本發(fā)明涉及一種大氣細(xì)顆粒物排放來源定位的方法，尤其是一種大氣細(xì)顆粒物(PM2.5)排放來源定位的方法裝置及其方法，用于大氣環(huán)境治理，空氣質(zhì)量改善，環(huán)境保護(hù)。

背景技術(shù)：

大氣細(xì)顆粒物(PM2.5)污染已成為我國最突出的環(huán)境問題之一。2013年和2014年，京津冀地區(qū)年均PM2.5濃度分別達(dá)到104μg/m³和93μg/m³，遠(yuǎn)超過我國環(huán)境空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)的2倍以上。PM2.5年均濃度最高的10座城市，有7個位于河北省。國務(wù)院頒布了大氣污染防治行動計劃，明確提出了京津冀地區(qū)霧霾治理的濃度目標(biāo)和減排措施。2013年試行了，《大氣污染防治行動計劃》(“國十條”)，《環(huán)境空氣細(xì)顆粒物污染綜合防治技術(shù)政策》，《大氣顆粒物來源解析技術(shù)指南(試行)》《北京市大氣污染防治行動計劃實(shí)施方案》《河北省大氣污染防治行動計劃實(shí)施方案》《京津冀及周邊地區(qū)落實(shí)大氣污染防治行動計劃實(shí)施細(xì)則》等。

環(huán)保部近日發(fā)布了《生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)總體方案》提出，開展PM2.5大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用；同時，創(chuàng)新監(jiān)察執(zhí)法方式，精確打擊企業(yè)未批先建、偷排漏排、超標(biāo)排放等違法行為。但目前的污染源解析定位都存在無法解決的技術(shù)問題，尤其是針對PM2.5的源解析，只能分析計算出PM2.5的可能的主要來源，比如常見的燃煤，揚(yáng)塵，工業(yè)，餐飲，二次生成等，這種源解析精度無法滿足環(huán)境執(zhí)法和管理的需求，解析結(jié)果無法進(jìn)行針對性的管控，因?yàn)楦緹o法將濃度超標(biāo)和具體污染源建立直接聯(lián)系，甚至不知道是哪個方向各自貢獻(xiàn)了多少，因此本發(fā)明應(yīng)對此需求所做的針對性，實(shí)效性的技術(shù)發(fā)明。實(shí)現(xiàn)PM2.5的來源解析和定位，不但能分析PM2.5的主要構(gòu)成和排放源的性質(zhì)，還能準(zhǔn)確判別污染源來自哪個方位，哪些具體的點(diǎn)位，貢獻(xiàn)率是多少，為PM2.5污染防治的執(zhí)法管理提供有力支持，提升大氣防治科學(xué)水平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決現(xiàn)有PM2.5源解析技術(shù)無法精確定位污染排放源的方位地點(diǎn)信息。本發(fā)明是一種大氣PM2.5排放來源定位的裝置及其方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種PM2.5排放源解析定位的方法，該方法由PM2.5排放來源解析定位的裝置實(shí)現(xiàn)，其特征是，PM2.5排放來源解析定位的裝置由PM2.5在線化學(xué)成分分析儀器，PM2.5濃度檢測器構(gòu)成的網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)以及因子分析模型計算機(jī)構(gòu)成，所述的PM2.5在線化學(xué)成分分析儀器實(shí)現(xiàn)PM2.5的化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)監(jiān)測，所述的PM2.5檢測器構(gòu)

成網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格化的PM2.5濃度數(shù)據(jù)監(jiān)測，然后將兩部分的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時上傳至因子分析模型計算機(jī)，由因子分析模型計算機(jī)安裝的數(shù)據(jù)庫程序部將數(shù)據(jù)儲存后輸入因子分析模型程序部，由因子分析模型程序部首先對PM2.5化學(xué)成分計算PM2.5的化學(xué)成分的主要因子，然后將化學(xué)成分主要因子重建時間序列數(shù)據(jù)，再將重建的化學(xué)成分主因子時間序列數(shù)據(jù)與PM2.5網(wǎng)格化濃度數(shù)據(jù)共同再次進(jìn)行因子分析計算，得到的化學(xué)成分與網(wǎng)格點(diǎn)關(guān)聯(lián)的二次因子，其中就可以得到PM2.5的主要化學(xué)成分的排放來源，以及排放來源的位置，實(shí)現(xiàn)PM2.5的排放源解析定位。

