江西省在用汽车排气污染物限值及检测方法（遥测法）标准研究

袁静++周翊++万调++翁建华++秦文++陈庆华

摘要：介绍了机动车尾气排放遥测技术的原理和设备类型，通过动态喷气实验及与国外同类型设备对比实验验证了遥测技术实时监测在用机动车排放、快速筛选高排放车辆的有效性。并通过对江西省的遥测数据进行的统计分析，制定了适应于江西地区的机动车尾气排放限值，从而更加有效地加强机动车尾气排放的管理。

关键词：机动车尾气；遥测法；排放限值

中图分类号：X506

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12004304

1引言

机动车尾气排放对城市空气中氮氧化物、PM2.5等污染物的贡献率高达60%以上，是造成城市空气污染、灰霾天气频发的主要污染因素之一，机动车排气污染防治也是大气污染防治和重点污染物减排重点。因此，科学、准确、迅速地掌握机动车排放污染情况以及如何判定是否符合排放要求是当务之急。

机动车尾气遥测技术检测尾气具有实时在线、快速、不需要停车、不影响车辆正常行驶的特点，每辆车的检测时间小于1 s，可同时完成被检车辆的速度加速度检测、车辆牌照自动识别、车辆图片拍摄和排气中一氧化碳、二氧化碳、碳氢、氮氧化物、不透光烟度等污染物的检测，是一种实时监测在用机动车排放、快速筛选高排放车辆的有效手段[1～3]。随着国家大气法允许采用机动车尾气遥测方法用于用机动车尾气检测以来，全国各地环保局都开始了机动车尾气遥测筛选高污染车的工作。当前国内机动车尾气遥测设备主要应用在高排放车辆筛选、限制重污染车进入城市及尾气排放因子的调查和评估等方面。本文对机动车尾气排放遥测技术的原理和设备类型做了介绍，通过动态喷气实验及与国外同类型设备对比实验验证了遥测技术实时监测在用机动车排放、快速筛选高排放车辆的有效性。并通过对江西省的遥测数据进行统计分析，制定了适应于江西地区的机动车尾气排放限值，从而更加有效的加强机动车尾气排放的管理。

2遥测的原理及设备类型

2.1遥测的原理

机动车尾气遥测采用差分光谱吸收检测技术，特定的分子只能吸收特定频率的光辐射，当测量光束通过光路中的特定化合物时，只有那些频率相符的辐射光被吸收，从而产生特征吸收带，得到光吸收谱图，可以用来确定未知的化合物。

遥测的基本理论基于燃烧方程。行驶中的机动车发动机排出高压废气经过排气管尾部排出后，会迅速扩散形成烟羽。受周围环境的影响，及上扩散作用，烟羽在不断稀释，其中各成分的绝对浓度也在不断的发生变化。然而对于同一尾气烟羽来说，尾气中各成分的相对体积浓度比在其不同位置处分别都是相同的。假定燃烧过程为不完全燃烧，则燃烧方程可以表示为：

CH2+m（0.21O2+0.79N2）aCO+bH2O+cC4H6+dCO2+eNO+（0.79m-e2）N2

定义尾气中各成分相对体积浓度比系数为：

Q=CO/CO2=a/d，

Q′=HC/CO2=c/d，

Q″=NO/CO2=e/d。

根据物质平衡定律，得到：

%CO2=422.79+2Q+1.21Q′+Q″

相应的，可以得到CO、HC和NO的体积百分比浓度：

%CO=%CO2·Q，

%HC=%CO2·Q，

%NO=%CO2·Q。

机动车到达监测点时会遮挡检测光束，这时系统检测道路上各组分气体的背景浓度，同时开始拍摄机动车牌照和图片，执行车牌自动识别，检测机动车通过检测点时的速度和加速度值。一旦车辆通过检测光束，再次形成光束回路，系统记录由于尾气存在引起的光强度变化和光谱结构的变化，应用相应的算法在1 s内完成污染气体浓度的计算，与速度、加速度、车牌号和牌照图片一起显示并存储。

为了区分数据的有效性，排除由于车主通过检测点时丢油门或关闭发动机后的无效排放数据，遥测设备在数据处理中还引入了一个机动车比功率。简化的机动车比功率计算公式：

VSP=v（1.1a+9.81sinα+0.132）+3.02×10-4×v3。

式中：V表示車辆行驶速度，m/s；a表示车辆行驶加速度，m/s2；α表示路面坡度角度。各地环保局普遍推荐的机动车比功率范围为0～20 kW/t，机动车比功率超出这个范围的遥感测试数据则不用于后续的评价。

