低碳背景下车辆颗粒物排放的控制现状及对策研究

阮帅帅，陈哲

（浙江交通职业技术学院，浙江 杭州 311112）



低碳背景下车辆颗粒物排放的控制现状及对策研究

阮帅帅，陈哲

（浙江交通职业技术学院，浙江 杭州 311112）

摘 要：PM(2.5)颗粒物是引起雾霾的“罪魁祸首”，机动车尾气是其重要来源之一。文章首先阐述了车辆颗粒物排放的危害性；然后探讨了当前我国在颗粒物排放控制方面存在的不足；在此基础上，重点研究了车辆颗粒物排放的控制对策，分别从源头控制、过程监控、终端治理三个阶段有针对性地提出应对措施，以期促进城市绿色低碳发展。

关键词：低碳；车辆；颗粒物排放；控制现状；控制对策

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.03.001

CLC NO.: U473.9 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2016)03-01-03

背景

近年来，全国多个城市PM2.5排放水平严重超标， 2015 年12月，据环境保护部网站消息，入冬以来京津冀及周边地区70个地级及以上城市中，有48个城市出现重度及以上污染。且看去年钱江晚报报道“2014年，杭州有154个雾霾天”中谈到，“上有天堂，下有苏杭”的杭州在2013年一年内出现了230天以上的雾霾日。“雾霾”一词，令大众谈之色变。国家也紧急发布《2014-2015年节能减排低碳发展行动方案》，旨在加大节能减排力度。

PM2.5颗粒物是引起雾霾的“罪魁祸首”，它的一个重要来源是机动车尾气。随着城市汽车的拥有量增加，汽车尾气的排放总量也迅速增大，有资料显示，汽车尾气对城市空气中PM2.5的“贡献”达到60%左右[1]。可见，控制机动车污染，发展低碳交通迫在眉睫。

1、颗粒物的组成及危害

1.1 颗粒物的定义及组成

在各类汽车尾气排放中，以柴油车颗粒物排放较为突出。根据美国环保局（EPA）定义，柴油机排气在稀释到51.7℃以下时，通过带有碳氟化合物涂层的玻璃纤维滤纸或以碳氟化合物为基的薄膜滤纸时，被滤纸过滤下来的所有物质即为颗粒物。典型的柴油车颗粒物一般以固态含碳物质或灰分为核心，外面附着大量的挥发性有机组分、含硫化合物以及少量的水等。

1.2 颗粒物的危害

汽车尾气中大量肉眼不可见的细颗粒，它们不仅影响大气能见度，对人体也造成极大的危害。由于颗粒从汽车尾气中排出后会悬浮在空气中，其悬浮高度位于人体呼吸带附近。颗粒被人体吸入后，会沉积在呼吸系统中，引发各种呼吸系统疾病，而空气动力学直径小于2.5μm的细颗粒(PM2.5)甚至可以深入沉积到肺泡中，引发心脏病、肺病、呼吸道疾病等，对人体危害更显著[2]。此外，附着在颗粒物上的挥发性有机物还具有致癌性，亟须人们引起重视。

2、车辆颗粒物排放控制中存在的不足

2.1 黄标车依然在用，污染极大

研究显示1辆黄标车的污染排放量相当于28辆国IV排放标准汽车、或者14辆国III排放标准汽车、或者7辆国II排放标准汽车的排放量[3]。更有研究表明，虽然黄标车占汽车保有量的8.95%，但其排放的颗粒物和氮氧化物分别占汽车排放总量的83.16%和50.64%[4]。显然黄标车污染物排放量大、浓度高，尤其对颗粒物排放的贡献尤为显著。因此淘汰污染极大的黄标车势在必行。

2.2 检测技术存在不足，有待完善

当前我国的车辆检测技术存在一些不足，对车辆主要沿用欧美标准工况实行检测，一方面，欧美汽车行驶工况与国内车辆行驶状况存在一些差异；另一方面，工况测试通常是在实验室进行，具有一定的局限性，与汽车实际行驶状况不完全一致，导致汽车排放检测结果与实际道路行驶排放状况相差较大[5]。使得部分检测结果在实验室条件下能达标，但实际运行过程中却不达标的车辆依然在线行驶。

2.3 油品质量仍需提升，助力减排

目前，我国车用油品质量普遍不高，从国Ⅲ标准柴油升级至国Ⅳ标准汽柴油，国家经历十年之久，一波三折，国Ⅲ柴油与国Ⅳ柴油在油品上其中一个主要差异在于硫含量。据相关研究，国Ⅳ柴油车燃用高含硫量燃油时，其尾气中的颗粒物质量排放较燃用低含硫量燃油时要增加22%以上[6]。由于油品质量不过关，即便采用欧V标准的车辆，但其排放水平仍无法达到欧V标准。因此，加快油品质量升级，改善汽柴油品质迫在眉睫。

3、车辆颗粒物排放控制的对策及建议

3.1 源头控制

3.1.1 鼓励发展低碳交通

（1）优先发展公共交通。无论治理大气污染，还是交通拥堵，大力发展公共交通，是发展绿色低碳城市的一个选择。通过合理利用和配置现有资源，提高公共交通的便捷性和舒适性，促使人们更愿选择公共交通出行方式，这样私家车出行便会减少，人们出行的碳排放水平也就降低了，并且城市拥堵问题也会得到缓解。道路不拥堵，车辆也不会长时间工作在高排放工况，就进一步降低了碳排放。因此，亟需积极打造绿色交通，倡导市民绿色出行，促进构建环境友好型社会。

