基于PAHs迁移扩散中剪切力的气粒分配及源解析研究

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在PAHs的气粒分配研究中,基于理想气体量纲的分配商模型常偏离平衡态。正定矩阵因子分解(PMF)是否能用于母体PAHs的源解析存在争议。基于特征分子比值的源解析研究发现经验比值失真。低污染地区大气监测数据低于方法检测限(MDL),保留困难。难以通过物理数学方法完善地解决其中单一问题。本文以深圳大气PAHs为研究对象,开展为期一年的大气气相和颗粒相多环芳烃(G&P-PAHs)监测实验,考察PAHs的污染特征,气粒分配和源解析。监测结果表明:PAHs浓度数据相关性极高,天然地解决了源解析问题,但浓度极低引发了MDL判别难题。PAHs间的共线性挑起了PMF解析的合理性争议。理想气体量纲模型显示深圳PAHs数据偏离平衡态,存在外来源。荧蒽(Fluo)和芘(Pyr)之间的异构体比值表明深圳源是煤或生物质燃烧源。气相菲(G-Phe)的浓度全年暴涨显示其可能存在二次人工制品源等。各数据处理方法得到的结果之间存在矛盾性,与深圳环境污染状态的先验判断结果存在差异。PAHs的气粒分配过程影响源汇,源汇影响源解析模型的使用。为了验证气粒分配是否存在潜在驱动力——剪切力,进行理论推导和构造量纲模型对监测数据进行处理和分析。理论推导设定:主动采样器(AAS)富集效率考虑气象扩散的影响,分析泊松统计量下两类理想体积模型间的效率差异。通过构建GC-MS信号积分的内积空间评估假阳性测定量出现的可能性,分析正态跌落和回收率控制原理。上述理论验证结果表明:风力扩散对采集效率影响激烈;大气PAHs离线监测工作可以用回收率代替MDL。量纲模型构造:寻找拉乌尔定律与亨利定律的中间非线性状态,通过定义一类唯象系数构造不等式,结合理想气体状态方程使不等式关系量钢化,得到一类气粒分配模型。模型验证结果表明,一类剪切系数的物理量被忽略,其和理想体积的量化意义重大,分配商模型应当更多地关注截距而不是斜率。数据的处理和分析发现:深圳地区的热岛环境排除了混合源;气粒分配有温度泛函形式;剪切效应下特征分子比值需要校正。结果显示深圳大气PAHs年均浓度为8,污染集中在低环PAHs,交通运输是主要污染源。
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