拉萨市机动车尾气排放因子研究

杨晓波，阿 琼，巫鹏飞，李 新

(1.四川川大生态环境技术有限公司，四川 成都 610065；2.西藏自治区生态环境监测中心，西藏 拉萨 850000；3.绵阳师范学院 资源环境工程学院，四川 绵阳 621000)

1 引言

随着我国经济高速发展，机动车保有量逐年增加，至2011年中国小汽车产销量位居世界第一[1]，而机动车尾气排放所带来的环境污染问题也越来越受到世界各国的关注。根据研究表明，城市大气污染物中，60%～70%是车辆的排放物[2]，国内学者也对国内部分重点城市机动车尾气污染物排放量开展了研究工作，对机动车尾气排放系数的研究有助于推进机动车尾气污染物排放量的核算。

探究特殊地区机动车尾气排放系数，对特定地区机动车尾气污染物排放量核算的准确性、实用性起着至关重要的作用，拉萨市地处青藏高原，具有高寒、缺氧、干旱等特点，机动车燃料燃烧特性与其他地区差异性较大，采用实测的方式对拉萨市机动车尾气排放开展研究工作对拉萨市乃至整个西藏地区的地动车尾气污染物排放量及机动车管理工作都具有参考价值。

2 拉萨市机动车尾气排放因子实测方法

2.1 仪器设备

测试使用便携式排放测试系统(Portable Emissions Measurement System，PEMS)测试不同类型车辆气态污染物(HC、CO、NOx)排放，所用车载排放检测设备由美国Sensors公司生产的SEMTECH-DS便携式气体分析仪和SEMTECH-EFM尾气流量计系统2部分组成，该套设备符合欧六排放法规测试要求(COMMISSION REGULATION (EU) No 582/2011 Annex XII)，测量仪器每次测试前均按照测试程序进行热机、检漏、标定等操作。

2.2 测试方法

测试地点选在道路类型相对齐全的拉萨市。选择了4种不同类型(微型汽车和轻型汽车、重型汽车、低速货车)的机动车分秋季和冬季进行了两次测试。

机动车按照如下要求进行选择：微型汽车主要选取车长不大于3500 mm，发动机排气量不大于1.0 L的载客汽车，以面包车为主；轻型汽车主要选取1.6 L家用汽油轿车和出租车；重型汽车主要选取公共汽车；低速货车主要选取柴油机为动力、最高设计车速小于或等于70 km/h、最大设计总质量小于或等于4500 kg的货车。

测试时间选择在10月和12月。秋季测试选择在10月黄金周旅游高峰期内进行，冬季测试选择在12月初进行，秋季车辆编号为1～7号，冬季测试车辆编号为8～14号。两次测试选择的测试车辆参数见表1。

表1 车载排放实验测试车辆相关参数

2.3 测试线路选择

测试时选择含高速路况、畅通城市路况和拥堵城市路况的代表性道路和时段行驶，每种车型测试时间不少于1.5 h，且车辆在各典型道路的行驶时间均超过15 min。综合考虑外部环境温度、湿度和交通状况等不可控因素对排放的影响，测试选择不同工作日和周末时间，不同的交通高峰时段和非高峰时段。

城市车辆(微型汽车、轻型汽车和大型客车)的主要测试路线见图1所示。按照低速工况到高速工况的测试原则，以市中心区域为起点，经城市主要干道和景点，向西逐渐驶入城市快速路，并最终折返回到起点，总的测试线路中市区道路和市郊道路的比例大致为7∶3。

图1 拉萨市城市车辆主要测试路线

公交汽车的测试路线如图2所示，公交车测试路线直接选用拉萨市城市公交6路汽车的运营路线，公交线路为南北走向，中途共设35个站点，途经众多交通流量较大的路段或景点。

拉萨市已实施货车白天分时段限行的政策，低速货车的测试路线主要考虑环路和高速路况，测试路线如图3。

图3 拉萨市低速货车测试路线

2.4 排放系数计算方法

基于机动车行驶里程的排放因子，即某一类机动车没行驶1km所排放的某种污染物的量，其计算公式如下[3]：

(1)