（2）加大清洁能源汽车研发投入。现行车辆中，大多数以汽、柴油为燃料，燃烧后尾气中的碳排放量很大，污染严重。开发清洁能源汽车，如天然气汽车、混合动力汽车、电动汽车、生物柴油汽车等，以清洁燃料取代传统能源，可以有效降低汽车尾气中颗粒物及其它有害物质的排放，实现低碳可持续发展。

3.1.2 改善燃油品质

由于柴油中的硫含量直接影响着汽车尾气的颗粒物排放，积极研发更高效的柴油脱硫技术将有助于实现柴油车低碳排放。此外，在柴油中添加辛基硝酸盐可以提高燃料的十六烷值，从而减少颗粒物排放。另外，在柴油中添加金属有机盐对尾气中的颗粒物排放也有明显的消减作用[7]。

3.2 过程监控

完善汽车排放标准，加强对检测站的监管力度，并将尾气排放的监控管理上升到更高的重视程度。由于各地区机动车尾气检测技术进展不一，一些地区尾气检测要求相对较宽泛，部分车辆就利用这种漏洞取得环保合格标志，使得不合格环保要求的车辆也能上路。另一方面，部分检测站的尾气排放检测方法也存在一定问题。例如，进行机动车尾气排放检测时，全国多数地方采用简易瞬态工况法检测，根据国家法规规定该检测是针对冷车进行排放测试，但很多检测站则直接对热车进行检测，排放测试的结果远远低于实际机动车排放量，使得部分尾气排放不达标车辆也能上路行驶。因此，我国迫切需要完善机动车尾气排放检测/维护制度，建设全国统一标准的尾气污染管理检测/维护站，用一把尺子严格监管，对于不达标车辆坚决予以整治或淘汰，从而有效控制汽车尾气污染物排放。

3.3 终端治理

借鉴国外对机动车排放控制的成功经验，在对汽车原有发动机不作大的改变的前提下，要使得汽车尾气符合排放法规要求，可在现有汽车上加装尾气后处理装置。如汽车上应用了氧化催化技术（DOC），可以反应尾气中附着在颗粒物表面的可溶性有机组分，从而达到降低颗粒物排放的目的；再如在汽车上加装颗粒捕集器（DPF），可以过滤尾气中的颗粒物成分，减少机动车排入大气中的颗粒物等等。在汽车上综合应用不同组合的后处理装置将是一种发展趋势。

4、结语

在绿色低碳背景下，面对车辆颗粒物排放控制管理中存在的不足，可从以下三方面着手进行应对：（1）在源头上，可以通过发展低碳公交、改善燃油品质等方式来降低尾气中颗粒物的排放；（2）在监管上，需不断完善汽车排放标准，并加强对排放的监控管理，责令整治或淘汰不达标车辆，以实现控制尾气污染的目的；（3）在终端治理上，可以通过对汽车加装DOC、DPF等尾气后处理装置，达到消减汽车颗粒物排放的目标。

参考文献

[1] 李华林.大力推广LNG汽车,减少PM2.5排放[J].科技导报, 2013(31):11.

[2] 胡建荣,许华俊,李庆云.细颗粒物PM2.5对全身各系统疾病的影响及相关机制研究进展 [J].临床肺科杂志, 2015(20): 926～928.

[3] 吴宁,张利祥.哈尔滨市淘汰“黄标车"的对策[J].环境科学与管理, 2013(38):13～15.

[4] 张屹峰,李建国.淘汰“黄标车"推动机动车污染防治[J].内蒙古科技与经济.2014(24): 68～69.

[5] 阮帅帅.基于短行程法的车辆行驶工况合成软件开发[J].机械工程师, 2014(11): 164～165.

[6] 刘双喜,邵忠英,包俊江等.燃油硫含量对国Ⅳ柴油轿车颗粒物排放特性的影响[J].汽车工程, 2011(33): 194～197.

[7] 郑志刚,刘新星,刘志勤.柴油品质对柴油机颗粒排放的影响[J].山东内燃机, 2004 (2): 34～36.

设计研究

Study on the Problems and Countermeasures of Vehicle Particulate Emissions under the Low-carbon Background

Ruan Shuaishuai, Chen Zhe
( Zhejiang Institute of Communications, Zhejiang Hangzhou 311112 )

Abstract:PM(2.5)is the "culprit" of smoky haze, which is mostly from vehicle exhaust.In this paper, dangers of vehicle particulate emissions were described firstly; then the problems of particulate emission control in the current were discussed; finally, countermeasures of vehicle particulate emissions were put forward.These countermeasures covered three stages, including source control, process monitoring and terminal management, in order to promote green and low-carbon development in urban areas.

Keywords:Low-carbon Background; Vehicle; Particulate Emission; Problems; Countermeasure

基金项目：浙江省交通教育科研专项计划项目(2015J03)资助。

作者简介：阮帅帅，就职于浙江交通职业技术学院。

中图分类号：U473.9

文献标识码：B

文章编号：1671-7988(2016)03-01-03