源解析方法介绍

1.排放源清单法

排放源清单法可以摸底该区域内所有的排放源,统计分析该区域占比比较大的排放源,为下一步的精细控制做基础。

污染源排放量计算可以参考生态环境部发布的大气污染物源排放清单编制技术指南,包括但不仅限于以下文件。

  • 《关于大气污染物源排放清单编制技术指南体系的说明》
  • 《大气污染源优先控制分级技术指南(试行)》
  • 《大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南(试行)》
  • 《大气可吸入颗粒物一次源排放清单编制技术指南(试行)》
  • 《大气细颗粒物一次源排放清单编制技术指南(试行)》
  • 《道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南(试行)》
  • 《非道路移动源大气污染物排放清单编制技术指南(试行)》
  • 《生物质燃烧源大气污染物排放清单编制技术指南(试行)》
  • 《扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南(试行)》
  • 《大气氨源排放清单编制技术指南(试行)》

排放清单法的最终结果可以获得点源和面源的排放清单,以及最终的排放量统计,可如下图所示。

2.受体模型法源解析

受体模型是通过受体和污染源样品的化学组分分析来确定污染源对受体的贡献值。其不需要知道源强,不依赖于气象资料,解决了扩散模型难以解决的问题。因此,受体模型子20世纪70年代问世以后,得到了迅速的发展,已逐步形成了系统的大气颗粒物源解析技术体系。

受体模型的种类很多,如化学质量平衡法、主成分分析-多元线性回归法、正定矩阵因子分解法、偏最小二乘法、神经网络法等。归纳起来,这些受体模型分为两大类:

  • 源未知类受体模型:不需要知道详细的污染源类信息
  • 源已知类受体模型:需要知道详细的源类及其组成特征的信息

 

2.1受体模型概述

1、源未知类受体模型

源未知类受体模型不需要事先知道源的数量和成分谱的信息,它基于在同一受体上测得大量的数据(k个样品),并对这些数据进行解析,从而推出源的数目和源的成分谱。

源未知类受体模型种类繁多,其中比较有代表性的模型主要由主成分分析、多元线性回归(PLA/MLR)模型,正定矩阵因子分解(positive martrix factorization,PMF)模型以及UNMIX模型等。当然现阶段国内用的比较多的就行PMF模型了。

2、源已知类受体模型

源已知类受体模型以化学质量平衡(CMB)法为代表,它在源和受体之间建立平衡关系,利用多源线性回归运算,计算得到污染源对受体的贡献值。

一般情况下最终解析结果如下图所示。

2.2.解析所需软件

PMF和CMB模型直接采用EPA提供的软件即可。

模型及其使用说明可到EPA官方网站下载。

模型机理可参考模型说明手册。

中文可以参考《大气颗粒物来源解析 》(朱坦 冯银厂)

 

3.  源模型法

3.1模型

源模型法是以不同尺度数值模式方法定量描述大气污染物从源到受体所经历的物理化学过程,定量估算不同地区和不同类别污染源排放对环境空气中颗粒物的贡献。

 

利用源模型进行来源解析,应根据模式的适用范围、对模型参 数的要求及环境管理的需求进行合理选择。建议依据拟进行源解析的地域范围选择适合的空气质量模型,小尺度采用简易模型,城市和区域尺度采用复杂模型。

简易模型:模拟的物理过程较为简单,对于颗粒物,仅可粗略模拟一次污染源排放的颗粒物的扩散和干湿沉降,建议采用《环境 影响评价技术导则 大气环境》(HJ 2.2-2008)推荐的模型:AERMOD、 ADMS、CALPUFF。

复杂模型:为第三代空气质量模型,在各污染源排放量(或排放强度)确定的前提下,此类模型包含了污染源追踪模块,可较好模拟颗粒物在大气中的扩散、生成、转化、清除等过程。代表性模式有 Models-3/CMAQ、NAQPMS、CAMx、WRF-chem 等。

对于第三代空气质量模型而言,其不能脱离气象场模型和排放源模型单独运行,现阶段常用的气象场模型为WRF,排放源模型为SMOKE。

3.2流程

本文直接说的源解析,没有说明区域尺度空气质量模拟,是因为源解析是建立区域尺度空气质量模拟的基础上。

源解析或者区域尺度空气质量模拟的一般步骤如下:

  • 确定研究区域,一般为某一个市或者某一个区域。
  • 根据研究区域和区域内的敏感目标划分模拟网格
  • 收集研究区域和影响区域的污染源清单,并收集或者检测污染源的源谱特征,建立高分辨率的排放源清单。
  • 根据划分网格,模拟该区域的气象场
  • 将排放源清单和源谱特征输入到排放源模型,如果做源解析,此时可按行业和地区进行污染源分组,通过排放源模型将所有的污染源分配到模拟网格
  • 将气象场和排放源文件输入到空气质量模型,设定模拟参数和源解析参数,进行模拟。
  • 提取污染物模拟结果和源解析进行分析。

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