2015—2018年山西省车用柴油质量状况分析

王运静，郝春晓，龚兴晓，屈小梭，田苗*

1.国家环境保护机动车污染控制与模拟重点实验室，中国环境科学研究院 2.生态环境部机动车排污监控中心 3.山西省晋城生态环境监测中心

随着汽车行业的高速发展和交通运输规模的不断扩大，机动车在满足经济社会发展和人民群众物质生活需求的同时，也带来了日益突出的污染问题，已经成为很多城市空气污染的主要来源[1]。根据《中国移动源环境管理年报(2019年)》[2]，在汽车保有量中仅占3.6%的中型、重型柴油货车，其排放的NOx和PM分别占各类型汽车排放总量的67.3%和74.1%，打好柴油货车污染治理攻坚战已经成为污染防治攻坚战七大标志性战役之一[3]。车用柴油作为货车的主要燃料，其品质优劣是影响发动机运行状况和尾气排放的重要环节[4]。近年来，我国正以更快的速度提高燃油质量，但国Ⅴ、国Ⅵ车用柴油标准(GB 19147—20132016《车用柴油》)实施后柴油实际质量状况仍令人担忧。

有学者对我国市售车用柴油的实际质量状况进行了研究，但大多研究主要集中于大城市或省会城市某年的采样结果，且受检样品总量较少，如Zhang等[5]分析了2008年北京、上海、济南、西安和长春等地采集的107个柴油样品，结果表明，7.5%样品的硫浓度高于当时实施的国Ⅰ标准；Yue等[6]的分析表明，2010—2011年秋冬季在上海、西安、武汉等24个城市采集的59个柴油样品中，3.4%的样品硫浓度超标，27.1%的样品多环芳烃超标；李光辉等[7]分析了2013年7—9月在北京、上海、广州、西安等8个主要城市采集的22个柴油样品硫浓度，发现广州市超标率高达50%；屈小梭等[4]于2017—2018年利用移动式油品环保指标监测车协助原环境保护部对京津冀及周边地区油品开展了机动督查，结果表明，部分城市柴油不达标现象严重。

山西省是“2+26”城市及汾渭平原重点城市分布最集中的省份，也是我国煤炭的主要产地和外运基地，由于铁路运力不足，煤炭运输仍依赖公路[8]。笔者以山西省为例，对2015—2018年车用柴油抽检情况进行汇总，分析了车用柴油由国Ⅳ标准升级到国Ⅴ及国Ⅵ标准后的实际质量状况，以期为山西省乃至全国车用油品环境管理及监管提供对策建议。

1 抽检样品情况与分析方法

1.1 总体情况

按照国家有关大气污染防治工作的部署和原国家工商行政管理总局关于加强成品油市场监管的要求，原山西省工商行政管理局对全省流通领域成品油质量开展连续抽检，依据GBT 4756—2015《石油液体手工取样法》[9]及DB14T 1432—2017《加油站成品油抽样技术规范》[10]对山西省11个城市主要加油站燃油加油机销售的柴油以加油枪加注的方式现场直接采样，采样和分析过程中根据标准要求做到质量控制与质量保证。2015—2018年共采集车用柴油样品1 962个，主要以0号和-10号2种牌号为主。2015年抽检样品216个，2016年抽检样品257个，2017年抽检样品1 115个，2018年抽检样品374个，具体情况见表1。采样期间车用柴油标准占比情况如图1所示。从图1可以看出，抽检样品中占比最多的是国Ⅴ样品(64.0%)，其次是国Ⅳ样品，国Ⅵ样品最少。

表1 2015—2018年山西省车用柴油样品抽检情况

图1 不同标准车用柴油样品占比Fig.1 Contribution rate ofvehicle diesel samples of different standards

按照城市统计采样情况，结果如图2所示。从图2可以看出，全省11个城市平均样品数为(178±74)个，其中运城市样品数最多，为306个；朔州市样品数最少，为65个。所属“2+26”城市的太原、晋城、阳泉和长治4个城市共采样587个，占29.9%，平均样品数为(147±38)个；所属汾渭平原的吕梁、晋中、运城、临汾4个城市共采样1 001个，占51.0%，平均样品数为(250±52)个；大同、朔州和忻州等其他城市共采样374个，占19.1%，平均样品数为(125±57)个。

