南京市工业项目工程机械大气污染物排放清单研究

林家宝，陈 洁，张 静

(1.南京大学金陵学院化学与生命科学学院，南京 210089；2.江苏省环境监测中心，南京 210036)

1 引 言

工程机械作为非道路移动机械的一种，具有种类繁多、保有量大的特点，对大气的污染日趋严重[1～4]。目前，对于工程机械排放清单的研究，长三角、京津冀、珠三角等地都在相继展开，但是对于各地工程机械的活动水平以及排放因子等数据的研究较为缺乏[5～10]。南京作为中国东部地区重要的中心城市以及长三角的特大城市，是全国重要的科研教育基地和综合交通枢纽。其城市化建设规模在日益增大，工业项目施工面积也随之增加，工程机械将会大范围地投入使用[11]。本文以南京市的典型施工工地金陵石化和扬子石化的改造工程为例，通过调查工程机械的活动水平，依据适当的估算方法及排放因子，核算南京市2017年工业项目工程机械大气污染物排放清单，为非道路移动源的污染控制提供依据。

2 研究方法

2.1 活动水平计算

本文活动水平根据陈洁等[12]提出的“工程机械累计使用定额系数”和“工程机械月使用定额系数”表示，定额系数越高，说明活动水平越高。计算公式为：

QCt,i=Ni/S

式中：QCt为工程机械累计使用定额系数，台次/万m2，i 为机械类型；N 为工程机械累计使用数量，台次；S为施工面积，万m2。

QCe,i=QCt,i/P

式中：QCe为工程机械月使用定额系数，台次/(万m2·月)，i 为机械类型；P为施工期，月。

2.2 地区工程机械台次计算

Ni=QCe,i×T×S

式中：N为工程机械累积使用总数量，台次；i 为机械类型；QCe为工程机械月使用定额系数，台次/(万m2·月)；T为地区年施工工期，月；S为地区年施工面积，万m2。

2.3 单位台次燃油消耗量计算

Zi=Ti×Wh,i

式中：Z为工程机械单位台次燃油消耗量，kg；i 为机械类型；T 为工程机械单次使用时间，h；Wh为小时燃油消耗量，kg/h。

2.4 燃油消耗总量计算

Wi=Ni×Zi

式中：W为工程机械燃油消耗总量，kg；i 为机械类型；N为工程机械累计使用总数量，台次；Z为工程机械单位台次燃油消耗量，kg。

2.5 排放量计算

本文排放量的计算采用指南[13]中关于非道路移动机械排放清单编制的技术流程和方法中的方法一。工程机械大气污染物排放量计算公式如下：

Ep=Wi×EFi,p×10-3

式中：p为污染物类型；E为污染物的年排放量，kg；W为燃油消耗量，kg；i 为机械类型；EF为排放因子，g/kg。

二氧化硫排放估算方法

ESO2= 2Wi×S1

式中：E 为SO2年排放量，kg；W为燃油消耗量，kg；i 为机械类型；S1为燃油的含硫率，%；其中含硫率取0.2%计算。

2.6 排放因子

目前，关于工程机械的排放因子的研究工作相对较少。指南所提供的排放因子是在对全国范围内的工程机械研究的基础上给出的，对于局部地区排放因子的准确度会存在一定误差；NONROAD模型的排放因子是依据美国地区的工程机械的整体情况给出的，但由于我国工程机械整体水平与美国存在一定差距，因此也会造成一定偏差；同时，由于不同学者在不同研究中所选用的排放因子也存在一定差异。因此，本研究中的排放因子主要是在参照指南的基础上并结合相关资料以及对文献的综合分析研究[9,12～16]，采用对各种排放因子进行加权平均修正的方法来确定本研究的排放因子。详见表1。

表1 工程机械排放因子Tab.1 The emission factors of engineering machinery (g/kg)

3 计算结果及讨论

3.1 工程机械使用情况统计

扬子石化油品质量升级及原油劣质化改造项施工期约2年，金陵石化油品质量升级改造工程施工期约为1年半。根据现场问卷调查，两个项目工程机械累计使用情况见表2。

表2 扬子石化和金陵石化工程机械累计使用定额系数Tab.2 The accumulated quota coefficient of engineering machinery in Yangzi petrochemical and Jinling petrochemical

