何謂大氣顆粒物來源解析?
大氣顆粒物來源解析是指通過化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)等方法定性或定量識(shí)別環(huán)境受體中大氣顆粒物污染的來源。這是一項(xiàng)長(zhǎng)期復(fù)雜且系統(tǒng)的技術(shù)性工作,涉及多種技術(shù)方法、模型選擇、樣品采集與分析、化學(xué)成分譜的科學(xué)構(gòu)建、模擬運(yùn)算以及解析結(jié)果評(píng)估與應(yīng)用等,是科學(xué)、有效開展顆粒物污染防治工作的基礎(chǔ)和前提。
大氣顆粒物源解析技術(shù)不是空氣污染治理技術(shù),是宏觀環(huán)境管理定量化技術(shù);解析結(jié)果的準(zhǔn)確性強(qiáng)烈依賴輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量,且解析結(jié)果有一定的時(shí)效性、區(qū)域性;同時(shí),解析結(jié)果的應(yīng)用要結(jié)合氣象因子。
我國(guó)大氣顆粒物源解析具有以下幾個(gè)特點(diǎn):污染源種類多、來源復(fù)雜;污染源數(shù)量多;同一類型污染源排放特征差別大;控制技術(shù)差異大;大氣顆粒物濃度高;大氣處于高度復(fù)合污染條件下。
應(yīng)用價(jià)值
開展來源解析意義何在?
大氣顆粒物來源非常復(fù)雜,不僅有人為污染源的排放,而且還有自然源的貢獻(xiàn);通過了解大氣顆粒物的物理化學(xué)特征,不但可以定性識(shí)別和判斷各類污染排放來源,而且可以定量解析各污染來源貢獻(xiàn)的大?。ㄘ?fù)擔(dān)率)。這有助于制定大氣污染防治規(guī)劃,也是制定環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)規(guī)劃和重污染天氣應(yīng)急預(yù)案的重要基礎(chǔ)和依據(jù);確定排放源的種類和排放源的貢獻(xiàn),據(jù)此有針對(duì)性地采取措施,能夠科學(xué)、有效地治理污染嚴(yán)重的污染物及排放源;有效控制大氣污染,提高空氣質(zhì)量。
有專家表示,并非每個(gè)城市都必須做源解析,目前我國(guó)主要是燃煤、工業(yè)生產(chǎn)、揚(yáng)塵和機(jī)動(dòng)車4種主要來源。對(duì)于有些城市來說,即使不做源解析,也可以很清楚地知道主要問題出在哪兒。但對(duì)于有些城市即使污染源較為清楚,也需要做源解析,比如對(duì)京津冀來說,削減燃煤很重要,不過,問題在于削減哪種燃煤,是老電廠煤改氣,還是散煤削減,這完全不一樣。而對(duì)于一些減排已達(dá)到一定程度的城市來說,則更需用源解析的工具來尋找污染的“元兇”, 通過不同燃煤、揚(yáng)塵等的唯一特征物,追溯到具體的污染來源。
技術(shù)方法
來源解析有哪些方法?
