化學(xué)質(zhì)量平衡模型第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一主要內(nèi)容顆粒物源解析介紹CMB模型原理CMB軟件第2頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一源模型（擴(kuò)散模型）與受體模型源模型使用源排放計(jì)算環(huán)境濃度。受體模型使用環(huán)境濃度計(jì)算源貢獻(xiàn)。

(FromWatson,1979.)源排放參數(shù)擴(kuò)散參數(shù)源模型估計(jì)環(huán)境濃度源模型流程示意圖一些源的參數(shù)環(huán)境濃度一些擴(kuò)散參數(shù)受體模型估計(jì)源的影響受體模型流程示意圖第4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一擴(kuò)散模型和受體模型的輸入和輸出

輸入輸出擴(kuò)散模型1.源的排放參數(shù)如排放速率、化學(xué)組成；2.排氣筒參數(shù)；3.氣象參數(shù)(風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度等)和一些氣膠動力學(xué)參素(如擴(kuò)散系數(shù)、顆粒生、凝聚、沉降等)。某個(gè)排放源對某個(gè)接受點(diǎn)的濃度貢獻(xiàn)值。受體模型排放源的化學(xué)成分譜，受體的物理化學(xué)成分譜（粒子分布，形態(tài)，化學(xué)組成等）。各源類對受體的濃度貢獻(xiàn)值和分擔(dān)率。第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一擴(kuò)散模式與受體模式主要特點(diǎn)

主要特點(diǎn)擴(kuò)散模型

1.

所需的輸入?yún)?shù)往往不能準(zhǔn)確得到，比如源的排放特征常有較大波動，加上大氣過程的復(fù)雜性和隨機(jī)性

2.

對于開放源如土風(fēng)沙顆粒、海洋氣溶膠等，源模型不好處理受體模型

1.

只確定各污染源類的貢獻(xiàn)，而不能精確到某個(gè)源對受體的貢獻(xiàn)

2.區(qū)分排放物非常相似的排放源尚有困難第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一受體模型的特點(diǎn)受體模型不要求對污染源進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，不依賴于氣象資料和氣溶膠在大氣中的許多特性參數(shù)，而且能解決擴(kuò)散模型難以處理的一些問題，可于擴(kuò)散模型相互結(jié)合，取長補(bǔ)短，因而，受體模型自70年代問世以來發(fā)展迅速。第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一顯微法方法技術(shù)內(nèi)容及特點(diǎn)光學(xué)顯微鏡根據(jù)顆粒物的特征（大小、形態(tài)、顏色及其它光學(xué)特性）確定其類別，可分析直徑>1m的氣溶膠粒子。掃描電子顯微鏡（SEM）1、可以觀察1m以下的粒子；2、費(fèi)用高，對無定型物不能用；3、手工檢查顆粒物費(fèi)時(shí)，限制了測量數(shù)目。計(jì)算機(jī)控制掃描電鏡（CCSEM）1、根據(jù)粒徑、形態(tài)、元素組成識別粒子，準(zhǔn)確的顆粒物分類是在受體模型中使用CCSEM的基礎(chǔ)；2、分析速度快，對大多數(shù)粒子都可計(jì)測，可以顯示粒子的精細(xì)結(jié)構(gòu)；3、費(fèi)用高，不能用于有機(jī)粒子。第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)－統(tǒng)計(jì)學(xué)方法化學(xué)質(zhì)量平衡(CMB)法因子分析法多元線性回歸(MLR)富集因子法空間模式第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一城區(qū)受體模型的研究方法

一般說來，受體模型求解的是某一種源類對受體顆粒物的貢獻(xiàn)值，而不是某一個(gè)源對受體顆粒物的貢獻(xiàn)值，這是與源模型不同之處。排放源種類很復(fù)雜。第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)質(zhì)量平衡受體模型基礎(chǔ)是質(zhì)量守恒，原理清楚，易于為人們接受，是應(yīng)用最廣泛的一種模型；要經(jīng)常監(jiān)測源樣品和受體樣品，列出排放源清單，具有區(qū)域性和實(shí)效性的特點(diǎn)；可以定量評價(jià)各類源的貢獻(xiàn)率。第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一

