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基于pca-mlr模型的兰州市大气PM_(2.5)污染来源解析

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环境卫生学杂志 2017年第4期7卷 267-273页

作者：魏巧珍王宇红李盛罗斌贾清余加琳赵红原晓蓉牛静萍兰州大学公共卫生学院兰州市疾病预防控制中心西北师范大学地理与环境科学学院

目的了解兰州市不同功能区大气PM_(2.5)的污染来源及贡献率。方法选取兰州市经济中心城关区和核心工业区西固区进行PM_(2.5)样品采集,采用电感耦合等离子体质谱法、离子色谱法、高效液相色谱法分别检测PM_(2.5)中的金属元素、水溶性离子... 详细信息

目的了解兰州市不同功能区大气PM_(2.5)的污染来源及贡献率。方法选取兰州市经济中心城关区和核心工业区西固区进行PM_(2.5)样品采集,采用电感耦合等离子体质谱法、离子色谱法、高效液相色谱法分别检测PM_(2.5)中的金属元素、水溶性离子及PAHs浓度,结合pca-mlr模型探讨其来源及贡献率。结果两区均以燃煤/交通混合污染源对PM_(2.5)浓度的贡献最大。城关区的主要污染源为燃煤/交通混合污染源、土壤扬尘及生物质燃烧源,其贡献率分别为52%、35%、13%;西固区除燃煤/交通混合污染源(38%)、土壤扬尘(24%)占较大部分外,工业污染源、工业/燃煤混合污染源及二次污染源也占有一定的比例(38%)。结论兰州市城关区和西固区PM_(2.5)的最大污染来源均为燃煤/交通混合污染源。

关键词： PM2.5 pca-mlr模型源解析兰州

两种受体模型解析土壤重金属来源的效果比较研究

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环境科学研究 2021年

作者：李娇杨中文李云谭伟袁文真蒋进元中国环境科学研究院中国地质科学院

为比较不同受体模型对土壤重金属来源解析的效果，在江西省乐安河中上游的德兴矿区及周边地区采集了336个表层土壤样品，采用PMF和pca-mlr两种受体模型对土壤重金属进行源解析，并从源识别和源贡献角度对结果异同、模型性能等方面进行... 详细信息

为比较不同受体模型对土壤重金属来源解析的效果，在江西省乐安河中上游的德兴矿区及周边地区采集了336个表层土壤样品，采用PMF和pca-mlr两种受体模型对土壤重金属进行源解析，并从源识别和源贡献角度对结果异同、模型性能等方面进行对比与阐释. 结果表明：研究区域内，PMF和pca-mlr两种受体模型均识别出4种主要源类型，这4种源的相对贡献率比重有所差异，但是相对贡献率大小排序一致，即自然背景源(47.7%～57.2%)＞铅锌矿冶炼源(17.1%～20.9%)＞金矿选冶源(13.3%～16.6%)＞铜矿采选源(12.4%～14.9%). 然而，相较于pca-mlr模型，PMF模型将自然背景源分得更细，更好地区分出了不同成土母质的主要影响区域，同时，由于PMF模型在因子分解过程中可实现非负约束，PMF模型还解析出了每个采样点处土壤重金属源贡献率的分布特征. 故PMF模型在区域土壤重金属污染源解析上比pca-mlr表现出更大优势，但在源解析计算中，通过两种受体模型对比验证分析可以使源解析结果更具可靠性.

关键词：重金属 PMF模型 pca-mlr模型源解析

基于统计学模型的矿区粉尘污染特征及影响因素的定量分析

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矿业科学学报 2024年第2期9卷 243-257页

作者：赵洪宝翟汝鹏戈海宾陈超男刘绍强荆士杰中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

针对露天矿粉尘无秩序排放引发的生态环境退化问题,选取河曲露天煤矿粉尘产生区域为研究靶区,利用粉尘监测体系获取靶区TSP、PM10、PM2.5及环境指标数据,结合粉尘浓度对不同粒径粉尘分布差异性进行对比分析,引入空气质量浓度分指数法、P... 详细信息

