大气可吸入颗粒物源解析方法研究进展.doc

收稿日期:2006-04-06作者简介:易慧(1982-,女,湖北黄冈人,硕士研究生。大气可吸入颗粒物源解析方法研究进展StudyProgressonSourceApportionmentofInhalableParticlesinAtmosphere易慧叶代启付名利(华南理工大学环境科学与工程学院广州 510640摘要综述了国内外用于可吸入颗粒物源解析的受体模型的最新研究进展,详细介绍了粗集理论模型、BP网络权重分析、投影寻踪回归、正定矩阵分解和主成分分析等多种方法。指出了可吸入颗粒物源解析方法的发展趋势和还需做的工作。关键词可吸入颗粒物源解析受体模型Abstract ,work,projectionpursuitregression, InhalableParticles SourceApportionment ReceptorModels 可吸入颗粒物是指通过呼吸系统可以进入人体的颗粒物,通常用PM10表示,即空气动力学直径不超过10μm的大气颗粒物。它对环境、气候和人类健康产生重要影响[1]。并且我国大气首要污染物已从SO2转变为颗粒物特别是可吸入颗粒物。2003年,国家重点城市大气可吸入颗粒物浓度年日均值为01108mg/m3。2004年为01112mg/m3,北京市可吸入颗粒物2003年年日均值为01141mg/m3,2004年均值01149mg/m3,均超过均0110mg/m3。因此,非常有必要对可吸入颗粒物的来源进行分析和研究。1 受体模型研究进展研究可吸入颗粒物的来源是对其有针对性控制的基础,也是作战略性决策的依据。20世纪60年代Blifford和Meeker首先提出了受体模型[2],通过测定和研究颗粒物排放源和环境空气受体中颗粒物的物理和化学特性,定性识别对受体有贡献的污染源并定量计算各污染源的分担率。它较扩散模式大大简化,自问世以来得到了迅速的发展[3]。其中以化学-统计学方法发展最为成熟,主要包括化学质量平衡法(chemicalmassbalance,CMB和多元统计法。多元统计法又包括因子分析法(factoranalysis,FA、多元线性回归法(mul2tiplelinearregression,MLR和富集因子法(en2richmentfactor,EF等。常见的因子分析法有主因子分析(principalfactoranalysis,PFA和目标转移因子分析(targettransformationfactoranaly2sis,TTFA。下面介绍衡法化学质量平衡法根据质量守恒原理,大气颗粒物中某元素的量是各类源对其贡献量的线性加和。—8—李祚泳等人分别把遗传算法(GA[4]和蚁群算法(ACA[5]引入到CMB排放源成分谱分布寻优,获得各污染源对大气颗粒物的最优贡献率,且计算结果接近。基于GA算法通用性好、快速、简便,基于ACA算法不需要对排放源有特别的了解和限制,结果客观可靠。,但仍不能很好的解决扬尘的共线性问题。南开大学冯银厂[6]针对这个问题首次提出了二重源解析技术。它运用CMB模型分别计算出5种分担率:Ai表示不考虑颗粒物进入环境空气中途径,各单一尘源类对受体的总的分担率;B表示用扬尘代替对其贡献最严重的单一尘源类如土壤风沙尘对受体的分担率;Ci表示将扬尘作为受体,其它各单一尘源类对扬尘的分担率;Di表示各单一尘源类以扬尘的形式进入到受体中的分担率;Ei表示各单一尘源类除去进入扬尘的部分后对受体的分担率。则有:Di=B×Ci(1Ei=Ai-Di(2求出的结果Ei与扬尘的分担率B共同组成颗粒物二重源解析结果。从而解决了同时解析出扬尘和其它单一尘源类对受体的分担率的矛盾,明确了单一尘源类以不同的形式通过不同的途径对大气颗粒物贡献的规律。 粗集理论模型李祚泳[7]将粗集理论(RoughSets,简记为RS引入到颗粒物源解析,该理论不需要预先给定某些特征或属性的数量描述,直接从给定问题的描述集合出发,很快能找出该问题中的内在规律。其基本术语和计算过程如下:U为描述某系统的数据构成的总集合,应用于源解析表