中–瑞國際合作科研團隊首次聯合發布大氣顆粒物實時源解析模型ARISE

大氣污染問題是當前許多國家和地區所面臨的環境挑戰。顆粒物作為重要的空氣污染物，顯著影響區域及全球氣候變化、環境空氣質量和公眾健康。大氣顆粒物來源復雜且種類繁多，通常由各種自然源和人為源直接排放或前體物二次反應形成。傳統的顆粒物源解析技術盡管能夠有效識別并量化不同來源對顆粒物濃度的貢獻，然而存在分析流程復雜、耗時較長、結果滯后等缺點，難以支撐對污染過程快速響應的需求。實現顆粒污染物的迅速精準溯源，已成為快速響應空氣污染事件和保障公眾健康需要解決的關鍵技術難題。

近日，由中國科學院地球環境研究所與瑞士保羅謝勒研究所組成的中–瑞國際合作科研團隊，在大氣污染溯源領域取得進展，成功研發出一款國際領先水平的顆粒物實時源解析模型Aerosol Real-time Identification and Source Estimation（ARISE）。該模型可在無人值守的情況下，實時獲取大氣PM2.5化學組分在線監測數據，自動完成從分鐘至小時分辨率的污染源識別與定量解析，實現對顆粒物污染源的近實時動態精準監控。該源解析技術的運用，將推動大氣污染防治技術邁向“高時效、智能化、精準化”的新階段，為環境管理部門實施快速污染預警與應急決策、評估減排措施成效、城市空氣質量長期管控等提供技術支持。

ARISE模型基于Windows操作系統的Igor Pro 9軟件設計，操作流程主要包括數據采集、源解析運算、以及結果可視化（詳見附圖）。通過實時獲取AXA監測系統（包括氣溶膠化學組分監測儀ACSM、重金屬監測儀Xact625、黑碳分析儀AE33）采集的外場環境觀測數據，運用正定矩陣因子分解及多線性引擎優化算法，精準識別與量化機動車、燃煤、烹飪、二次生成等多種復雜污染來源的貢獻。其核心功能優勢在于自動化運行、多源數據融合、分析周期短、高兼容性與可視化、以及高精度可靠輸出。ARISE模型以最小化用戶干預的需求為設計理念，將源解析結果輸出周期有效縮短至與監測數據同步的小時甚至分鐘級，為相關科研人員、決策機構及環保部門迅速獲取可靠的源解析數據提供了理想解決方案。

截止目前，ARISE模型已在西安、武漢等試點城市開展了運行試驗，并進行模型參數的優化和驗證，不同城市環境中顆粒物源解析結果表現出高精度、強穩定性的特點，證明該模型具有良好的應用前景，有望進一步納入長期的城市空氣污染監測體系。同時，中–瑞合作科研團隊還積極創建開放式協作模式，開展了多次現場及在線操作培訓和解析方法演示，并組織多場科學與政策交流研討會，分享和推廣研究成果和經驗。ARISE模型是大氣污染源解析領域的創新性工具，也是國際領先技術與中國本地需求相結合的運用實踐，能夠使大氣污染治理從事后分析研判走向實時感知監控，為構建高效、科學的空氣質量管理體系提供堅實的技術保障。

ARISE模型是中國–瑞士國際合作項目“清潔空氣中國”（Clean Air China）推出的重要研究成果。該項目由瑞士發展與合作署資助，由中國科學院地球環境研究所與瑞士保羅謝勒研究共同承擔研究任務，已發表多項原創性科研成果。項目核心目標旨在采用先進的空氣污染源解析技術，制定更有效的污染防控策略，顯著減少重點城市的空氣污染問題，提高相關部門配備和運行大氣顆粒物實時源解析模型的技能，采取精準措施助力空氣污染治理及科學決策。該合作項目不僅深化了中瑞在大氣環境科學領域的聯合創新，也為中國及世界其它城市大氣污染精準防控與“雙碳”目標下的空氣質量持續改善提供科技支持。

【項目團隊聯系人】

Andre Prevot（瑞士保羅謝勒研究所，andre.prevot@psi.ch）

Manousos Manousakas（希臘德謨克利特國家科學研究中心，m.manousakas@ipta.demokritos.gr）

曹軍驥 （中國科學院大氣物理研究所，jjcao@ mail.iap.ac.cn）

韓月梅（中國科學院地球環境研究所，yuemei.han@ieecas.cn）