低碳背景下車(chē)輛顆粒物排放的控制現(xiàn)狀及對(duì)策研究

阮帥帥，陳哲

（浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 311112）

?

低碳背景下車(chē)輛顆粒物排放的控制現(xiàn)狀及對(duì)策研究

阮帥帥，陳哲

（浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 311112）

摘 要：PM(2.5)顆粒物是引起霧霾的“罪魁禍?zhǔn)住?，機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣是其重要來(lái)源之一。文章首先闡述了車(chē)輛顆粒物排放的危害性；然后探討了當(dāng)前我國(guó)在顆粒物排放控制方面存在的不足；在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了車(chē)輛顆粒物排放的控制對(duì)策，分別從源頭控制、過(guò)程監(jiān)控、終端治理三個(gè)階段有針對(duì)性地提出應(yīng)對(duì)措施，以期促進(jìn)城市綠色低碳發(fā)展。

關(guān)鍵詞：低碳；車(chē)輛；顆粒物排放；控制現(xiàn)狀；控制對(duì)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

近年來(lái)，全國(guó)多個(gè)城市PM2.5排放水平嚴(yán)重超標(biāo)， 2015 年12月，據(jù)環(huán)境保護(hù)部網(wǎng)站消息，入冬以來(lái)京津冀及周邊地區(qū)70個(gè)地級(jí)及以上城市中，有48個(gè)城市出現(xiàn)重度及以上污染。且看去年錢(qián)江晚報(bào)報(bào)道“2014年，杭州有154個(gè)霧霾天”中談到，“上有天堂，下有蘇杭”的杭州在2013年一年內(nèi)出現(xiàn)了230天以上的霧霾日?！办F霾”一詞，令大眾談之色變。國(guó)家也緊急發(fā)布《2014-2015年節(jié)能減排低碳發(fā)展行動(dòng)方案》，旨在加大節(jié)能減排力度。

PM2.5顆粒物是引起霧霾的“罪魁禍?zhǔn)住?，它的一個(gè)重要來(lái)源是機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣。隨著城市汽車(chē)的擁有量增加，汽車(chē)尾氣的排放總量也迅速增大，有資料顯示，汽車(chē)尾氣對(duì)城市空氣中PM2.5的“貢獻(xiàn)”達(dá)到60%左右[1]。可見(jiàn)，控制機(jī)動(dòng)車(chē)污染，發(fā)展低碳交通迫在眉睫。

1、顆粒物的組成及危害

1.1 顆粒物的定義及組成

在各類(lèi)汽車(chē)尾氣排放中，以柴油車(chē)顆粒物排放較為突出。根據(jù)美國(guó)環(huán)保局（EPA）定義，柴油機(jī)排氣在稀釋到51.7℃以下時(shí)，通過(guò)帶有碳氟化合物涂層的玻璃纖維濾紙或以碳氟化合物為基的薄膜濾紙時(shí)，被濾紙過(guò)濾下來(lái)的所有物質(zhì)即為顆粒物。典型的柴油車(chē)顆粒物一般以固態(tài)含碳物質(zhì)或灰分為核心，外面附著大量的揮發(fā)性有機(jī)組分、含硫化合物以及少量的水等。

1.2 顆粒物的危害

汽車(chē)尾氣中大量肉眼不可見(jiàn)的細(xì)顆粒，它們不僅影響大氣能見(jiàn)度，對(duì)人體也造成極大的危害。由于顆粒從汽車(chē)尾氣中排出后會(huì)懸浮在空氣中，其懸浮高度位于人體呼吸帶附近。顆粒被人體吸入后，會(huì)沉積在呼吸系統(tǒng)中，引發(fā)各種呼吸系統(tǒng)疾病，而空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于2.5μm的細(xì)顆粒(PM2.5)甚至可以深入沉積到肺泡中，引發(fā)心臟病、肺病、呼吸道疾病等，對(duì)人體危害更顯著[2]。此外，附著在顆粒物上的揮發(fā)性有機(jī)物還具有致癌性，亟須人們引起重視。

2、車(chē)輛顆粒物排放控制中存在的不足

2.1 黃標(biāo)車(chē)依然在用，污染極大

研究顯示1輛黃標(biāo)車(chē)的污染排放量相當(dāng)于28輛國(guó)IV排放標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)、或者14輛國(guó)III排放標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)、或者7輛國(guó)II排放標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)的排放量[3]。更有研究表明，雖然黃標(biāo)車(chē)占汽車(chē)保有量的8.95%，但其排放的顆粒物和氮氧化物分別占汽車(chē)排放總量的83.16%和50.64%[4]。顯然黃標(biāo)車(chē)污染物排放量大、濃度高，尤其對(duì)顆粒物排放的貢獻(xiàn)尤為顯著。因此淘汰污染極大的黃標(biāo)車(chē)勢(shì)在必行。