本文属于宏观研究，需要综合考虑各类因素，得到一个统一的定额系数，以便于后续的计算。对于每一个工程来说，桩机、挖掘机、起重机(吊车)、塔吊、搅拌机、发电机、压路机、推土机等工程机械均是需要用到的，由于统计上的差异，有的工程机械扬子石化没有统计到，有的工程机械金陵石化没有统计到，因此，需要对两个项目的工程机械使用情况进行整合。对于扬子石化和金陵石化均统计到的挖掘机、起重机(吊车)、塔吊，则根据工程机械累计使用台次之和、面积之和来计算定额系数。见表3。

表3 工程机械累计使用定额系数Tab.3 the accumulated quota coefficient of engineering machinery

3.2 工程机械单次使用平均耗油量

根据金陵石化油品质量升级改造工程与扬子石化油品质量升级及原油劣质化改造项目现场调查得到各机械单次使用耗油量统计数据汇总，数据见表4。

表4 工程机械使用耗油统计Tab.4 Statistics on oil consumption of engineering machinery

续表4

工程机械类型单次使用平均时间(h)单位小时平均耗油量(kg)单次使用耗油量(kg)塔吊125.262.4桩机162.641.6搅拌机1221.5258发电机128.6103.2推土机1212.9154.8压路机1217.2206.4

3.3 2017年南京市工业项目工程机械大气污染物排放估算

工业项目施工面积及施工工期来自于南京市住建委和南京统计年鉴及相关工业项目资料统计，2017年南京市工业项目施工面积为173.98万m2，南京市年平均施工工期为5.31个月[11,17]。由此，建立2017年南京市工业项目工程机械使用统计表。详见表5。

表5 工程机械使用统计表Tab.5 The usage of engineering machinery

由2017年南京市工业项目工程机械的耗油量可计算各工程机械相应污染物排放总量，据此建立2017年南京市工业项目工程机械污染物排放清单。详细数据见表6。

表6 工程机械大气污染物排放清单Tab.6 Air plthvtant emission in vertory of construction machinery (kg)

从燃油消耗情况分析得知，2017年南京市工业项目工程机械总燃油消耗量为267.11t，其中挖掘机耗油量最大，为80.72t，200t以下吊车(起重机)、压路机、搅拌机等工程机械分别为54.51t、47.58t、40.55 t。相比前面四种工程机械，余下施工机械油耗较小，加在一起只占到总油耗16.38%。2017年南京市工业项目工程机械共排放NOX13 072.13kg，位居污染物排放首位，其次为CO，排放总量为6 194.17kg、VOC排放总量为1 511.82kg、PM10排放总量为932.20kg、SO2排放总量为1 068.42kg、PM2.5排放总量为651.74kg。在所有工程机械之中，挖掘机为最大污染贡献源，占污染物排放总量的30.22%，200t以下吊车(起重机)占比为20.41%、压路机占比为17.81%、搅拌机占比为15.18%。

4 结 论

4.1 2017年南京市工业项目工程机械总燃油消耗量为267.11t，其中挖掘机耗油量为80.72t，处于工程机械耗油量第一位；200t以下吊车(起重机)、压路机、搅拌机等工程机械耗油量分别为54.51t、47.58t、40.55 t，分别位列第二、第三、第四位。

4.2 2017年南京市工业项目工程机械共排放NOx13 072.13kg，占污染物总量的55.79%，为最大污染贡献源；CO排放总量为6 194.17kg、VOC排放总量为1 511.82kg、PM10排放总量为932.20kg、SO2排放总量为1 068.42kg、PM2.5排放总量为651.74kg，分别占比为：26.44%、6.45%、3.98%、4.56%、2.78%。其中挖掘机为工程机械最大污染贡献源，占污染物排放总量的30.22%；200t以下吊车(起重机)次之，占比为20.41%；压路机、搅拌机分别为第三、第四污染贡献源，占比分别为17.81%、15.18%。

4.3 南京市仅工业项目施工机械所排放的大气污染物的量就如此可观，可想而知，南京市非道路移动机械的污染是十分严峻的。因此，在道路机动车流动源污染物的控制日益收紧的当今，对于非道路移动机械的控制已经迫在眉睫了，应当引起相关的重视与妥善处理控制。