2.2遥测设备类型

国内在运行的遥测设备根据技术方案、安装方式、光路结构等分为多种类型，总结如表1所示。

3遥测对比实验

本文进行了动态喷气实验，并且将国内设备与国外同类产品进行了对比实验，引用了工况法对比实验的结果。通过分析，证明了国内遥测设备检测数据的有效性，从而为进一步的限值的确定奠定基础。

3.1动态喷气实验

动态喷气实验使用一辆零排放的电动车，将标气瓶装在车上。标气瓶接减压阀和电磁阀，电磁阀输出接喷气管，喷气管固定在电动车尾部。电磁阀由电源控制，电瓶车经过遥测设备时，打开电磁阀，将5种不同浓度的标气喷向光路，遥测设备测出不同标气的浓度值。每种浓度的标气实验测量10次以上，所得遥测数据与标气真实值结果如表2所示。

在系统测量过程中将出现的负值设置为无效数据，因此在真实值浓度为0的情况下（无CO排放），测量平均值为0.11%，可视为正噪声水平，即系统测量CO的探测精确度约为±0.1%。将真实值与测量平均值进行相关性分析，二者经线性拟合得到的斜率为0.996，相关系数为0.998。测量值与真实值呈现强相关性表明系统在汽车排气动态测量方面具有可靠性（图1）。

3.2与国外同类设备对比实验

该实验使用不同的车辆，依次通过一台由安徽宝龙环保科技有限公司生产的BDH-1型设备，以及一台由国外厂商ESP生产的RSD4600型设备，对检测结果进行比对。被检车辆均以25 Km/h左右速度加油通过。实验结果如图2、3、4所示。通过该实验可以看出，BDH-1型遥测设备与国外同类型设备具有较好的相关性。

3.3工况法对比实验

工况对比实验是将被检车辆固定在工况检测台架上，遥测仪光路安装在被检车排气管后面，在进行工况法测量的同时进行遥测法测量。周贤杰等人[4]通过遥感法与ASM5025工况法对照检测尾气排放，通过回归分析表明，CO工况值与遥测值之间线性关系显著。

4限值的确定

4.1国内城市遥测法限值基本情况

为了更好的应用机动车尾气遥测技术，达到有效监督管理机动车排放的目的，国内已经有北京、广东、安徽、山东、江苏、辽宁、天津、河北、陕西等多个省市制订了地方遥测法标准[5～10]，上海等其他省市也在制订中。已经制订的省市遥测法限值如表3所示。

各地对2001年10月1日后CO的排放限值基本接近，其他气体限值的控制目标有较大差异，根据国家标准和相关部颁标准有关对机动车排放限值的确定方法和先宽后严，新车新标准，老车老标准的原则，有的省市在NO和HC的限值上主要是针对老旧车限值较高，或者说控制高排放车占城市保有量的比例较宽。

4.2针对江西省遥测法限值制定的参考

本文将根据实地测量的遥感检测数据对江西省地标进行初步确定。遥感检测点主要位于具有一定的代表性的位置，测量期间，检测点的平均风速为0m/s，平均温度为22.92℃，平均湿度42.77度，平均气压1011.377（单位）。根据车型，车辆登记时间提取数据，去除无法识别的无效数据，最终获得柴油车的数据807组，汽油车的数据9819组。柴油车烟度数据统计如表4所示。

为保证标准能切实有效推进，设定限值时，车辆超标百分比一般保持在5%～10%范围内，参照其他省市遥测标准，本文设定三段时间的柴油车的超标限值为不透光烟度25%，对应的超标车辆占比约为8%，见表5，汽油车数据统计结果如表6所示。

按照在设定限值时，汽油超标百分比一般保持在5%范围内的思路。对汽车所排放的NO、CO进行与柴油车类似的统计分析，所确定的限值如表7所示，此时单项指标超标车辆约为5%。

5结论

本文首先通过动态喷气实验、国内外设备对比、工况法对照研究了遥测法的有效性。然后根据江西省内遥测数据统计分析结果，初步制定了适应于江西地区的

收稿日期：20170422

作者简介：王炜（1978—），男，高级工程师，主要从事大气污染防治管理工作。

[HT][CDH01248*4/5]

汽车尾气排放限值参考。其中柴油车不透光烟度限值为25%。汽油车CO、NO限值分别为2（%）、1400（10-6）。

袁静，等：江西省在用汽车排气污染物限值及检测方法（遥测法）标准研究

环境与安全

参考文献：

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