式(1)中：EFi为某种污染物基于行驶距离的平均排放因子(g/km)；ERi为某种污染物逐秒排放速率(g/s)；t为某种工况持续的时间(s)；V是该工况下的逐秒速度(km/s)。

某种污染物逐秒排放速率即瞬时质量排放速率ERi，可由以下公式得出：

ERi=Ri,wet×Vstd×ρi,std

(2)

式(2)中：Pi为第i种污染物的体积分数；Vstd为尾气标准体积流量(m3/min)；ρi,std为第i种污染物的标准密度(g/L)。

3 拉萨市机动车污染物排放特征

3.1 排放系数实测计算结果

车载排放气态污染物是利用测试得到的污染物瞬时体积浓度，乘以尾气流量数据及密度得到瞬时质量排放速率，通过机动车行驶里程、时间计算得到污染物基于行驶距离的平均排放因子[3]。拉萨市不同车辆类型CO、NOx和THC的排放因子如表2所示。

3.2 微型汽车排放因子

微型汽车共测试2辆，车辆编号为1号和7号，微型汽车CO、NOx、THC的平均排放因子为6.71 g/km、4.87 g/km、0.87 g/km(表3)。

表3 拉萨市微型车实际道路平均排放因子

经实测，国Ⅲ微型车CO的排放因子为5.90 g/km，是排放限值和《道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南》(以下简称《指南》)的5倍和2.57倍；NOx的排放因子为4.94 g/km，是排放限值和《指南》的32.93倍和49.4倍；THC的排放因子为0.98 g/km，是排放限值和《指南》的4.9倍和4.01倍。国Ⅳ微型车CO的排放因子为7.52 g/km，是排放限值和《道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南》(以下简称《指南》)的7.52倍和11.06倍；NOx的排放因子为4.81 g/km，是排放限值和《指南》的60倍和64.1倍；THC的排放因子为0.98 g/km，是排放限值和《指南》的9.8倍和30.6倍。

3.3 轻型汽车排放因子

我国从20世纪80年代开始对机动车排放实施监督管理，2000年开始实施国家第一阶段(简称国Ⅰ)汽车排放标准[4]，之后又陆续颁布实施国Ⅱ、国Ⅲ、国Ⅳ标准、国Ⅴ标准，详细规定了新生产的轻型汽车气态污染物(一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物)和颗粒物的排放控制标准和排放限值，以及配套的检测方法、燃料要求和申报程序等。新标准不断加严各类污染物的排放限值，进一步降低汽车排放污染，轻型汽车各阶段污染物排放限值见表4。

表4 轻型汽车排放限值 g/km

3.3.1 出租车排放因子

出租车测试车辆2辆，车辆编号3号和10号，均为出租车为国Ⅳ排放标准、液化石油气(LPG)燃料车，出租车CO、NOx、THC的平均排放因子为18.38 g/km、1.52 g/km、1.26 g/km(表5)。

表5 拉萨市出租车实际道路平均排放因子

拉萨市出租车CO、NOx、THC的平均排放因子为18.38 g/km、1.52 g/km、1.26 g/km，CO排放因子是排放限值和《指南》的18倍和34倍；NOx排放因子是排放限值和《指南》的19倍和39倍；THC排放因子是排放限制和《指南》的13倍和19倍。

3.3.2 家庭轿车排放因子

家庭轿车测试车辆4辆，车辆编号为4号、8号、9号和11号，拉萨市家庭轿车CO、NOx、THC的平均排放因子为3.92 g/km、0.746 g/km、0.49 g/km(表6)。

表6 拉萨市家用轿车实际道路平均排放因子

拉萨市CO的排放因子国Ⅰ阶段是排放限值和《指南》的4.07倍和1.5倍是国Ⅲ和国Ⅳ阶段的5～17倍；国Ⅲ阶段低于排放限值的1.17倍，与《指南》相当；国Ⅳ阶段是排放限值和《指南》的1.14倍和2.14倍。NOx排放因子国Ⅰ阶段是《指南》的1.67倍，国Ⅲ和国Ⅳ阶段是排放限值和《指南》的2～23倍。THC的排放因子国Ⅲ和国Ⅳ阶段接近或略低于排放限值。可见，拉萨市家用轿车实测CO和NOx排放因子较高。

