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哪些PM2.5的源解析受体模型或技术手段也适用于VOCs源解析?

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  • 发发发name 华南理工大学

    理论上,所有PM2.5源解析受体模型均可进行VOCs来源解析。受体模型进行VOCs源解析的最大问题是由于VOCs物种活性的差异导致排放源谱变化,这与排放源谱恒定这一受体模型源解析的基本假设相矛盾。由于VOCs源谱从排放源到受体已发生变化,建议尽量避免使用CMB模型进行VOCs源解析。应用PMF或ME-2进行VOCs源解析时,应尽量选取大气反应相对较弱的时段(如冬季或夜晚),同时样品时间跨度不宜过长。需要指出的是,很多研究根据VOCs受体模型源解析的结果乘以不同物种的最大反应增量活性(MIR)来估算排放源的臭氧生成潜势(OFP),这种方法所估算的是VOCs气团经过受体后产生臭氧的能力,而未有体现VOCs气团从排放源到受体的传输过程中已经产生臭氧的能力,因此对于OFP的估算结果也是不准确的。

  • 发发发name 克拉克森大学

    任何用于PM2.5源解析的标准技术方法都适用于并已经用于VOCs源解析,这些模型包括Unmix,PMF(正矩阵因子分析法) 和CMB(化学质量平衡模型)。 需要解决的关键问题在于能否充分保存VOCs的组分,要记住模型的假设是源成分谱保持稳定或足够稳定,以使其从不同的污染源混合物中解析出来。

    已有研究将Unmix/SAFER模型应用于美国亚特兰大市和休斯敦市的VOCs数据,可以分别参考以下两份研究论文:

    • 亚特兰大市:Henry, R.C., C.W. Lewis, J.F. Collins (1994)  Vehicle-Related Hydrocarbon Source Composition from Ambient Data: The GRACE/SAFER Method, Environ. Sci. Technol. 28:823-832;
    • 休斯敦市:Henry, R.C., and C. Spiegelman (1997) Reported Emissions of Volatile Organic Compounds are not Consistent with Observations, Proc. Nat. Acad. Sci. 94:6596-6599) 。
     
    休斯敦的几个数据集也有在PMF模型中进行应用,可以参考以下研究论文:

    • Zhao, W., Hopke, P.K., Karl, T., Source identification of volatile organic compounds in Houston, Texas. Environmental Science and Technology 38, 1338–1347, 2004;
    • Kim, E., Brown, S.G., Hafner, H.R., Hopke, P.K., Characterization of  non–methane volatile organic compounds sources in Houston during 2001 using positive matrix factorization. Atmospheric Environment 39, 5934–5946, 2005。

    CMB模型在很多地区广泛应用,如韩国和法国,可以参考以下研究论文:

    • 韩国:Na, K., Kim, Y.P., Chemical mass balance receptor model applied to ambient C2–C9 VOC concentration in Seoul, Korea: Effect of chemical reaction losses, Atmos. Environ 41: 6715-6728, 2007
    • 法国:Badol et al., Using a source-receptor approach to characterise VOC behaviour in a French urban area influenced by industrial emissions: Part II: Source contribution assessment using the Chemical Mass Balance (CMB) model, Sci. Total Environ. 389, 429-440, 2008。

    在我们(Kim et al., 2005)的PMF研究工作中,我们分析了作为PAMS网络组成部分的常规VOCs测量结果,为了避免大多数反应活性问题,只选取夜间的测量样本进行分析。在(Zhao et al., 2004)的TexAQ数据分析中,我们发现新排放的烟羽和典型的保存时间较长的VOCs存在显著差别。有很多研究论文将这些方法应用于VOCs,然而,在这些研究中往往存在一些问题。因此,需要注意并确保所分析的数据满足受体模型最基本的质量平衡假设。您可以使用像羟基自由基与污染物的反应速率常数这样的信息来选择反应活性较低的物质纳入分析。具有非常活泼的化学性质的化合物如烯烃不适合这种源解析方法,因为它们的浓度将会随臭氧浓度而发生很大的变化。



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