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关于征求《环境空气臭氧污染来源解析技术指南(试行)(征求意见稿)》意见的函

时间:2018-07-09 10:49

来源:生态环境部

5.2.2 点位布设

依据《环境空气质量监测点位布设技术规范(试行)》(HJ 664-2013)的相关要求布设受体观测点,观测点的选择应根据环境条件和污染状况进行合理布设,根据设备情况和研究需求可选择多观测点或特定地点的观测。按照臭氧污染的空间分布规律通常可设置 4 类观测点,包含上风向和背景特征监测点、臭氧前体物浓度排放高值监测点、臭氧浓度高值监测点与下风向监测点,形成全面监控臭氧分布及变化的监测网。在条件不具备时,至少要布设臭氧前体物排放高值和臭氧浓度高值监测点位。同时综合考虑功能分布、人口密度、臭氧前体物污染排放类型及强度等,优先选择国家或省市级环境空气质量监测点。

5.2.3 监测时间及频次

环境受体的观测时间及频次依据 O3 及其前体物浓度、前体物排放的季节性变化特征及气象因素确定,在臭氧典型污染过程进行加密观测。VOCs 手工监测的数据量要符合 VOCs 受体模型来源解析的要求。O3、NO/NO2 及 VOCs 连续自动观测时间分辨率不低于 1h。VOCs 的离线观测时间应具有代表性,覆盖典型臭氧污染高发季,例如春夏或夏秋季。观测方案可参考《2018 年重点地区环境空气挥发性有机物监测方案》(环办监测函〔2017〕 2024 号),也可以根据具体的观测需求确定。一般臭氧污染季节的采样时间不少于一个污染过程(7-10 天),VOCs 离线观测(如罐采样)可选择瞬时采样和限流阀累积采样。单个 VOCs 样品采集通常要考虑光化学反应的影响(如选择排放高、光化学反应弱、光化学反应强的时段采样)、传输和背景浓度的影响(如根据气象因子、昼夜混合层高度等,以及气团光化学龄等确定采样时间);VOCs 样品采样时长可根据当地臭氧污染情况而定,可以选择在 6h 及以内;臭氧重污染过程加密采样期间,可加大采样频次,单个 VOCs 样品采样时长可选择在 3h 及以内。

5.3 基于观测的臭氧敏感性分析方法

基于观测的臭氧生成敏感性分析方法包括相对增量反应性方法、经验动力学模拟方法和光化学指示剂比值法:

5.3.1 相对增量反应性(Relative Incremental Reactivity, RIR)

将受体点观测到的臭氧及其前体物浓度、气象参数、光学参数等输入基于观测的模型(Observation-based Model,OBM)模拟大气化学过程,利用模型计算各前体物的 RIR,通过 RIR 的正负取值判断各前体物对臭氧生成的影响。

5.3.2 经验动力学模拟方法(EKMA 曲线方法)

通过绘制 EKMA 曲线,判断不同 VOCs 和 NOx 浓度下臭氧生成情况,分析臭氧生成的敏感性。在 EKMA 曲线上确定 VOCs 和 NOx 的脊线比值,与观测中获得的比例进行比较。如观测的 VOCs/NOx 比值大于脊线比值,可判断 O3 生成过程受到 NOx 控制;如观测的 VOCs/NOx 比值小于脊线比值,可判断 O3 生成过程受到 VOCs 控制。

5.3.3 光化学指示剂比值

将光化学反应中某些特定的产物或中间体的比值(如 H2O2/HNO3 比值、H2O2/NOz 比值(NOz=NOy-NOx)、基于卫星遥感的 HCHO/NO2 比值等)与臭氧生成敏感性相关联,通过对这些产物或中间体开展外场观测来判断臭氧生成机制。

5.4 VOCs 来源分析

针对臭氧污染 VOCs 前体物的控制,应根据环境受体 VOCs 观测结果开展臭氧生成关键 VOCs 前体物识别、VOCs 来源解析工作,结合 VOCs 重点污染识别,确定重点控制 VOCs 物种与污染源。

5.4.1 臭氧生成关键 VOCs 前体物识别

通过臭氧生成潜势(Ozone Formation Potentials,OFP)来表征不同 VOCs 组分生成臭氧的潜能。OFP 的计算采用某 VOCs 物种的大气环境浓度与其最大增量反应活性的乘积:

其中,OFPi 表示化合物 i 的 O3 生成贡献,[VOCs]i 表示观测到的物种 i 的浓度;MIRi 表示在不同的 VOC/NOx 的比值下单位 VOC 物种 i浓度的增加最大可产生的 O3 浓度,单位为 g O3/g VOCs。不同化合物在不同的 VOC/NOx 的比值下 MIR 值可通过查阅相关文献获取。

通过对比不同 VOCs 组分的 OFP,选取 OFP 较大的 VOCs 化合物为关键 VOCs 前体物。

5.4.2 基于受体模型的 VOCs 来源解析技术方法

受体模型法是基于受体点VOCs组分观测数据和各排放源的VOCs化学组成信息(源成份谱)来定量解析排放源行业贡献率的方法,其不依赖详细的排放源强信息和气象资料。受体模型主要包括化学质量平衡模型(CMB)和因子分析类模型(PMF、PCA/MLR、UNMIX、ME2等)。国内外广泛应用的是正交矩阵因子分析(PMF)模型和CMB模型。

(1)正交矩阵因子分析(PMF)模型根据长时间序列的受体化学组分数据集进行 VOCs 来源解析,不需要源类样品采集,提取的因子是数学意义的指标,通过源类特征的化学组成信息进一步识别实际的 VOCs 源类。可选用的模型有 U.S. EPA PMF5.0 等。

选择环境空气浓度较大、观测数据相对完善、来源指示性强的VOCs 物种(原则上不少于 20 种 VOCs 物种)开展 VOCs 源解析工作。

PMF 分析过程中,有效受体样品数量符合 PMF 运行要求。

所有有效分析的化学成分纳入模型进行拟合;低于分析方法检出限的化学成分,采用 1/2 检出限作为输入参数。

对于光化学污染特征明显的地区,应考虑光化学反应对 PMF 解析的影响,建议依据活性对拟合组分进行筛选或对 VOCs 消耗进行校正后结合源模型技术方法进行来源解析。

(2)化学质量平衡模型(CMB)模型

CMB 是源解析受体模型中的一种,基本原理是质量守恒,即环境空气中的 VOCs 各组分浓度即为每一类源排放的 VOCs 含量与其贡献的乘积的线性加和。可选用的 CMB 模型软件有 CMB8.2。

根据源识别的结果或该地区的 VOCs 排放清单,选择参与拟合的源类;各源类的源谱优先选择当地采集的源类样品分析数据;对于光化学污染特征明显的城市,应考虑光化学反应对 VOCs 来源解析的影响,建议依据活性对拟合组分进行筛选或对 VOCs 消耗进行校正后结合源模型技术方法进行解析。

根据 VOCs 源类化学组成特征选择参与拟合的化学成分,所选拟合计算的化学成分数量不少于源类数量;拟合结果必须满足模型要求的各项诊断指标。

编辑:张伟

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