基于随机森林模型的武汉市城区大气PM2.5来源解析

摘要：

基于2019年12月～2020年11月期间武汉市城区大气PM2.5及其主要化学组分(碳质组分、水溶性离子和元素组分)的在线监测数据,分析武汉城区大气PM2.5的污染特征,并利用主成分分析方法和随机森林模型,对PM2.5进行来源解析.结果表明,武汉市大气ρ(PM2.5)冬季最高,为(61.33±35.32)μg·m-3,而夏季最低,为(17.87±10.06)μg·m-3.其中碳质组分以有机碳为主,年均值为(7.27±3.51)μg·m-3,离子组分中ρ(NO3-)、ρ(SO42-)和ρ(NH4+)最高,年均值分别为(11.55±3.86)、(7.55±1.53)和(7.34±1.99)μg·m-3,元素组分中 ρ(K)、ρ(Fe)和ρ(Ca)最高,年均值分别为(752.80±183.98)、(542.34±142.55)和(459.70±141.99)ng·m-3.通过主成分分析因子提取和随机森林定量分析,得到5类主要污染源,其在春、夏、秋、冬这4个季节贡献率结果分别如下:燃煤与二次源(46％、39％、41％、52％)、机动车排放源(22％、28％、27％、21％)、工业排放源(14％、18％、17％、13％)、扬尘源(10％、8％、6％、6％)和生物质燃烧源(8％、7％、9％、8％).最后对随机森林模型进行评价,发现4个季节模拟效果R2均达到了 0.85以上,处于较高水平,其中冬季(R2=0.974)模型拟合效果最好,春季(R2=0.936)与秋季(R2=0.937)效果次之,夏季(R2=0.866)表现相对较弱.

关键词：PM2.5、主成分分析(PCA)、随机森林(RF)、来源解析、污染特征

所属期刊栏目：43

分类号：X513(大气污染及其防治)

资助基金：国家重点研发计划2019YFB2102902

在线出版日期：2022-04-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1151-1158