隨著工業經濟的發展，全球大氣環境污染問題越來越嚴重，給地球和人們的生活造成了巨大的危害?？諝赓|量是人們健康生活的保障，有效解析大氣污染，然后采取有針對性的治理措施是一項重要的工作，這關系到社會發展和人們的健康。

1 大氣顆粒物及其危害

懸浮在大氣中的顆粒物俗稱大氣顆粒物，它是一個物理形態和化學組成都非常復雜的集合物質名稱，是大氣中的不定組分之一。按照空氣動力學直徑的不同，可將其分為總懸浮顆粒物 TSP、降塵和飄塵。而飄塵又可分為 PM10和 PM2.5,由于它們粒徑小，能被人直接吸入呼吸道內，損害人們的身體健康，所以，近年來，它們備受社會各界的關注。研究表明，PM10經過呼吸道可以進入人體，而 PM2.5甚至還能進入肺泡。調查顯示，3~15 歲兒童的呼吸道發病率上升與 PM10有很大的關系。

大氣顆粒物可以影響氣候效應。研究發現，PM2.5與能見度有密切的關系，它可以降低能見度。大氣顆粒物降低能見度主要是通過其對光的散射和吸收來減弱光的信號。大氣顆粒物對溫度也有一定的影響。研究表明，它的危害程度是溫室效應的 2 倍多。

同時，大氣顆粒物還會影響降雨--大氣中的這些顆粒物會與水汽結合，在降雨時影響雨水的酸堿度，這些顆粒物的酸堿度就會成為酸化或堿化的主導因子。而酸雨會損壞各種建筑物，這些都會直接影響社會經濟效應。另外，大氣顆粒物還會通過其他方式影響農作物的生長和發育，從而減少農作物的產量等。

由此可見，環境空氣質量與我們的生活息息相關，空氣質量是影響人們生活健康的一個重要因素。治理大氣污染、制訂大氣污染防治規劃的核心是確定大氣中的污染物及其來源。只有了解大氣污染的來源，才能做好防護治理工作。大氣污染源解析技術是區分和識別大氣污染物復雜來源并定量分析其源貢獻率的一種技術方法，是確定各種排放源與環境空氣質量之間響應關系的樞紐，是控制和治理大氣污染的一個重要而又復雜的課題。

2 源解析技術

大氣污染來源解析技術的數學模型主要是指擴散模型和受體模型。擴散模型（源模型）是一開始以污染源排放清單的分析和以污染源排放清單為基層的模型。20 世紀 60 年代末，受體模型首先被 Blifford 和 Meeker 提出。受體模型被廣泛應用是因為使用該模型分析不需要追蹤污染物的遷移過程，并且不受局部區域氣象、氣候和地形等條件的限制等。受體模型的主要研究方法包括顯微鏡法、物理法和化學法 3 種。其中，化學法發展最成熟，主要有化學質量平衡法（CMB）、二重源解析法、因子分析法（FA）和富集因子法（EF）等。

2.1 CMB 模型

化學質量平衡法是根據多種排放源的顆粒物組成質量濃度分解為一組由各類源貢獻的組合的方法，并遵守質量守恒定律，利用有效方差最小二乘法解出各類源對顆粒物質量濃度的貢獻。1972 年，化學質量平衡法被 Miller 等提出，一開始命名為化學元素平衡法（CEB），1980 年，Cooper 和 Watson 將其改為化學質量平衡法。

目前，CMB 被廣泛應用于 PM10、PAHs、VOCs 等的來源解析中。對 CMB 模型的假設有以下幾種：①污染源種類小于或等于化學組分種類；②各種排放源類排放的顆粒物化學元素有明顯的差別；③各種排放源類所排放的顆粒物的化學組分相對穩定，它們之間不會相互影響；④各源類顆粒物之間不會相互作用，并且可以忽略其在傳輸過程中的變化；⑤所有成分譜是線性無關的；⑥測量的不確定度是隨機、符合正態分布的。

由此可以認為，化學組分的質量濃度等于每種源類化學組分的含量值和源貢獻值的線性加和。用公式可表示為：【1】

式（1）中：Ci代表顆粒物化學組分 i 的質量濃度測量值，ug/m3;Fij代表第 j 類源的化學組分 i 的含量測量值，ug/ug;Sj為第 j類源貢獻的質量濃度計算值，ug/m3;i 代表化學組分的數目；j代表源類的種數。

化學質量平衡模型的算法主要有有效方差最小二乘法、普通加權最小二乘法、示蹤元素法、線性程序法和嶺回歸加權最小二乘法等。其中，有效方差最小二乘法是最常用的算法。CBM模型是國內外研究最多、應用最廣的受體模型，因為其發展成熟、原理簡單、解析結果符合實際，可以分析多種來源體系。

