环境空气 颗粒物来源解析 正定矩阵因子分解模型计算技术指南HJ 1353-2024.pdf

中华人民共和国国家生态环境标准HJ13532024环境空气颗粒物来源解析正定矩阵因子分解模型计算技术指南Ambient airSource apportionment on particulate matterTechnical guideon positive matrix factorization 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 13532024i目次前言.1适用范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14模型原理和计算流程.25数据准备.36基础计算.47旋转计算.68颗粒物源贡献计算.69结果合理性判断.6附录 A（资料性附录）颗粒物源类识别方法及主要源类的标识组分.8附录 B（资料性附录）PMF 模型计算记录表.9HJ 13532024ii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正定矩阵因子分解（PMF）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 PMF 模型计算方法。本标准的附录 A 和附录 B 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 135320241环境空气颗粒物来源解析正定矩阵因子分解模型计算技术指南1适用范围本标准规定了正定矩阵因子分解（PMF）模型计算的数据准备、基础计算、旋转计算、颗粒物源贡献计算、结果合理性判断等技术要求。本标准适用于应用 PMF 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 630环境监测质量管理技术导则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20208 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正定矩阵因子分解模型positive matrix factorization model（PMF）将样本数据的 X 矩阵分解为因子贡献 G 矩阵和因子谱 F 矩阵，对因子谱 F 矩阵进行识别，并定量计算样本的因子贡献的一种多元因子分析类模型。3.3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。3.4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（g/m3）或贡献占比表示。3.5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组分，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。HJ 1353202423.6因子factorPMF 模型计算提取的 G 矩阵和 F 矩阵的每列信息，其中 F 矩阵的每列可识别为特定污染源类，G矩阵的每列可计算得到特定污染源类的贡献。3.7Q 值函数function Q value反映 PMF 模型计算结果质量的一种目标函数。3.8残差residual颗粒物化学组分的实际测试值与 PMF 模型计算值之间的差值。3.9基础计算base run在计算过程中不加入任何数学、物理意义的约束条件，只根据模型 Q 值函数的收敛条件（Q 值最小）得到因子贡献 G 矩阵和因子谱 F 矩阵的一种 PMF 模型计算方法。3.10旋转计算rotational run对于基础计算得到的因子贡献 G 矩阵和因子谱 F 矩阵，加入一定的约束条件再次进行计算，转换成另一对矩阵（G*和 F*），使各因子谱的标识组分更加突出，从而解决因子谱难以识别问题的一种 PMF模型计算方法。4模型原理和计算流程4.1模型原理在环境空气颗粒物来源解析中，PMF 模型计算是将受体颗粒物化学组分浓度矩阵因子化，分解为两个因子矩阵，G(np)和 F(pm)，以及一个残差矩阵 E(nm)（见公式 1），在 G 矩阵和 F 矩阵中的数值都是正值（即非负限制）的限