所述的PM2.5在線化學(xué)成分分析儀器為：可以實(shí)時采集大氣環(huán)境中的PM2.5顆粒物，然后對實(shí)時樣品進(jìn)行成分檢測，可檢測的成分有Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb、As、Hg、Cd、OC、EC在內(nèi)的碳組分，以及NH₄⁺、Ca²⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-在內(nèi)的水溶性離子、多環(huán)芳烴、烷烴，實(shí)時在線檢測到的成分?jǐn)?shù)據(jù)，并通過互聯(lián)網(wǎng)方式自動上傳到因子分析模型計算機(jī)進(jìn)行存儲和運(yùn)算。

所述的PM2.5檢測器構(gòu)成網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)為：使用能夠?qū)崟r檢測PM2.5濃度的設(shè)備，在所要定位的區(qū)域內(nèi)，以PM2.5在線化學(xué)成分分析儀器所在位置為圓心，均勻的網(wǎng)格化布設(shè)PM2.5的濃度檢測儀器，布設(shè)密度按區(qū)域大小和所要解析定位的精度不同進(jìn)行調(diào)節(jié)，形成能夠覆蓋定位區(qū)域的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，同時進(jìn)行PM2.5的濃度監(jiān)測，這些監(jiān)測數(shù)據(jù)每5分鐘到1小時監(jiān)測一組數(shù)據(jù)，并通過互聯(lián)網(wǎng)方式自動上傳到因子分析模型計算機(jī)進(jìn)行存儲和運(yùn)算。

監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時上傳至因子分析模型計算機(jī)，因子分析模型計算機(jī)安裝的數(shù)據(jù)庫程序部將數(shù)據(jù)儲存后輸入因子分析模型程序部，該因子分析模型程序采用在許多變量中擬合計算出具有共同代表性的因子，將相同性質(zhì)的變量歸入一個因子的方法，PM2.5多種化學(xué)成分提取變化規(guī)律性質(zhì)相同的幾類化學(xué)成分主要因子，每一類變化相同的化學(xué)成分因子所代表的成分可以認(rèn)為是來自共同的污染排放源，將每一類化學(xué)成分因子的濃度隨時間變化的數(shù)據(jù)整合為一個新的變量數(shù)組，計算得到的幾類化學(xué)成分因子形成了新的幾個變量數(shù)組，具有了新的隨時間變化的變量數(shù)組時間序列數(shù)據(jù)，將每一個新的變量時間序列數(shù)據(jù)與網(wǎng)格化點(diǎn)位PM2.5濃度監(jiān)測時間序列數(shù)據(jù)共同進(jìn)行再次因子分析計算，得到每個新的變量與不同點(diǎn)位相關(guān)的二次主成分因子分類，此時找出每個化學(xué)成分因子對應(yīng)貢獻(xiàn)最大的幾個二次因子，其中包含的點(diǎn)位就代表了該化學(xué)成分因子的主要來源位置，對每個化學(xué)成分因子進(jìn)行同樣的計算，可得出PM2.5的各個化學(xué)成分對應(yīng)的主要來源的位置。

有益技術(shù)效果：本發(fā)明對從源頭控制區(qū)域大氣污染物具有直接意義，實(shí)現(xiàn)了PM2.5源解析的污染源精確定位技術(shù)，可以應(yīng)用于精確打擊違法企業(yè)偷排漏排、超標(biāo)排放等違法行為。通過實(shí)際監(jiān)測的大數(shù)據(jù)分析，在成本較低的情況下可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域污染源全面監(jiān)控，科

學(xué)精準(zhǔn)的識別PM2.5的主要貢獻(xiàn)行業(yè)，企業(yè)，分布位置等關(guān)鍵信息，提升大氣污染科學(xué)防治水平。