针对露天矿粉尘无秩序排放引发的生态环境退化问题,选取河曲露天煤矿粉尘产生区域为研究靶区,利用粉尘监测体系获取靶区TSP、PM10、PM2.5及环境指标数据,结合粉尘浓度对不同粒径粉尘分布差异性进行对比分析,引入空气质量浓度分指数法、Pearson关联矩阵分析法和灰色关联法对靶区内核心污染物、不同粒径粉尘内在关联性及环境指标与粉尘浓度的关联度进行深入探讨,基于单变量、多元线性和主成分得分-多元线性回归分析法对粒子变迁演化规律及环境指标对微粉尘权重的影响规律进行定量解析,同时运用均值误差法对mlr和pca-mlr模型预测的精确度进行验证。结果表明:(1)区域1(采掘场)和3(煤场)不同粒径粉尘浓度均存在超过现行标准二级限值的情况,区域2(交通干道)仅存在超过一级限值的情况。(2)不同区域粉尘污染能力的强弱与IAQI评估结果一致,均为区域1>3>2;当不同区域TSP浓度一致时,域内粉尘污染能力的强弱顺序转变为区域2>3>1,且各区域核心污染物均为PM2.5。(3)不同区域粉尘浓度线性关系较为显著。(4)不同区域mlr模型演算出的多元线性方程的拟合度排序规律与粉尘浓度Pearson关联度趋于一致,且多变量拟合度优于单变量拟合度,结合MRE法检验出不同区域mlr模型预测精度区域3(3.02%)>2(9.46%)>1(10.75%)。(5)区域1中TSP和PM10与气压呈强正相关,PM2.5与相对湿度呈强负相关;区域2中各粒径粉尘均与温度和风速呈强负相关;区域3中仅与温度呈强负相关。(6)微粉尘权重与环境指标的pca-mlr模型相对于直接mlr模型,预测精确度提高了56.63%和13.41%。

关键词：粉尘浓度 Pearson关联法 GRA分析法环境指标 pca-mlr模型

辽东湾入海河流水质时空变化与污染物来源分析

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海洋学报 2023年第9期45卷 177-188页

作者：吴光红邱梦璇李建玲罗维天津师范大学天津市水资源与水环境重点实验室天津300387 中国科学院生态环境研究中心固体废弃物处理与资源化实验室北京100085

基于辽东湾入海河流120个监测断面(含16个入海断面)的水质数据,采用主成分分析-多元线性回归模型等方法,研究其有机物、营养盐和重金属等的污染特征和入海通量,并分析其可能来源。结果表明,水质超标指标主要是高锰酸盐指数(COD_(Mn))、... 详细信息

基于辽东湾入海河流120个监测断面(含16个入海断面)的水质数据,采用主成分分析-多元线性回归模型等方法,研究其有机物、营养盐和重金属等的污染特征和入海通量,并分析其可能来源。结果表明,水质超标指标主要是高锰酸盐指数(COD_(Mn))、氨氮(AN)浓度、总磷(TP)浓度和总氮(TN)浓度,其他指标符合I类地表水水质标准。TN/TP比值较高,严重偏离Redfield比值,陆源高含量氮和低含量磷的输入是造成渤海海水TN/TP升高的主要因素。非汛期的溶解氧(DO)浓度、电导率(EC)、AN浓度和TN浓度显著高于汛期,而非汛期的pH、浊度、COD_(Mn)和TP浓度显著低于汛期。2021年河口有机物和营养盐浓度受河流穿行农业区等因素的影响,重金属浓度则与域内工业企业分布有关。TN、TP、化学需氧量(COD)、AN和石油类年入海通量分别为3.63×10^(4) t、1 608.5 t、14.8×10^(4) t、3 086.6 t和221.9 t,Hg、Cd、Pb、As和Cr^(6+)分别为0.264 t、0.253 t、1.978 t、20.434 t和31.651 t。研究区主要的污染源按照其贡献大小依次为生活污水和工业废水、水动力条件等水文因素所致的污染源、水-气界面物质交换及二次转化源和农田地表径流与交通运输产生的非点源。

关键词：水质来源分析 pca-mlr模型入海通量辽东湾

南昌市大气颗粒物污染特征及PM2.5来源解析

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环境科学研究 2019年第9期32卷 1546-1555页