3.4 重型汽车排放因子

重型柴油车排放标准限值一般是基于发动机台驾测试的，常用单位为g/kW·h和g/BHP，为了对实测排放因子和重型柴油车排放标准进行比较，需要将排放因子的单位进行统一化[5]。根据国外相关经验，假设g/BHP换算成g/mi的重型卡车换算系数为2.7，经过进一步的单位换算，最终确定g/kW·h换算成g/km的系数为1.27(这里需要指出，在理想工况下各污染物的换算系数差别不大，但是在实际行驶工况下，HC的换算系数较低，而NOx和CO的换算系数近似)[5,6]。拉萨实际道路行车排放测试对4辆重型汽车进行了测试，包括1辆公交车及3辆大型客车(模拟公交线路运行进行测试)，车辆编号为2号、5号、12号和14号，拉萨市重型汽车CO、NOx、THC的平均排放因子为26.72 g/km、11.70 g/km、0.21 g/km(表7)。

表7 拉萨市重型汽车实际道路排放因子

CO排放因子国Ⅲ阶段是排放限值和《指南》的12.89倍和5.16倍，国Ⅳ阶段分别是国家标准规定和《指南》的12.65倍和7.39倍。NOx排放因子国Ⅲ阶段低于排放限值，国Ⅳ阶段分别是排放限值和《指南》的3.14倍和1.4倍。THC排放因子低于排放限值。

3.5 低速货车排放因子

目前国内对三轮汽车和低速载货汽车研究的较少，国家标准机动车运行安全技术条件(GB7258-2004)在2004 年修订时将农用运输车名称更换为三轮汽车与低速货车[3]，并将这两类车纳入汽车监管范畴，并随之发布了污染物控制标准。2005年中国发布了三轮汽车和低速货车用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国I、Ⅱ阶段)(GB19756-2005)和三轮汽车和低速货车加速行驶车外噪声限值及测量方法(中国I、II阶段)(GB19757-2005)2项标准[7]，规定了三轮汽车和低速货车排气和噪声排放限值及测量方法，其中GB19756-2005首次规定了三轮汽车和低速货车用柴油机工况法测试方法与限值。低速货车由于排放控制起步较晚，再加上由于这类车长年得不到适当的保养，单车排放水平较高。

低速货车测试车辆2辆，车辆编号为6号和13号，拉萨市低速货车CO、NOx、THC的平均排放因子为9.33 g/km、3.87 g/km、0.15 g/km(表8)。

表8 拉萨市实际道路测试低速货车排放因子

CO的排放因子国Ⅱ阶段是排放限值、《指南》排放因子的2倍左右。NOx和THC的排放因子低于排放限值。

4 结论

(1) 拉萨市实际道路测试表明，拉萨市机动车尾气污染物中NOx实际道路排放因子明显高于排放限值和《指南》，NOx为拉萨市机动车尾气排放特征污染物。

(2) 国Ⅰ排放标准的老旧车排放因子明显高于国Ⅲ、国Ⅳ排放标准的车，应进一步加强老旧车排放监管，促进老旧车淘汰。

(3) 拉萨市微型汽车实际道路污染物排放因子远高于排放限值和《指南》，加之此类车型行驶里程长、保养不当、保有年限长等原因，导致其单车排放水平严重高于限值水平，因加强此类车辆管理。

(4) 低速货车虽在实测中表现较好，但由于排放控制起步较晚，再加上这类车由于长年得不到适当的保养，单车排放水平实际较高。

(5) 由于出租车的行驶里程长，车况差，劣化严重，单车排放因子较高，因此治理出租车尾气污染应成为治理拉萨市机动车污染的重中之重。

(6) 机动车排放的颗粒物PM也是空气污染的重要贡献力量，尤其是重型柴油车和低速货车，应对其进行进一步的测试与评估。

(7) 道路拥堵是加重机动车尾气排放、污染的重要原因，城市道路规划合理、机动车保有量适当是保持交通畅通的重要因素，应加强道路规划、改造进程，做好道路承载力及机动车保有量的评估。