具體實(shí)施方式

下面和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：

一種PM2.5排放來源解析定位的裝置和方法，是由PM2.5在線化學(xué)成分分析儀器，PM2.5網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)，因子分析模型計算機(jī)構(gòu)成。

實(shí)施例2：

一種利用實(shí)施例1的PM2.5排放來源解析定位的裝置實(shí)現(xiàn)區(qū)域PM2.5源解析的方法，所述的PM2.5在線化學(xué)成分分析儀器進(jìn)行實(shí)時PM2.5的化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)監(jiān)測，由所述的PM2.5網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格化的PM2.5濃度數(shù)據(jù)監(jiān)測，然后將兩部分的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時上傳至因子分析模型計算機(jī)，由因子分析模型計算機(jī)安裝的數(shù)據(jù)庫程序部將數(shù)據(jù)儲存后輸入因子分析模型程序部，由因子分析模型程序部首先對PM2.5化學(xué)成分計算PM2.5的化學(xué)成分的主要因子，然后將化學(xué)成分主要因子重建時間序列數(shù)據(jù)，再將重建的化學(xué)成分主因子時間序列數(shù)據(jù)與PM2.5網(wǎng)格化濃度數(shù)據(jù)共同再次進(jìn)行因子分析計算，得到的化學(xué)成分與網(wǎng)格點(diǎn)關(guān)聯(lián)的二次因子，二次因子中包含的網(wǎng)格點(diǎn)位就是PM2.5的主要化學(xué)成分的排放來源點(diǎn)位置，由此實(shí)現(xiàn)了PM2.5的排放源解析定位。

其中，發(fā)明所述的PM2.5在線化學(xué)成分分析儀器是可以實(shí)時采集大氣環(huán)境中的PM2.5顆粒物，然后對實(shí)時樣品進(jìn)行成分檢測的儀器系統(tǒng)，可檢測的顆粒物中的成分有Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb、As、Hg、Cd、碳組分(OC、EC)，水溶性離子(NH₄⁺、Ca²⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-等)多環(huán)芳烴、烷烴等。該儀器系統(tǒng)實(shí)時在線檢測到的大氣中PM2.5的化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)，并通過互聯(lián)網(wǎng)方式自動上傳到因子分析模型計算機(jī)進(jìn)行存儲和運(yùn)算。

發(fā)明所述的PM2.5網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)是使用能夠?qū)崟r檢測PM2.5濃度的設(shè)備，在所要定位分析的區(qū)域內(nèi)，以PM2.5在線化學(xué)成分分析儀器所在位置為圓心，均勻的網(wǎng)格化在區(qū)域內(nèi)全覆蓋布設(shè)PM2.5的濃度檢測儀器，布設(shè)密度按區(qū)域大小和所要解析定位的精度不同進(jìn)行調(diào)節(jié)，形成能夠全面覆蓋定位區(qū)域的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行PM2.5的濃度實(shí)時在線監(jiān)測，這些監(jiān)測數(shù)據(jù)每5分鐘到1小時監(jiān)測一組數(shù)據(jù)，并通過互聯(lián)網(wǎng)方式自動上傳到因子分析模型計算機(jī)進(jìn)行存儲和運(yùn)算。

發(fā)明所述的因子分析模型計算機(jī)是指安裝了數(shù)據(jù)接收，存儲和因子分子計算模型的計算機(jī)系統(tǒng)，運(yùn)行原理是將以上兩部分監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時上傳至因子分析模型計算

