利用柴油车精细化源成分谱优化颗粒物源解析

Diesel combustion exhaust is an important source of atmospheric particles in China. The fine source apportionment for diesel engine combustion exhaust have not yet achieved satisfactory results, which is one of the key problems for air quality management for cities in China. Aiming to solve this problem, samples will be collected from different kinds of sources of diesel engines and ambient. Inorganic components (water soluble inogranic ions and elements), carbonaceous speciecs fraction　and organic tracers (PAHs, n-alkanes, branched alkanes, n-alkanoic acids, hopanes and sterane, et al.) of PM2.5 will be analyzed and chemcial species and diagnostic ratios will be selected based on the specificity for their difference of oil quality, combustion temperature and emission control technology. Based on the above fingerprint characteristics and selected tracers, the source profiles of diesel combustion exhaust emissions were established with large samples and statistical significance. Different source apportionment models (CMB and PMF) will be applied in source apportionment of particulate matter from diesel engine emission. The results will also be compared and verified by traditional methods and microscopic analysis. This study focuses on the establishment of fine source profile of diesel engine emission and its application in atmosphere. The research findings will be very important for air quality management for cities in making air pollution control plan, especially in making scientific design, making certain control emphases and lowering the control cost.

柴油车作为城市大气颗粒物的重要排放源，是我国当前城市空气质量管理中面临的一个关键问题，但其源解析尚未取得满意的结果。本研究通过采集柴油车源样品和大气环境样品，识别柴油车因在燃料、燃烧方式和控制技术等方面的不同而造成颗粒物在碳质组分热解组成和分子标志物（多环芳烃、正构烷烃、有机酸、藿烷和甾烷等）上的差异，筛选有效化学物种及特征比值，建立具有大样本量和统计意义的柴油车颗粒物精细化源成分谱数据库。进而开展成分谱聚类分析、特异性和经济性分析，解决单纯使用无机成份产生的共线性问题，建立基于不同排放标准柴油车颗粒物精细化源成分谱，为实现机动车的分类管理打下基础。同时利用CMB和PMF模型开展柴油车源解析应用，对比传统及显微源解析来验证和优化成分谱。重点突破柴油车排放颗粒物精细化源成份谱及其在大气环境源解析应用。该研究对国家和地方政府环保部门制定科学、经济和有效的空气质量达标方案及控制措施具有重要意义。

柴油车是我国城市大气颗粒物的重要排放源，但面对我国城市空气质量管理中关键问题，柴油车排放颗粒物的源解析尚未取得满意的结果。针对这一问题，搭建柴油货车PEMS采样平台，选取北京和河北两地重型柴油货车，开展测试道路，利用便携式排放测试系统及尾气颗粒物稀释通道对满足第一阶段国家标准到第四阶段国家标准的柴油车进行颗粒物收集, 对9辆轻型汽油车和14辆重型柴油货车进行尾气PM2.5采集和分析，获得基于实测的PM2.5。同时在北京开展为期一年大气细粒子样品收集，对大气环境样品和源样品开展无机组分分析（水溶性离子、无机元素和水溶性无机元素）和有机组分分析（碳热解组成特征、水溶性有机物、类腐殖酸、有机物光谱特征、多环芳烃、糖类化合物等）等的成份谱特征分析，筛选有效化学物种及指标，通过受体源解析型开展柴油车排放颗粒物的精细化来源解析。基于以上的研究成果在北京市开展为期一年的大气细粒子来源解析，有效区分和定量汽油机动车与柴油车排放。研究结果将有助于解决城市空气质量管理中，单纯使用无机化学成份进行源解析而发生的颗粒物来源共线性的问题。重点突破柴油车排放颗粒物的精细化源成份谱及其在大气环境源解析应用，实现柴油车排放大气受体源解析中的准确定量，继而实现机动车的分类管理。该研究对地方政府及环保部门制定科学、经济和有效的空气质量达标及改善控制有重要意义。