环境空气　颗粒物来源解析　化学质量平衡模型计算技术指南（HJ 1354—2024）

中华人民共和国国家生态环境标准 HJ13542024 环境空气颗粒物来源解析化学质量 平衡模型计算技术指南 Ambient airSource apportionment on particulate matterTechnical guide on chemical mass balance model calculation 本电子版为正式标准文本，由生态环境部环境标准研究所审校排版。 2024-02-18 发布2024-05-01 实施 生态环境部 发 布 HJ 13542024 i 目次 前言.ⅱ 1适用范围.1 2规范性引用文件.1 3术语和定义.1 4模型原理和计算流程.2 5数据准备.3 6模型运算.4 7模型诊断.6 8穷举法.8 9结果报告.8 附录 A（资料性附录）CMB 模型输入数据模板.9 附录 B（资料性附录）主要污染源标识组分.10 附录 C（资料性附录）CMB 模型计算记录表.11 附录 D（资料性附录）代表性源成分谱.14 HJ 13542024 ii 前言 为贯彻中华人民共和国环境保护法中华人民共和国大气污染防治法，加强大气污染防治， 保护和改善生态环境，保障人体健康，规范环境空气颗粒物来源解析工作中化学质量平衡（CMB）模 型计算，制定本标准。 本标准属于环境空气颗粒物来源解析系列标准之一，规定了 CMB 模型计算方法。 本标准的附录 A～附录 D 为资料性附录。 本标准为首次发布。 本标准由生态环境部大气环境司、法规与标准司组织制订。 本标准主要起草单位中国环境监测总站、南开大学、中国环境科学研究院。 本标准生态环境部 2024 年 2 月 18 日批准。 本标准自 2024 年 5 月 1 日起实施。 本标准由生态环境部解释。 HJ 13542024 1 环境空气颗粒物来源解析化学质量平衡模型计算技术指南 1适用范围 本标准规定了化学质量平衡（CMB）模型计算中模型原理、数据准备、模型运算和模型诊断等主 要技术环节的要求。 本标准适用于应用 CMB 模型对环境空气颗粒物进行来源解析相关的计算工作。 2规范性引用文件 本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是注明日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。 凡是未注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。 HJ 194环境空气质量手工监测技术规范 HJ 618环境空气PM10和 PM2.5的测定重量法 HJ 646环境空气和废气气相和颗粒物中多环芳烃的测定气相色谱-质谱法 HJ 647环境空气和废气气相和颗粒物中多环芳烃的测定高效液相色谱法 HJ 656环境空气颗粒物（PM2.5）手工监测方法（重量法）技术规范 HJ 657空气和废气颗粒物中铅等金属元素的测定 电感耦合等离子体质谱法 HJ 777空气和废气颗粒物中金属元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法 HJ 799环境空气颗粒物中水溶性阴离子（F-、Cl-、Br-、NO2-、NO3-、PO43-、SO32-、 SO42-）的测定离子色谱法 HJ 800环境空气颗粒物中水溶性阳离子（Li、Na、NH4、K、Ca2、Mg2）的测定 离子色谱法 HJ 829环境空气颗粒物中无机元素的测定能量色散 X 射线荧光光谱法 HJ 830环境空气颗粒物中无机元素的测定波长色散 X 射线荧光光谱法 HJ 1352环境空气颗粒物来源解析基于手工监测的受体模型法监测数据处理与检验 技术规范 环境空气颗粒物来源解析监测技术方法指南（监测函〔2020〕8号） 大气颗粒物来源解析技术指南（试行）（环发〔2013〕92号） 3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 环境受体ambient receptor 受到污染源排放影响的环境空气，简称受体。 3.2 化学质量平衡模型chemical mass balance model（CMB） HJ 13542024 2 一种“源已知”类受体模型，即模型需要输入源成分谱的数据，通过在源和受体之间建立质量平衡 关系来构建线性方程组，利用有效方差最小二乘的迭代计算方法得出各污染源对受体的贡献值。 3.3 受体化学组成ambient receptor chemical species 环境空气颗粒物样品的化学组分及其浓度或占比。 3.4 污染源化学成分谱source chemical profile 特定污染源类排放颗粒物的相对稳定的化学组分信息（g/g），简称源成分谱。源成分谱应包含该 类污染源的标识组分。 3.5 污染源贡献source contribution 通过受体模型计算得到的污染源对环境空气颗粒物的贡献，用贡献浓度（μg/m3）或贡献占比（） 表示。 3.6 污染源标识组分source chemical tracer 污染源化学成分谱中对该源类有指示作用的一种或多种颗粒物化学成分， 又称示踪组分。 源标识组 分是区别该源类与其他源类的重要标识物，每种污染源有各自的标识组分。 4模型原理和计算流程 4.1模型原理 CMB 模型是基于质量守恒定律建立的受体模型。 Ci j1 J FijSj（1） 式中Ci受体中所测的第 i 个组分的浓度，μg/m3； Fij第 j 个排放源排放的物质中第 i 个组分占的比例，g/g； Sj第 j 个排放源的贡献，μg/m3； i化学物质的数目； j污染源类型的数目。 当组分的数量等于或大于源的数量时，该方程组有解。Ci和 Fij值作为模型输入；Ci和 Fij的测量误 差也作为输入数据输入模型中，用于计算有效方差，在模型迭代过程中对浓度数据进行加权；源贡献 Sj及其标准偏差由模型计算得到；此外，模型诊断可以对解析结果进行评估。 模型假设化学组分在排放源和环境受体（污染源样品和环境颗粒物样品）之间存在化学质量平衡， 即污染物在从源到受体的传输过程中组分质量没有损失， 那么受体上测量的化学组分浓度就是每一源类 所贡献的该化学组分浓度值的线性加和。此时，模型满足以下几个假设条件 a） 各污染源排放的颗粒物化学组成有明显差别； b） 各污染源所排放的颗粒物化学组成相对稳定； c） 各污染源所排放的颗粒物之间没有相互作用，在传输过程中的变化可以被忽略； d） 测量结果的不确定度是独立且随机的、符合正态分布； e） 污染源的不确定性之间相互独立，没有相关关系； f） 模型计算包含了所有对受体具有明显贡献的源类。 HJ 13542024 3 4.2计算流程 应用 CMB 模型进行颗粒物来源解析的计算流程，包括受体化学组成和源成分谱的数据准备、数据 导入、模型参数选择、模型计算结果评估等环节，见图 1。 图 1CMB 模型的计算流程 5数据准备 5.1数据构建 5.1.1化学组分数据 CMB 模型需要输入源成分谱数据和受体化学组成的数据。源成分谱是 CMB 受体模型区分不同排 放源、计算不同源贡献的关键数据，主要包括各化学组分的占比（g/g 或μg/μg）信息，即单位源样品中 所含不同化学组分的质量（g 或μg）。受体化学组成主要包括各化学组分的平均值（μg/m3或）、标 准偏差（μg/m3或）等信息。