作者：刘小真任羽峰刘忠马秦文南昌大学资源环境与化工学院江西南昌330031 鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室江西南昌330031 南昌市环境监测站江西南昌330038

为探讨2013年南昌市大气颗粒物的污染特征及分布状况,收集南昌市9个大气监测站点实时发布的PM10和PM2.5数据,分析了ρ(PM10)、ρ(PM2.5)和ρ(PM2.5)/ρ(PM10)的变化规律及其与气态污染物的相关性,并结合污染严重的秋季时段,采用pca-mlr... 详细信息

为探讨2013年南昌市大气颗粒物的污染特征及分布状况,收集南昌市9个大气监测站点实时发布的PM10和PM2.5数据,分析了ρ(PM10)、ρ(PM2.5)和ρ(PM2.5)/ρ(PM10)的变化规律及其与气态污染物的相关性,并结合污染严重的秋季时段,采用pca-mlr(主成分分析-多元线性回归)模型对大气PM2.5中化学组分来源进行解析.结果表明:①ρ(PM10)和ρ(PM2.5)的年均值分别为(115.4±39.1)(69.1±26.8)μg/m^3,均超过GB3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值,ρ(PM10)和ρ(PM2.5)的最高值分别出现在石化、省外办监测站点,最低值出现在林科所监测站点.ρ(PM10)和ρ(PM2.5)季节性变化特征明显,呈冬季>春、秋两季>夏季的趋势,全年ρ(PM10)超标天数占比为25.48%,ρ(PM2.5)超标天数占比为36.71%,各季度ρ(PM2.5)超标天数占比均高于ρ(PM10).②受人为活动和边界层高度的影响,ρ(PM2.5)和ρ(PM10)日变化呈双峰双谷形态,一个波峰出现在08:00—10:00,另一个波峰出现在20:00—22:00,并且晚间小时峰值高于早间,最低值出现在15:00.③ρ(PM2.5)/ρ(PM10)年均值为60.3%,在冬季最高达65.1%,相关性分析发现ρ(PM10)与ρ(PM2.5)存在较显著的线性关系,表明二者具有同源性.④ρ(PM10)、ρ(PM2.5)均与ρ(SO2)、ρ(NO2)、ρ(CO)呈显著正相关,并且冬季相关性高于夏、秋两季;而ρ(PM10)、ρ(PM2.5)均与ρ(O3)全年呈显著负相关,并且夏、秋两季相关性高于冬季,说明气态污染物的二次转化对ρ(PM2.5)和ρ(PM10)有较大影响.⑤南昌市秋季PM2.5的最大污染源为道路扬尘/机动车尾气混合污染源,其次分别为施工扬尘源、燃煤源、冶炼尘/生物质燃烧混合污染源,各污染源对PM2.5的贡献率分别为40.9%、35.8%、12.4%、10.9%.研究显示,南昌市PM2.5的污染程度较PM10严重,PM2.5已成为南昌市大气颗粒物污染的主要组分,PM2.5主要来源为城市扬尘和机动车尾气.

关键词： PM10 PM2.5 气态污染物相关性 pca-mlr模型

云南省有色冶炼集中区春季大气颗粒物污染过程分析

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云南大学学报（自然科学版） 2021年第1期43卷 90-100页

作者：韩新宇卢秀青钟曜谦史建武张朝能宁平昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500 昆明理工大学环境科学与工程学院云南昆明650500

为探究云南省有色冶炼集中区春季大气颗粒物污染的原因,于2017年3月20-29日在云南省主要有色冶炼集中区-蒙自市、个旧市和开远市(简称“个开蒙地区”)设立了9个采样点,同步采集大气PM_(2.5)和PM_(10)环境样品.检测了无机元素、水溶性离... 详细信息