類 型
大氣顆粒物來源解析技術(shù)方法主要包括源清單法、源模型法和受體模型法,每種技術(shù)方法或者方法組合都有特定的適用范圍。
源清單法:根據(jù)排放因子及活動(dòng)水平估算污染物排放量,據(jù)此排放量識(shí)別對(duì)環(huán)境空氣中顆粒物有貢獻(xiàn)的主要排放源。
源模型法:以不同尺度數(shù)值模式方法定量描述大氣污染物從源到受體所經(jīng)歷的物理化學(xué)過程,定量估算不同地區(qū)和不同類別污染源排放對(duì)環(huán)境空氣中顆粒物的貢獻(xiàn)。
受體模型法:從受體出發(fā),根據(jù)源和受體顆粒物的化學(xué)、物理特征等信息,利用數(shù)學(xué)方法定量解析各污染源類對(duì)環(huán)境空氣中顆粒物的貢獻(xiàn)。
源模型與受體模型聯(lián)用:對(duì)復(fù)合污染特征較為明顯的城市或區(qū)域,可使用源模型與受體模型聯(lián)用法對(duì)顆粒物來源進(jìn)行詳細(xì)解析。
建 議
解析常態(tài)污染下顆粒物的來源,為制定長(zhǎng)期顆粒物污染防治方案提供支撐,建議使用受體模型法;細(xì)顆粒物(PM2.5)污染突出的城市或區(qū)域,建議受體模型和源模型聯(lián)用。
解析重污染天氣下顆粒物污染的來源,為顆粒物重污染應(yīng)急響應(yīng)決策提供支撐,建議受體模型和源模型聯(lián)用;同時(shí)基于在線高時(shí)間分辨率的監(jiān)測(cè)和模擬技術(shù),開展快速源識(shí)別。
評(píng)估顆粒物污染的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)和控制效果,建議使用受體模型法。
評(píng)估多污染物協(xié)同控制的環(huán)境效益,建議使用源模型法。
對(duì)于大氣污染防治工作基礎(chǔ)較好的重點(diǎn)區(qū)域,如京津冀地區(qū)等,建議在動(dòng)態(tài)更新污染源清單的基礎(chǔ)上,采用源模型和受體模型聯(lián)用解析本地和區(qū)域的顆粒物來源;其他城市或區(qū)域根據(jù)自身?xiàng)l件,以受體模型法為基礎(chǔ)開展顆粒物來源解析工作,并逐步建立顆粒物源成分譜、詳細(xì)的動(dòng)態(tài)源排放清單和模型聯(lián)用的方法體系。
他山之石
國(guó)外研究進(jìn)展
國(guó)外對(duì)大氣顆粒物來源解析的研究開展較早,取得了大量成果,在顆粒物削減、顆粒物基準(zhǔn)文件的編制、空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、污染控制立法等方面發(fā)揮了重要作用。
其中,美國(guó)于上世紀(jì)70年代就開始進(jìn)行顆粒物源解析工作。1998年以后,美國(guó)加強(qiáng)了對(duì)大氣顆粒物的研究,相繼成立了5個(gè)大氣顆粒物研究中心,開展大氣顆粒物的環(huán)境健康效應(yīng)、空氣污染的化學(xué)特征及顆粒物來源等方面的研究,為美國(guó)環(huán)保局制定有效的政策和標(biāo)準(zhǔn)提供支持。
日本政府也較重視顆粒物來源解析工作。2011年,日本頒布了“微小粒子狀物質(zhì)(PM2.5)成分分析導(dǎo)則”,導(dǎo)則中提出:“地方政府為確保PM2.5環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)當(dāng)在開展質(zhì)量濃度檢測(cè)的同時(shí),對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行分析,以便能夠制定出有針對(duì)性的污染源控制政策。”據(jù)此,日本各地方政府相繼開展了PM2.5源解析工作。
早期源解析工作都是一步解析到具體的排放源類別,現(xiàn)在的工作比較細(xì)致,更具可操作性,主要分成兩步。第一步做到質(zhì)量重組和閉合,在全面化學(xué)分析的基礎(chǔ)上,再開展第二步的來源解析,收集、驗(yàn)證或具體測(cè)定各種源排放的特征組成,以期進(jìn)行化學(xué)質(zhì)量平衡(CMB)的計(jì)算。
傳統(tǒng)意義的來源解析只能定性識(shí)別和定量解析顆粒物的來源種類及其貢獻(xiàn)大小,一般不能明確指出這些來源的地理位置。近些年,美國(guó)和歐洲的科學(xué)家成功地利用現(xiàn)代氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)來追溯大氣顆粒物特定組分的傳輸路徑,甚至可以達(dá)到成百上千公里以外,最后能用統(tǒng)計(jì)的方法推測(cè)和識(shí)別來源地區(qū)。這種技術(shù)成功地解釋了顆粒物長(zhǎng)距離傳輸現(xiàn)象。