化學(xué)質(zhì)量平衡受體（CMB）模型

CMB方程

i=1，2……I：組分

j=1，2……J：源類

只有當(dāng)i≥j時(shí)，方程組的有解。源類j的貢獻(xiàn)率為：

η=Sj/C×100%第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)質(zhì)量平衡模型原理圖解源1成分：3/16源2成分：6/16(3/16×1/3)+(6/16×2/3）=5/16混合成分：5/16第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一化學(xué)質(zhì)量平衡模型原理圖解(3/16×X)+(6/16×Y）=5/16(6/16×X)+(3/16×Y)=4/16源1貢獻(xiàn)率X源2貢獻(xiàn)率YX=1/3Y=2/3第14頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一CMB模型假設(shè)（1）各源類所排放的顆粒物的化學(xué)組成有明顯的差別；（2）各源類所排放的顆粒物的化學(xué)組成相對穩(wěn)定，化學(xué)組分之間無相互影響；（3）各源類所排放的顆粒物之間沒有相互作用，在傳輸過程中的變化可以被忽略；（4）所有污染源成分譜是線性無關(guān)的；（5）污染源種類低于或等于化學(xué)組分種類；（6）測量的不確定度是隨機(jī)的、符合正態(tài)分布。那么，在受體上測量的總物質(zhì)濃度C就是每一源類貢獻(xiàn)濃度值的線性加和。第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一CMB模型的算法示蹤元素法線性程序法普通加權(quán)最小二乘法嶺回歸加權(quán)最小二乘法有效方差最小二乘法

第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一受體模型解法示蹤元素解法比較簡單，但準(zhǔn)確度不高，可用于粗略估計(jì)源的貢獻(xiàn)值。線性程序解法在提出后沒有得到充分發(fā)展。普通加權(quán)最小二乘法考慮了環(huán)境受體處物質(zhì)實(shí)測濃度的誤差，為解析結(jié)果提供了置信區(qū)間。嶺回歸解法在解析共線性源方面體現(xiàn)了普通加權(quán)最小二乘法不具備的優(yōu)點(diǎn)。有效方差最小二乘法不僅考慮了環(huán)境受體處物質(zhì)實(shí)測濃度的誤差，而且考慮了在確定源成分譜時(shí)的分析誤差。第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一CMB模型模擬優(yōu)度的診斷技術(shù)

CMB模型是線性回歸模型。在線性回歸模型的實(shí)際應(yīng)用中一般需要考慮回歸推斷的估算值與實(shí)測值的偏離程度、對回歸推斷有影響的參數(shù)及影響程度如何等問題。解決上述問題的數(shù)學(xué)方法一般稱之回歸診斷技術(shù)。目前CMB模型中主要的診斷技術(shù)有源貢獻(xiàn)值擬合優(yōu)度的診斷技術(shù)、源的不定性和相似性診斷技術(shù)、元素濃度計(jì)算值擬合優(yōu)度的診斷技術(shù)及其它有關(guān)的診斷技術(shù)。

第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一CMB模型模擬優(yōu)度的診斷技術(shù)（1）源貢獻(xiàn)值擬合優(yōu)度的診斷技術(shù)（2）源的不定性/相似性組的診斷技術(shù)（3）元素濃度計(jì)算值擬合優(yōu)度的診斷技術(shù)（4）其他診斷技術(shù)第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一

序號名稱定義指標(biāo)1T—統(tǒng)計(jì)Sj與σSj的比值若T<2.0，擬合差若T≥2.0，擬合好2殘差平方和擬合元素的測量值與計(jì)算值之差的平方的加權(quán)和X2<1，擬合好X2>2，擬合一般X2>4，擬合差3自由度參與擬合的元素?cái)?shù)目與源的數(shù)目差n≥0，方程組有解4回歸系數(shù)濃度計(jì)算值的方差與測量值的方差之比0.8<R2≤1，擬合好R2≤0.8，擬合差5百分質(zhì)量各源類貢獻(xiàn)濃度計(jì)算值之和與受體總質(zhì)量濃度測量值之比PM=100%，擬合好80%≤PM≤120%，可以接受源貢獻(xiàn)值擬合優(yōu)度的診斷技術(shù)第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一不定性/相似性組的診斷技術(shù)序號名稱定義指標(biāo)1不定性源類貢獻(xiàn)值小于檢出限的源類TSTAT<2.02相似性源類成分譜相近或成比例的源類特征向量大于0.25第21頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一元素濃度計(jì)算值擬合優(yōu)度的診斷技術(shù)序號名稱定義指標(biāo)1RATIO1元素濃度計(jì)算值與測量值之比RATIO1=1，擬合最好2RATIO2元素濃度的計(jì)算值與測量值之差與二者標(biāo)準(zhǔn)偏差平方和的方根之比|RATIO2|〈2，擬合好第22頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一其余的診斷技術(shù)序號名稱定義指標(biāo)1RATIO3某源類的某元素濃度計(jì)算值與所有源類該元素的測量值的和之比元素對源貢獻(xiàn)值重要性的診斷2MPIN元素的靈敏度︱MPIN︱中某元素取值1-0.5時(shí)，為靈敏元素，影響顯著；︱MPIN︱﹤0.3，不靈敏元素，沒有影響；︱MPIN︱在0.3-0.5，模糊元素，影響不顯著或者沒有影響。第23頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一

CMB受體模型應(yīng)用軟件的研究美國EPA正式發(fā)行版本:CMB1.01