蘇國鑫詳細介紹了 CMB 模型在大氣顆粒物 PM2.5 源解析中的應用原理和過程，以便分析 PM2.5 的源。

CMB 模型的缺點是：①用此方法分析相關內容時，需要收集詳細的污染源成分譜，這需要消耗大量的人力和財力；②在解析過程中，如果污染物的化學性質不穩定，那么，得出的結果就可能會有很大的誤差；③如果污染源的成分相似，那么，得出的成分譜有可能出現共線現象。

2.2 FA 模型

因子分析法是從研究變量內部之間依賴關系出發的，將一些具有錯綜復雜關系的變量歸結為少數幾個綜合因子的一種多變量統計分析方法。該方法的基本思想是，直接分析受體樣品的化學成分，根據它們之間的相互關系綜合總結得出公因子，并且計算出每個因子載荷，通過分析各因子載荷情況，并結合現有元素知識來簡化數據得出結果，從而推斷出污染源的類型。在國內外，將 FA 模型應用于大氣顆粒物污染來源解析的研究比較多，并且有很好的效果。

FA 模型也是建立在質量守恒基礎上的。關于 FA 模型有 3個假設：①在污染物從排放源到采樣點的傳輸過程中，可以忽略質量變化；②污染物中某種元素是多個互不相關的污染源貢獻率的線性組合；③由各個污染源貢獻的某元素的量差別比較大，采樣和分析期間的變化比較小。

假設每個化學組分是各種源類貢獻的代數和，則可將源貢獻分為 2 個因子的乘積，分別為污染源對采樣點處顆粒物貢獻的質量濃度和污染源排放的單位質量顆粒物中所含的該元素的量。具體公式是：【2】

式（2）中：Xij為元素的質量濃度，ug/m3;αij為因子載荷，ug/mg;fkj為公共因子，mg/m3;di為唯一因子系數，ug/mg;ui為唯一因子，mg/m3;εi為元素 i 的測量過程。

其他產生的誤差用矩陣可以表示為：X=AF+DU+ε。 （3）因子分析法就是從實際數據出發，根據它們之間相互關系，從全部變量中歸納總結出最少數目的公因子，并且計算出各個因子的載荷。

2.3 Unmix 模型

Unmix 模型是一種解決混合問題的多元線性模型，通常運用于混合物或對多元受體建模時不能識別的情況下。在這些問題中假設一些附加條件，那么，便可以得到單一解。Unmix 的工作原理就是找到邊緣點（指在多維空間里，一些數據的貢獻源不存在或比其他來源貢獻小的點），并且找尋與這些點擬合的一個超平面，把這個超平面稱為一個邊。每個邊限定了對單一源沒有貢獻的點，即這是一個只有一個貢獻源的點，這個點是各個源的混合體。根據這種方法，可以計算源的最合適貢獻值。

2.4 EF 模型

富集因子法是用于研究大氣顆粒物中元素的富集程度，定量分析污染物某元素的狀況，判斷和評價元素的自然來源和人為來源的一種分析方法。通常情況下，它是將有固定的參比元素作為指標，比如國際上常用的 Fe、Al 或 Si 元素，分析大氣污染狀況的一種源分析模型。其計算公式是：【3】

式（4）中：R 為參比元素；i 為顆粒物中待考察的元素；Xi、XR分別為顆粒物中元素 i、R 的質量濃度；X′i、X′R為 i 和 R 的地殼豐富度。

EF 值越大，富集程度就越高，人為源的貢獻就越大。根據富集因子的大小可以將元素分為2類：①當富集因子小于10時，則認為是自然源，沒有富集成分；②當富集因子為 10~104 時，則認為是被富集，來源于人為污染源。于令達等人利用此方法分析研究了 2008 年北京采暖前后大氣顆粒物的化學成分，并分析對比了富集因子。結果表明，該方法能夠很好地分析各元素的富集值。

3 結束語

綜上所述，我國對大氣顆粒物源解析技術的研究還處于起步階段，在大氣顆粒物的解析方面，只能研究單一源的解析。

解決環境空氣質量問題是我們健康生活的保障，所以，一定要不斷發展和完善源解析技術，不斷總結經驗，解決其中存在的問題。只有這樣，才能更好地解析大氣顆粒物和空氣的污染情況，并采取有效的治理措施。

參考文獻

[1]蘇國鑫?；瘜W質量平衡受體模型在大氣細顆粒物 PM2.5 源解析中的應用[J].環境，2011（S1）。
[2]郝明途，高健，戴曉燕，等。大氣顆粒物化學質量平衡源解析方法研究[J].環境科學與管理，2011（12）。