM10有很大的關(guān)系。
大氣顆粒物可以影響氣候效應。研究發(fā)現，PM2.5與能見(jiàn)度有密切的關(guān)系，它可以降低能見(jiàn)度。大氣顆粒物降低能見(jiàn)度主要是通過(guò)其對光的散射和吸收來(lái)減弱光的信號。大氣顆粒物對溫度也有一定的影響。研究表明，它的危害程度是溫室效應的2倍多。
同時(shí)，大氣顆粒物還會(huì )影響降雨--大氣中的這些顆粒物會(huì )與水汽結合，在降雨時(shí)影響雨水的酸堿度，這些顆粒物的酸堿度就會(huì )成為酸化或堿化的主導因子。而酸雨會(huì )損壞各種建筑物，這些都會(huì )直接影響社會(huì )經(jīng)濟效應。另外，大氣顆粒物還會(huì )通過(guò)其他方式影響農作物的生長(cháng)和發(fā)育，從而減少農作物的產(chǎn)量等。
由此可見(jiàn)，環(huán)境空氣質(zhì)量與我們的生活息息相關(guān)，空氣質(zhì)量是影響人們生活健康的一個(gè)重要因素。治理大氣污染、制訂大氣污染防治規劃的核心是確定大氣中的污染物及其來(lái)源。只有了解大氣污染的來(lái)源，才能做好防護治理工作。大氣污染源解析技術(shù)是區分和識別大氣污染物復雜來(lái)源并定量分析其源貢獻率的一種技術(shù)方法，是確定各種排放源與環(huán)境空氣質(zhì)量之間響應關(guān)系的樞紐，是控制和治理大氣污染的一個(gè)重要而又復雜的課題。
2源解析技術(shù)
大氣污染來(lái)源解析技術(shù)的數學(xué)模型主要是指擴散模型和受體模型。擴散模型(源模型)是一開(kāi)始以污染源排放清單的分析和以污染源排放清單為基層的模型。20世紀60年代末，受體模型首先被Blifford和Meeker提出。受體模型被廣泛應用是因為使用該模型分析不需要追蹤污染物的遷移過(guò)程，并且不受局部區域氣象、氣候和地形等條件的限制等。受體模型的主要研究方法包括顯微鏡法、物理法和化學(xué)法3種。其中，化學(xué)法發(fā)展最成熟，主要有化學(xué)質(zhì)量平衡法(CMB)、二重源解析法、因子分析法(FA)和富集因子法(EF)等。
2.1CMB模型
化學(xué)質(zhì)量平衡法是根據多種排放源的顆粒物組成質(zhì)量濃度分解為一組由各類(lèi)源貢獻的組合的方法，并遵守質(zhì)量守恒定律，利用有效方差最小二乘法解出各類(lèi)源對顆粒物質(zhì)量濃度的貢獻。1972年，化學(xué)質(zhì)量平衡法被Miller等提出，一開(kāi)始命名為化學(xué)元素平衡法(CEB)，1980年，Cooper和Watson將其改為化學(xué)質(zhì)量平衡法。
目前，CMB被廣泛應用于PM10、PAHs、VOCs等的來(lái)源解析中。對CMB模型的假設有以下幾種：①污染源種類(lèi)小于或等于化學(xué)組分種類(lèi);②各種排放源類(lèi)排放的顆粒物化學(xué)元素有明顯的差別;③各種排放源類(lèi)所排放的顆粒物的化學(xué)組分相對穩定，它們之間不會(huì )相互影響;④各源類(lèi)顆粒物之間不會(huì )相互作用，并且可以忽略其在傳輸過(guò)程中的變化;⑤所有成分譜是線(xiàn)性無(wú)關(guān)的;⑥測量的不確定度是隨機、符合正態(tài)分布的。
由此可以認為，化學(xué)組分的質(zhì)量濃度等于每種源類(lèi)化學(xué)組分的含量值和源貢獻值的線(xiàn)性加和。用公式可表示為：【1】
式(1)中：Ci代表顆粒物化學(xué)組分i的質(zhì)量濃度測量值，ug/m3;Fij代表第j類(lèi)源的化學(xué)組分i的含量測量值，ug/ug;Sj為第j類(lèi)源貢獻的質(zhì)量濃度計算值，ug/m3;i代表化學(xué)組分的數目;j代表源類(lèi)的種數。
化學(xué)質(zhì)量平衡模型的算法主要有有效方差最小二乘法、普通加權最小二乘法、示蹤元素法、線(xiàn)性程序法和嶺回歸加權最小二乘法等。其中，有效方差最小二乘法是最常用的算法。CBM模型是國內外研究最多、應用最廣的受體模型，因為其發(fā)展成熟、原理簡(jiǎn)單、解析結果符合實(shí)際，可以分析多種來(lái)源體系。
蘇國鑫詳細介紹了CMB模型在大氣顆粒物PM2.5源解析中的應用原理和過(guò)程，以便分析PM2.5的源。
CMB模型的缺點(diǎn)是：①用此方法分析相關(guān)內容時(shí)，需要收集詳細的污染源成分譜，這需要消耗大量的人力和財力;②在解析過(guò)程中，如果污染物的化學(xué)性質(zhì)不穩定，那么，得出的結果就可能會(huì )有很大的誤差;③如果污染源的成分相似，那么，得出的成分譜有可能出現共線(xiàn)現象。
2.2FA模型