图2 城市类型及样品数Fig.2 City types and sample number

1.2 分析方法

随着车用柴油消费量的增长以及环保要求的日益严格，我国车用柴油质量标准不断升级，但不同类型城市升级步伐存在差异。2015年和2016年山西省车用柴油执行国Ⅳ标准，2017年1月1日起全省升级至国Ⅴ标准，2017年10月1日起划入“2+26”城市的太原、晋城、阳泉和长治4个城市率先禁止销售低于国Ⅵ标准的车用柴油[11]，2019年1月1日起全省升级至国Ⅵ标准。

表2 样品检测项目与不同排放标准限值

2 结果与讨论

2.1 抽检样品总体质量

不同年份和排放标准下车用柴油样品合格率见图3。从图3可以看出，根据采样期间执行的排放标准判定，经检测合格样品共计1 527个，总体合格率为77.8%。其中2015年抽检样品合格率最低，为58.3%，随后抽检样品合格率以11.7%的年均增长率逐年提升，2016年合格率为70.8%，2017年为82.1%，2018年抽检合格率稍有降低，为81.3%。按照车用柴油排放标准统计，国Ⅳ、国Ⅴ和国Ⅵ样品抽检合格率分别为65.3%、78.9%和97.4%。可见，近年来随着车用柴油标准的升级以及监管的加严，山西省车用柴油抽检样品合格率显著提升。

图3 不同年份和排放标准车用柴油样品合格率Fig.3 Vehicle diesel sample qualification rate of different years and emission standards

各城市车用柴油样品合格率见图4。从图4可以看出，总体上太原、晋城、阳泉和长治4个“2+26”城市抽检样品历年平均合格率最高，为86.4%；大同、朔州和忻州3个城市抽检样品历年平均合格率为75.9%；吕梁、晋中、运城、临汾4个汾渭平原城市抽检样品历年平均合格率为73.5%。

图4 各城市车用柴油样品合格率Fig.4 Average sample qualification rates of different city types over the years

按照单个城市统计，历年抽检样品平均合格率最高和最低的城市分别是晋城市(89.9%)和吕梁市(66.5%)。其中历年平均合格率在85%以上的城市有晋城、阳泉、太原，历年平均合格率为80%～85%的城市有朔州、长治、晋中；临汾、忻州2个城市历年平均合格率均为75%～80%；运城、大同2个城市历年平均合格率为70%～75%；吕梁市历年平均合格率均低于70%。

2.2 抽检样品不合格情况

抽检样品中有435个为不合格样品，主要不合格项目为硫浓度和闪点，且存在冷滤点、馏程、运动黏度或多环芳烃浓度等2个以上项目同时不合格现象，水分、机械杂质、凝点、脂肪酸甲酯浓度、密度等项目全部合格。

不合格样品中不达标项目占比见图5。从图5可以看出，硫浓度超标样品有363个，占总样品数的23.8%，占不合格样品数的83.5%，其中硫浓度单个项目超标样品有257个，占不合格样品数的59.1%，硫浓度与闪点2个项目同时不合格样品有104个，占不合格样品数的23.9%，硫浓度与闪点、多环芳烃浓度3个项目同时不合格样品1个，硫浓度与冷滤点2个项目同时不合格样品1个。闪点不达标样品有177个，占总样品数的11.6%，占不合格样品数的40.7%。闪点单个项目不达标样品有70个，占不合格样品数的16.1%，闪点与运动黏度2个项目同时不合格样品1个，闪点与馏程2个项目同时不合格样品1个。

图5 不合格样品中不达标项目占比Fig.5 Contribution rate of unqualified items in unqualified samples

2.2.1硫浓度超标情况

柴油硫浓度过高会使柴油车催化转化系统中毒失效[14]，直接影响柴油车尾气烟度和颗粒物排放[15]。2015—2018年，山西省363个硫浓度超标样品平均硫浓度为(671.7±1 061.4)mgkg，硫浓度超标样品在不同排放标准下的平均硫浓度如图6所示。从图6可以看出，国Ⅳ标准中超标样品平均硫浓度为(711.4±1 030.0)mgkg，超过国Ⅳ标准限值(50 mgkg)的14倍；国Ⅴ标准中超标样品平均硫浓度为(653.0±1 096.8)mgkg，超过国Ⅴ标准限值(10 mgkg)的65倍；国Ⅵ标准中超标样品平均硫浓度为(192.4±192.1)mgkg，超过国Ⅵ标准限值(10 mgkg)的19倍。