为探究云南省有色冶炼集中区春季大气颗粒物污染的原因,于2017年3月20-29日在云南省主要有色冶炼集中区-蒙自市、个旧市和开远市(简称“个开蒙地区”)设立了9个采样点,同步采集大气PM_(2.5)和PM_(10)环境样品.检测了无机元素、水溶性离子和碳成分等19种化学成分,分析了颗粒物理化特征,并基于EF(富集因子)、后向轨迹模型和pca-mlr(主成分分析−多元线性回归)模型,阐述了个开蒙地区大气颗粒物的来源.结果表明:①采样期间,个开蒙地区PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度平均值分别为(50.79±20.67)μg/m^(3)和(73.47±33.86)μg/m^(3),3月24日PM_(2.5)质量浓度超过国家二级标准限值(75μg/m^(3));②PM_(2.5)和PM_(10)中Cu、Zn、Ca、Pb、As和Cd等无机元素的EF值范围为10~4000,受到人为源的显著影响;③气团后向轨迹特征表明,到达个开蒙地区的污染气团主要经过了生物质燃烧火点较为密集的缅甸中部等地区,表明个开蒙地区春季环境空气质量受到了东南亚生物质燃烧传输的影响;④pca-mlr源解析模型分析表明,采样期间生物质燃烧和有色冶炼活动对个开蒙地区大气颗粒物有重要贡献,其中生物质燃烧贡献率在30%以上,有色冶炼活动(含二次粒子)综合贡献率高于45%.

关键词： PM_(10) PM_(2.5) 有色冶炼 pca-mlr模型后向轨迹模型云南

金子河流域典型耕地地块土壤重金属污染风险评估与源解析研究

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金子河流域典型耕地地块土壤重金属污染风险评估与源解析研究

作者：吕柏楠河南理工大学

学位级别：硕士

耕地是粮食安全的基石,净化农产品产地环境、让老百姓吃得放心,是我们国家安全的重要保障。探明金子河流域耕地土壤重金属污染现状与主要来源,对有效开展土壤污染防治至关重要。本文以云南省金子河流域某典型耕地的表层土壤8种重金属(Cd... 详细信息

耕地是粮食安全的基石,净化农产品产地环境、让老百姓吃得放心,是我们国家安全的重要保障。探明金子河流域耕地土壤重金属污染现状与主要来源,对有效开展土壤污染防治至关重要。本文以云南省金子河流域某典型耕地的表层土壤8种重金属(Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni)为研究对象,通过统计分析、评价分析、空间分析和源解析技术的联合运用对其污染特征和污染成因进行了分析,主要研究成果如下:(1)根据云南省土壤背景值可知,重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni均存在不同程度的富集。采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对8种土壤重金属进行了评价,结果显示Cd、Pb和Cu的累积程度较高,且研究区西岸土壤累积程度明显高于东岸;Cd、Hg和Pb的潜在生态风险指数较高,其中Cd元素的潜在生态风险指数最高,整体呈现出极高潜在生态风险等级;研究区西岸土壤潜在生态风险指数明显高于东岸。(2)根据全局趋势分析结果显示,研究区土壤重金属含量呈现西高东低的趋势,但在南北方向上无明显的趋势变化。根据普通克里金插值结果显示,研究区Pb和Zn含量的分布具有极高的相似性,说明二者可能具有相同的来源;研究区各重金属的高值区均分布在金子河以西的区域,且距离工矿企业较近。(3)PMF模型解析出研究区土壤重金属有5种源:工业与农业混合(12.15%)、自然背景(22.04%)、金矿采选(20.16%)、铜矿采选(21.77%)以及铅锌矿采选(23.87%);pca-mlr模型解析出研究区土壤重金属有2种源:工业混合源(70.5%)和自然源(29.5%)。两种模型对自然源的解析结果极为相似,均解析出是研究区重金属Cr和Ni的主要来源;PMF模型解析出工业与农业投入品的混合源、金矿采选冶炼源、铜矿采选源和铅锌矿采选源均属于工业活动,是对pca-mlr模型解析结果的细化。相比发现,PMF模型与pca-mlr模型都能较好的反映研究区的污染来源,但PMF模型可以更为精细化地对污染源进行解析。(4)对研究区的土壤重金属污染防治提了如下对策建议:开展涉镉、涉铅行业企业污染源排查整治,系统推进污染源头防控;加强化肥等农业投入品的使用管理,调整种植结构;开展耕地土壤安全利用或治理修复;排查整治矿区历史遗留固体废物;构建网格化农田地块信息管理系统,开展土壤生态环境长期观测。

