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将PM2.5源解析过程提高到小时级别

2018-09-14 17:17:44

将PM2.5源解析过程提高到小时级别

图为搭载了SPAMS车载式检测仪器的大气环境移动监测车。

当前,我国大气污染形势严峻,以可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出,损害公众身体健康。

针对我国严峻的大气污染形势,国家陆续出台了一系列政策法规,如我国首部综合性大气污染防治规划《重点区域大气污染防治“十二五”规划》以及《大气污染防治行动计划》等,突显国家对污染防治工作的高度重视。

大气颗粒物来源解析工作是科学、有效开展颗粒物污染防治的基础和前提,是制定环境空气质量达标规划和重污染天气应急预案的重要依据。

参照《大气颗粒物来源解析技术指南(试行)》(环发〔2013〕92号),环境保护部今年发布了《关于开展阶段大气颗粒物来源解析研究工作的通知》(环办[2014] 7号),要求2014年底全国各直辖市、省会城市(拉萨除外)、计划单列市提交源解析阶段性研究结果。基于目前全国的大气污染防治形势,相信2015年将会有更多的城市需要开展PM2.5的来源解析工作。

目前大气颗粒物来源解析工作时间紧、任务重,全国大部分地市环境监测单位源解析配套队伍建设刚刚起步,同时能独立完成大气颗粒物源解析的团队有限。

鉴于上述我国源解析工作开展现状,《大气颗粒物来源解析技术指南(试行)》(环发[2013]92号)要求,针对重污染过程,应基于在线高时间分辨率的监测和模拟技术,发展快速源识别和解析方法。

国家自2008年起,在科技部和环境保护部设立专项,大力发展能够快速得到PM2.5源解析结果的技术。经过多年的努力,2012年禾信的PM2.5连续自动源解析技术诞生(基于在线质谱仪器的直接测量法)。

PM2.5连续自动源解析技术可快速获取源解析结果,可将源解析过程提高到小时级别,且可实时在线监控每种污染源的变化趋势。除此之外,单颗粒源解析方法对数据的结构或特征无任何限制条件,未引入任何人为假设条件;此技术方法用于大气颗粒物源解析不仅具有较好客观性,而且充分利用排放源的成分谱,具有精度较高、抗干扰性较强等特点。相对于传统源解析来说,这是革命性的进步,现已在北京、上海、广州等全国30多个城市得以推广应用。

PM2.5连续自动源解析系统包括了3部分:仪器(SPAMS)、谱库和“指纹”比对模型。在线源解析的基础是大数据谱库,比如柴油车、汽油车、矿尘、燃煤、工业源、海盐等的谱图,这些谱图相当于每一个污染源的“指纹”,当仪器进行监测时,与仪器配套的模型比对系统会自动将实时测到的每个颗粒物特征与谱库中的谱图进行比对,即“指纹”比对,及时判断出颗粒物的来源。大数据源谱库是源解析的基础,禾信已陆续与国内多家高校、研究所、监测站等合作建立了中国本地化谱库。

仪器(SPAMS,在线单颗粒气溶胶质谱仪)是禾信公司具有完整自主知识产权、基于质谱技术的在线源解析产品,是目前国际首台PM2.5在线源解析监测设备,其运用空气动力学透镜作为颗粒物接口;基于双光束测径原理进行单颗粒气溶胶计数,激光电离;利用双极有网飞行时间质谱测定气溶胶颗粒的分子量,实现了单颗粒气溶胶化学成分和粒径的同步检测。

PM2.5连续自动源解析系统可快速反映污染来源情况,为有的放矢、靶向治理提供数据支撑;可快速评价治理措施的成效,便于及时调整治理措施;结合气象信息,可判断本地源及外地源对重污染天气的贡献比例;为动态调控、精细化治理提供技术支撑。同时,实时发布来源信息,增强公众对大气污染成因的认知,缓解重污染天气时的舆论压力。

PM2.5连续自动源解析系统将源解析过程提高到小时级别,为源解析工作的开展提供了新的思路。为政府部门制定大气污染防治规划提供了可靠依据,对污染治理重点的确定以及环境的有效监管具有十分重要的指导意义。

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