图6 硫浓度超标样品在不同排放标准下的平均硫浓度Fig.6 Average sulfur content of the samples containing sulfur beyond the limits of different emission standards

硫浓度超标样品的分布情况如图7所示。从图7可以看出，硫浓度为50～350 mgkg的样品占比最大，为40.8%；其次是硫浓度为10～50 mgkg的样品，占比为24.8%；再次是硫浓度为1 000～3 000 mgkg的样品，占比为14.9%；硫浓度为350～500、500～1 000和>3 000 mgkg的样品占比分别为3.3%、9.4%和6.9%。有4个样品的硫浓度高于4 000 mgkg，最大硫浓度为4 865.2 mgkg，超过国ⅤⅥ标准限值的486倍。

图7 硫浓度超标样品总体分布Fig.7 Proportions of overall distribution of the samples containing sulfur beyond the limits

2.2.2闪点超标情况

闪点主要影响柴油的安全问题，尤其是运输和储存过程中。低闪点柴油可能损坏汽车发动机，并增加着火危险度[16]。2015—2018年，山西省177个闪点超标样品平均闪点为(47.0±9.4)℃，闪点超标样品在不同排放标准下的平均闪点如图8所示。从图8可以看出，国Ⅳ标准超标样品平均闪点为(41.8±9.4)℃，比国Ⅳ标准限值(55 ℃)低13.2 ℃；国Ⅴ标准超标样品平均闪点为(47.9±9.1)℃，比国Ⅴ标准限值(60 ℃)低12.1 ℃；国Ⅵ标准超标样品平均闪点为56.5 ℃(仅有2个超标样品)，比国Ⅵ标准限值(60 ℃)低3.5 ℃。

图8 闪点超标样品在不同排放标准下的平均闪点Fig.8 Average flash points of the substandard samples under different emisson standards

图9 闪点超标样品总体分布Fig.9 Proportions of overall distribution of the substandard samples

闪点超标样品的总体分布情况如图9所示。从图9可以看出，闪点为40～50 ℃的样品占比最大，为29.9%；其次是闪点为55～60 ℃的样品，占比为25.4%；再次是闪点为50～55 ℃的样品，占比为21.5%；闪点为<20、20～30和30～40 ℃的样品占比分别为0.6%、7.9%和14.7%。

2.3 各城市抽检样品合格情况

图10为各城市2015—2018年车用柴油抽检样品合格率分布情况。从图10可以看出，除个别年份外，山西省车用柴油抽检样品合格率整体上呈以“2+26”城市为主的中东部城市高，西南部城市低的规律。且随着时间的推移，空间差异逐步缩小，最大差由2015年的70%左右降至2018年的34%左右。

图10 2015—2018年各城市抽检样品合格率分布Fig.10 Distribution qualification rate of sampling samples different cities from 2015 to 2018

从时间上看，各城市的抽检样品合格率变化呈3种不同类型。第一种是稳定改善型，主要包括太原、晋城、阳泉、长治4个“2+26”城市。由于较早被纳入京津冀及周边地区大气污染联防联控，与其他城市相比，太原、晋城、阳泉、长治4个城市大气污染防治工作起步较早，基础较好。除2015年太原市、2016年晋城市和长治市抽检合格率较低外，其他年份合格率均在80%以上，且整体上车用柴油质量处于稳定改善中，合格率由2015年的80%左右增至2018年的90%左右，是山西省车用柴油质量控制最好的区域。

第二种为后进追赶型，主要包括大同、朔州、忻州3个其他类型城市及汾渭平原中的晋中市和吕梁市。这些城市的共同特点是“后进生”，其中，大同市、忻州市和吕梁市大气污染防治工作基础最差，但其车用柴油质量改善幅度也最大，合格率由2015年的29%～36%升至2018年的66%～76%；其次是晋中市和朔州市，合格率由2015年的50%～55%升至2018年的80%～85%。尽管油品质量有所改善，合格率有所提高，但是由于底子差、起步晚，追赶后的合格率与稳定改善型城市仍存在差距，亟需进一步加强监管，以减少劣质柴油带来的机动车污染。