关键词：土壤重金属污染评价源解析 PMF模型 pca-mlr模型

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昭通市主城区大气颗粒物污染特征及来源解析

昭通市主城区大气颗粒物污染特征及来源解析

作者：冯于耀昆明理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着社会和经济的快速发展,昭通市面临着大气颗粒物污染日益严峻的问题。为了掌握该地区大气PM和PM的理化特征和来源,提高空气质量,本研究于2018年11月-2019年6月,在云南省昭通市主城区采集了大气PM和PM样品并进行了化学组分分析... 详细信息

近年来,随着社会和经济的快速发展,昭通市面临着大气颗粒物污染日益严峻的问题。为了掌握该地区大气PM和PM的理化特征和来源,提高空气质量,本研究于2018年11月-2019年6月,在云南省昭通市主城区采集了大气PM和PM样品并进行了化学组分分析,基于国家环境空气质量自动监测站公布的在线监测数据和气象数据分析气象因素对颗粒物的影响、讨论了大气颗粒物的时空分布特征,利用pca-mlr模型对颗粒物进行来源解析。得出主要结论如下:(1)根据国家环境空气质量自动监测站在线监测数据可知,昭通市各项污染物年均值未超过二级空气质量标准。PM和PM与CO、NO和SO均呈现成相关性,表明大气颗粒物的质量浓度与燃煤和机动车排放有关;PM和PM与温度、大气压和能见度均表现出一定的负相关性,和风速不存在明显的相关关系。(2)昭通市主城区PM和PM的质量浓度年均值分别为41.88±23.05μg/m和69.74±27.80μg/m。从季节变化来看,手工监测的颗粒物浓度均呈现出秋季>冬季>春季>夏季的变化特征;从空间变化来看,春季在居民区颗粒物的质量浓度最高,在混合区的质量浓度最低,夏季PM的质量浓度在文教区最高,PM的质量浓度在商业区最高,文教区秋季和冬季颗粒物的质量浓度均大于其它功能区,商业区在冬季的颗粒物质量浓度最低。(3)昭通市主城区大气PM和PM中32种无机元素总和的平均浓度分别为8.85±0.44μg/m和13.12±0.86μg/m,富集因子结果表明,扬尘、燃煤、机动车和生物质燃烧是有该地区的主要污染来源;9种水溶性离子平均质量浓度和分别占PM和PM质量浓度的27.56%%和21.48%,SO、NO和NH在离子组分中占比最高,主要以(NH)SO和NHNO的形式存在于大气颗粒物中,SO和NO发生较为明显二次转化现象,NO/SO的比值结果显示燃煤源的贡献大于机动车;PM和PM中OC平均浓度分别为8.39±5.76μg/m和10.33±6.47μg/m,EC平均浓度分别为2.65±1.76μg/m和2.96±2.06μg/m,OC和EC相关性显著,主要受到同一类型污染源排放的影响,OC/EC比值结果表明燃煤和机动车是颗粒物中碳组分的主要来源,PM和PM中均有二次有机碳形成。(4)pca-mlr源解析结果昭通市主城区PM和PM主要来源于混合扬尘、二次无机盐、煤烟尘、机动车尾气尘和生物质燃烧,其中混合扬尘源、煤烟尘和机动车尾气贡献率总和在PM和PM中均超过70%。

关键词： PM2.5 PM10 昭通市主城区污染特征 pca-mlr模型源解析

云南省有色冶炼集中区大气颗粒物污染特征及来源解析

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云南省有色冶炼集中区大气颗粒物污染特征及来源解析

作者：卢秀青昆明理工大学

学位级别：硕士

大气颗粒物(PM和PM)已成为大气环境的主要污染物,对生态环境和人体健康有重大影响。研究表明,有毒物质As、重金属(Cd、Pb、Cu、Zn和Sn等)和二次气溶胶等污染物进入人体后对人体机能和器官有严重的致病危害。近年来,在国内外以有色金属... 详细信息