因子分析法是從研究變量?jì)炔恐g依賴(lài)關(guān)系出發(fā)的，將一些具有錯綜復雜關(guān)系的變量歸結為少數幾個(gè)綜合因子的一種多變量統計分析方法。該方法的基本思想是，直接分析受體樣品的化學(xué)成分，根據它們之間的相互關(guān)系綜合總結得出公因子，并且計算出每個(gè)因子載荷，通過(guò)分析各因子載荷情況，并結合現有元素知識來(lái)簡(jiǎn)化數據得出結果，從而推斷出污染源的類(lèi)型。在國內外，將FA模型應用于大氣顆粒物污染來(lái)源解析的研究比較多，并且有很好的效果。
FA模型也是建立在質(zhì)量守恒基礎上的。關(guān)于FA模型有3個(gè)假設：①在污染物從排放源到采樣點(diǎn)的傳輸過(guò)程中，可以忽略質(zhì)量變化;②污染物中某種元素是多個(gè)互不相關(guān)的污染源貢獻率的線(xiàn)性組合;③由各個(gè)污染源貢獻的某元素的量差別比較大，采樣和分析期間的變化比較小。
假設每個(gè)化學(xué)組分是各種源類(lèi)貢獻的代數和，則可將源貢獻分為2個(gè)因子的乘積，分別為污染源對采樣點(diǎn)處顆粒物貢獻的質(zhì)量濃度和污染源排放的單位質(zhì)量顆粒物中所含的該元素的量。具體公式是：【2】
式(2)中：Xij為元素的質(zhì)量濃度，ug/m3;αij為因子載荷，ug/mg;fkj為公共因子，mg/m3;di為唯一因子系數，ug/mg;ui為唯一因子，mg/m3;εi為元素i的測量過(guò)程。
其他產(chǎn)生的誤差用矩陣可以表示為：X=AF+DU+ε。(3)因子分析法就是從實(shí)際數據出發(fā)，根據它們之間相互關(guān)系，從全部變量中歸納總結出最少數目的公因子，并且計算出各個(gè)因子的載荷。
2.3Unmix模型
Unmix模型是一種解決混合問(wèn)題的多元線(xiàn)性模型，通常運用于混合物或對多元受體建模時(shí)不能識別的情況下。在這些問(wèn)題中假設一些附加條件，那么，便可以得到單一解。Unmix的工作原理就是找到邊緣點(diǎn)(指在多維空間里，一些數據的貢獻源不存在或比其他來(lái)源貢獻小的點(diǎn))，并且找尋與這些點(diǎn)擬合的一個(gè)超平面，把這個(gè)超平面稱(chēng)為一個(gè)邊。每個(gè)邊限定了對單一源沒(méi)有貢獻的點(diǎn)，即這是一個(gè)只有一個(gè)貢獻源的點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)是各個(gè)源的混合體。根據這種方法，可以計算源的最合適貢獻值。
2.4EF模型
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的狀況，判斷和評價(jià)元素的自然來(lái)源和人為來(lái)源的一種分析方法。通常情況下，它是將有固定的參比元素作為指標，比如國際上常用的Fe、Al或Si元素，分析大氣污染狀況的一種源分析模型。其計算公式是：【3】
式(4)中：R為參比元素;i為顆粒物中待考察的元素;Xi、XR分別為顆粒物中元素i、R的質(zhì)量濃度;X′i、X′R為i和R的地殼豐富度。
EF值越大，富集程度就越高，人為源的貢獻就越大。根據富集因子的大小可以將元素分為2類(lèi)：①當富集因子小于10時(shí)，則認為是自然源，沒(méi)有富集成分;②當富集因子為10~104時(shí)，則認為是被富集，來(lái)源于人為污染源。于令達等人利用此方法分析研究了2008年北京采暖前后大氣顆粒物的化學(xué)成分，并分析對比了富集因子。結果表明，該方法能夠很好地分析各元素的富集值。
3結束語(yǔ)
綜上所述，我國對大氣顆粒物源解析技術(shù)的研究還處于起步階段，在大氣顆粒物的解析方面，只能研究單一源的解析。
解決環(huán)境空氣質(zhì)量問(wèn)題是我們健康生活的保障，所以，一定要不斷發(fā)展和完善源解析技術(shù)，不斷總結經(jīng)驗，解決其中存在的問(wèn)題。只有這樣，才能更好地解析大氣顆粒物和空氣的污染情況，并采取有效的治理措施。
參考文獻
[1]蘇國鑫.化學(xué)質(zhì)量平衡受體模型在大氣細顆粒物PM2.5源解析中的應用[J].環(huán)境，2011(S1).
[2]郝明途，高健，戴曉燕，等.大氣顆粒物化學(xué)質(zhì)量平衡源解析方法研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2011(12).
【大氣污染來(lái)源解析技術(shù)研究現狀】相關(guān)文章：
建筑工程施工現場(chǎng)管理的現狀及對策解析論文05-30
淺談藝術(shù)的來(lái)源論文12-06
HSPA技術(shù)研究03-07
淺談大氣污染物的生物學(xué)監測及大氣污染對人類(lèi)的影響03-07
談大氣污染物的生物學(xué)監測及大氣污染對人類(lèi)的影響12-07
分析弗萊的文化理論來(lái)源03-22
論楷書(shū)繁體簡(jiǎn)化來(lái)源再梳理03-20
中間件技術(shù)研究03-19