第三种为恶化型，主要为汾渭平原中的临汾市和运城市。除个别年份外，这2个城市的样品抽检合格率随着时间推移不断恶化，合格率由2015年100%和70.6%分别降至2018年的86.5%和66.7%。作为中国大气污染最严重的区域之一，2018年，临汾市、运城市与吕梁市、晋中市一起被纳入汾渭平原，首次升级为与京津冀、长江三角洲地区并列的治霾主战场[17]，柴油质量恶化的局面亟需扭转。

3 结论及建议

3.1 结论

(1)山西省2015—2018年共采集车用柴油样品1 962个，总体合格率为77.8%。2015年抽检样品合格率最低，为58.3%，随后抽检样品合格率以11.7%的年均增长率增至2016年的70.8%和2017年的82.1%，2018年抽检合格率稍有降低，为81.3%。按照车用柴油排放标准统计，国Ⅳ、国Ⅴ和国Ⅵ样品抽检合格率分别为65.3%、78.9%和97.4%。总体上，随着车用柴油排放标准的升级和监管的加严，山西省车用柴油抽检样品合格率显著提升。

(2)不合格样品主要不达标项目为硫浓度和闪点，且存在冷滤点、馏程、运动黏度或多环芳烃浓度等2个以上项目同时不合格现象，水分、机械杂质、凝点、脂肪酸甲酯浓度、密度等项目全部合格。2015—2018年，山西省363个硫浓度超标样品平均硫浓度高达(671.73±1 061.44)mgkg，且硫浓度为1 000～3 000 mgkg的样品占比高达15%。177个闪点超标样品平均闪点为(47.0±9.4)℃，闪点低于40 ℃的样品占比高达23.2%。

(3)从空间上来看，山西省车用柴油抽检样品合格率呈现以“2+26”城市为主的中东部城市高，西南部城市低的规律。以太原、晋城、阳泉和长治为首的4个“2+26”城市样品历年平均合格率最高，为86.4%，依次高于汾渭平原城市的73.5%和其他城市的75.9%，平均合格率最高和最低的城市分别为晋城市(89.9%)和吕梁市(66.5%)。从时间上来看，山西省各城市的抽检样品合格率变化呈稳定改善型、后进追赶型和恶化型3种类型；稳定改善型以太原、晋城、阳泉和长治4个“2+26”城市为主，后进追赶型主要包括大同、朔州、忻州3个其他类型城市以及汾渭平原中的晋中市和吕梁市；恶化型包括汾渭平原的临汾市和运城市。

3.2 建议

鉴于山西省2015—2018年的车用柴油实际质量状况虽不断改善，抽检合格率稳步上升，但合格率离100%达标还存在较大差距，建议进一步加强油品质量监管，对以次充好、掺杂使假、售卖劣质油品的加油站加大处罚力度。除完成柴油货车攻坚战中清洁油品行动，京津冀及周边地区、汾渭平原联防联控等国家要求的监管任务外，还应联合山西省内商务、质检、生态环境、公安等相关部门建立常态化分级分区精准油品监管制度。

(1)对车用柴油监测项目指标进行分级管理，并根据监测结果定期调整。建议把硫浓度和闪点等主要不合格指标列为必查项，把冷滤点、馏程、运动黏度和多环芳烃浓度等指标作为高比例抽查项，把水分、机械杂质、凝点、脂肪酸甲酯浓度、密度等指标列为低比例抽查项，根据抽检结果，动态调整必查项、高比例抽查项和低比例抽查项名单。

(2)对稳定改善型、后进追赶型和恶化型3种类型城市加油站开展分区差异化监管。如对稳定改善型城市定期开展随机油品抽检行动，对后进追赶型和恶化型城市以定期与不定期相结合的方式开展全覆盖专项抽检行动，并根据抽检结果动态调整不同类型城市名单。

(3)加强成品油市场监管。要求加油站对油品质量自审自查把关，督促建立可追踪溯源的台账制度。此外，还需持续开展拉网式清查黑加油站点以及非法流动加油车专项行动，严厉打击成品油市场违法、违规行为，确保成品油市场的规范与安全。

(4)加强实际使用环节的燃油质量监管。除加强生态环境、公安等相关部门联合对运行柴油车油箱油品质量的监督执法外，还应加强生态环境、住房和城乡建设等部门联合对实际运行的工程机械、农业机械等非道路移动源油箱油品质量抽检，确保车用柴油、普通柴油、部分船舶用油“三油并轨”后实际应用的燃油质量均能达标。