機(jī)，因子分析模型計算機(jī)安裝的數(shù)據(jù)庫程序部將數(shù)據(jù)儲存后輸入因子分析模型程序部，該因子分析模型程序采用在許多變量中找出隱藏的具有代表性的因子，將相同本質(zhì)的變量歸入一個因子的方法。將測得的PM2.5多種化學(xué)成分提取變化規(guī)律性質(zhì)相同的幾類化學(xué)成分主要因子，每一類變化相同的化學(xué)成分因子所包含的成分可以認(rèn)為是來自共同的污染排放源，將每一類化學(xué)成分因子的濃度隨時間變化的數(shù)據(jù)整合為一個新的變量，計算得到的幾類化學(xué)成分因子形成了新的幾個變量，具有了新的隨時間變化的變量時間序列數(shù)據(jù)，將每一個新的變量時間序列數(shù)據(jù)與網(wǎng)格化點(diǎn)位PM2.5濃度監(jiān)測時間序列數(shù)據(jù)共同進(jìn)行再次因子分析計算，得到每個新的變量或因子與不同點(diǎn)位相關(guān)的二次主成分因子分類，此時找出每個化學(xué)成分因子對應(yīng)貢獻(xiàn)最大的幾個二次因子，其中包含的點(diǎn)位就代表了該化學(xué)成分因子的主要來源位置。對每個化學(xué)成分因子進(jìn)行同樣的計算，可得出PM2.5的各個化學(xué)成分對應(yīng)的主要來源的位置。

實(shí)施例3：

首先在一個100平方公里的行政區(qū)內(nèi)進(jìn)行本發(fā)明的實(shí)施例，在該行政區(qū)的中心位置，安裝PM2.5化學(xué)成分實(shí)時在線檢測儀器系統(tǒng)；以該中心點(diǎn)向全區(qū)輻射，按照1公里x1公里為一個網(wǎng)格，可以規(guī)劃出100個網(wǎng)格點(diǎn)位，每個點(diǎn)位安裝一套PM2.5濃度實(shí)時在線監(jiān)測器，同時進(jìn)行大氣PM2.5化學(xué)成分與網(wǎng)格濃度的在線監(jiān)測，以上兩種數(shù)據(jù)都通過手機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)每5-60分鐘一次上傳到因子分析模型計算機(jī)中，計算機(jī)安裝的數(shù)據(jù)庫程序?qū)?shù)據(jù)儲存后輸入因子分析程序，該因子分析模型程序采用在許多變量中找出隱藏的具有代表性的因子，將相同本質(zhì)的變量歸入一個因子的方法。首先，將測得的PM2.5多種化學(xué)成分提取變化規(guī)律性質(zhì)相同的幾類化學(xué)成分主要因子。比如：通過模型計算共4個主要因子，其中，因子1中,SO₄^2-、Zn、Cd、Se的貢獻(xiàn)值或解釋度較高,而這些成分是燃煤源的主要排放物，因此因子1為燃煤源因子；因子2中，NO₃^-、Mn、Cd、NH₄⁺是主要成分，它們?yōu)闄C(jī)動車尾氣的標(biāo)識物，因此因子2是機(jī)動車源因子；因子3中，F(xiàn)e、Mn、Cd、Sb、Ni解釋度較高，而它們是鋼鐵廠排放物，因此因子3是鋼鐵廠源因子；因子4中K、Ca、Mg、Mn的解釋度較大,是建筑水泥的標(biāo)識元素,因此因子4是建筑源因子。將這4個因子濃度隨時間變化的數(shù)據(jù)整合為一個新的時間序列數(shù)據(jù)，將每一個因子的時間序列數(shù)據(jù)與網(wǎng)格化點(diǎn)位PM2.5濃度監(jiān)測時間序列數(shù)據(jù)共同進(jìn)行二次因子分析計算，得到西南方向的3，5，30公里處的網(wǎng)格點(diǎn)對因子1有共同變化和較大的貢獻(xiàn)率，因此可以認(rèn)為這三個點(diǎn)位具有燃煤污染源，并且產(chǎn)生的PM2.5造成了中心點(diǎn)的污染濃度上升；以此類推，因子2,3,4分別找到對應(yīng)的網(wǎng)格點(diǎn)位或網(wǎng)格方位，網(wǎng)格范圍，從而得出PM2.5的各個化學(xué)成分對應(yīng)的主要來源的位置。通過網(wǎng)格內(nèi)具有的企業(yè)進(jìn)行分析，也確定了不同方位不同行業(yè)，企業(yè)對中心點(diǎn)PM2.5濃度 的各自貢獻(xiàn)率。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。