大气颗粒物(PM和PM)已成为大气环境的主要污染物,对生态环境和人体健康有重大影响。研究表明,有毒物质As、重金属(Cd、Pb、Cu、Zn和Sn等)和二次气溶胶等污染物进入人体后对人体机能和器官有严重的致病危害。近年来,在国内外以有色金属冶炼行业为主的工业区域开展大气污染源解析研究发现,As的富集程度以及金属冶炼和二次气溶胶的污染贡献率远高于以其他工业为主的城市。在重点地区,为保护生态环境和居民健康,大多采取推广节能减排高新技术和调整产业结构的政策来减少污染。本研究以云南省有色冶炼集中区大气环境作为研究对象,解析大气PM和PM的污染来源,为大气污染防治工作提供科学依据。选取云南省有色冶炼集中区9个采样点对大气PM和PM环境受体进行样品采样,分析了39种无机元素、9种水溶性离子、有机碳和元素碳等化学组分的质量浓度,运用富集因子法、相关性分析法和比值法对其进行理化特征分析,采用pca-mlr模型对大气PM和PM进行来源解析,进而提出有色冶炼集中区大气PM和PM污染防治建议。本研究得出以下主要结论:(1)有色冶炼集中区大气PM和PM质量浓度年平均值分别为35.06±18.40μg/m和42.65±27.13μg/m;其中,春季受降水少、湿度小以及风速和气温低等气候影响,空气对流扩散作用较弱,大气PM和PM容易形成聚集,其质量浓度均在该季节最高,分别为50.79±20.67μg/m和73.47±33.86μg/m,其季节特征为春季>秋季>冬季>夏季;采样期间,大气PM和PM质量浓度均呈现出工业区采样点>非工业区采样点>背景点的空间特征。(2)研究发现,随大气PM和PM质量浓度的升高,有机物(OM)质量浓度的增长量远高于其他组分,是导致大气PM和PM质量浓度升高的重要原因;无机元素中,工业类元素As、Cd和Pb含量的空间特征显著,在大气PM和PM中,工业区采样点的含量最高可以是非工业区采样点的6.44和23.80倍,是背景点的101.58和175.60倍;水溶性离子中,SO、NH和NO占77.98%和70.22%,二次光化学污染严重,大气PM和PM中NO/SO特征值均小于1,受到工业燃煤等固定燃烧源的影响显著;在有机碳(OC)中,二次有机碳(SOC)是OC的重要组分,SOC/OC特征值在工业区采样点均大于60%,表明二次有机污染严重,这与有色冶炼等工业活动中使用大量的工业燃煤和工业废气排放密切相关。(3)pca-mlr复合模型解析出有色冶炼集中区大气PM和PM的主要人为来源为二次无机粒子和有色冶炼尘;在大气PM中,pca-mlr模型解析出二次无机粒子和有色冶炼尘的综合贡献率为50%～90%,其贡献率均在秋季最高,分别为57.96%和33.20%;在大气PM中,pca-mlr模型解析出二次无机粒子和有色冶炼尘的综合贡献率为30%～70%,其贡献率在秋季较高,分别为44.87%和27.16%;该地区冶炼等人为活动造成的大气污染对细颗粒物PM的影响较大。(4)不同采样点的大气PM和PM来源解析结果发现,在工业区采样点,有色冶炼尘的贡献率(20.49%和22.91%)远高于非工业区采样点(13.07%和8.41%),表明有色冶炼等工业活动排放了大量载带着重金属的烟尘进入空气中,对工业区较近的周边环境影响更大。(5)针对本研究有色冶炼集中区以有色金属冶炼活动为主要人为污染来源的结论,为改善该地区大气环境,建议开展以Pb、Sn、Al、Cu和Zn等为主的有色金属冶炼产业结构转型,淘汰大气污染物排放不达标的企业;实施有色冶炼企业在生产过程中的封闭管理,完善除尘系统的建设;发展有色金属的精深加工以及相关新兴产业,减少能源消耗;根据有色冶炼企业的分布,推广有色冶炼行业大气污染物治理前沿技术,实现有色金属行业大气污染排放的减少。

关键词： PM2.5 PM10 有色冶炼 pca-mlr模型源解析