2.2 檢測(cè)技術(shù)存在不足，有待完善

當(dāng)前我國(guó)的車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)存在一些不足，對(duì)車(chē)輛主要沿用歐美標(biāo)準(zhǔn)工況實(shí)行檢測(cè)，一方面，歐美汽車(chē)行駛工況與國(guó)內(nèi)車(chē)輛行駛狀況存在一些差異；另一方面，工況測(cè)試通常是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，具有一定的局限性，與汽車(chē)實(shí)際行駛狀況不完全一致，導(dǎo)致汽車(chē)排放檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際道路行駛排放狀況相差較大[5]。使得部分檢測(cè)結(jié)果在實(shí)驗(yàn)室條件下能達(dá)標(biāo)，但實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中卻不達(dá)標(biāo)的車(chē)輛依然在線(xiàn)行駛。

2.3 油品質(zhì)量仍需提升，助力減排

目前，我國(guó)車(chē)用油品質(zhì)量普遍不高，從國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)柴油升級(jí)至國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)汽柴油，國(guó)家經(jīng)歷十年之久，一波三折，國(guó)Ⅲ柴油與國(guó)Ⅳ柴油在油品上其中一個(gè)主要差異在于硫含量。據(jù)相關(guān)研究，國(guó)Ⅳ柴油車(chē)燃用高含硫量燃油時(shí)，其尾氣中的顆粒物質(zhì)量排放較燃用低含硫量燃油時(shí)要增加22%以上[6]。由于油品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，即便采用歐V標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)輛，但其排放水平仍無(wú)法達(dá)到歐V標(biāo)準(zhǔn)。因此，加快油品質(zhì)量升級(jí)，改善汽柴油品質(zhì)迫在眉睫。

3、車(chē)輛顆粒物排放控制的對(duì)策及建議

3.1 源頭控制

3.1.1 鼓勵(lì)發(fā)展低碳交通

（1）優(yōu)先發(fā)展公共交通。無(wú)論治理大氣污染，還是交通擁堵，大力發(fā)展公共交通，是發(fā)展綠色低碳城市的一個(gè)選擇。通過(guò)合理利用和配置現(xiàn)有資源，提高公共交通的便捷性和舒適性，促使人們更愿選擇公共交通出行方式，這樣私家車(chē)出行便會(huì)減少，人們出行的碳排放水平也就降低了，并且城市擁堵問(wèn)題也會(huì)得到緩解。道路不擁堵，車(chē)輛也不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間工作在高排放工況，就進(jìn)一步降低了碳排放。因此，亟需積極打造綠色交通，倡導(dǎo)市民綠色出行，促進(jìn)構(gòu)建環(huán)境友好型社會(huì)。

（2）加大清潔能源汽車(chē)研發(fā)投入?，F(xiàn)行車(chē)輛中，大多數(shù)以汽、柴油為燃料，燃燒后尾氣中的碳排放量很大，污染嚴(yán)重。開(kāi)發(fā)清潔能源汽車(chē)，如天然氣汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)、生物柴油汽車(chē)等，以清潔燃料取代傳統(tǒng)能源，可以有效降低汽車(chē)尾氣中顆粒物及其它有害物質(zhì)的排放，實(shí)現(xiàn)低碳可持續(xù)發(fā)展。

3.1.2 改善燃油品質(zhì)

由于柴油中的硫含量直接影響著汽車(chē)尾氣的顆粒物排放，積極研發(fā)更高效的柴油脫硫技術(shù)將有助于實(shí)現(xiàn)柴油車(chē)低碳排放。此外，在柴油中添加辛基硝酸鹽可以提高燃料的十六烷值，從而減少顆粒物排放。另外，在柴油中添加金屬有機(jī)鹽對(duì)尾氣中的顆粒物排放也有明顯的消減作用[7]。

3.2 過(guò)程監(jiān)控

完善汽車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)站的監(jiān)管力度，并將尾氣排放的監(jiān)控管理上升到更高的重視程度。由于各地區(qū)機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣檢測(cè)技術(shù)進(jìn)展不一，一些地區(qū)尾氣檢測(cè)要求相對(duì)較寬泛，部分車(chē)輛就利用這種漏洞取得環(huán)保合格標(biāo)志，使得不合格環(huán)保要求的車(chē)輛也能上路。另一方面，部分檢測(cè)站的尾氣排放檢測(cè)方法也存在一定問(wèn)題。例如，進(jìn)行機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放檢測(cè)時(shí)，全國(guó)多數(shù)地方采用簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法檢測(cè)，根據(jù)國(guó)家法規(guī)規(guī)定該檢測(cè)是針對(duì)冷車(chē)進(jìn)行排放測(cè)試，但很多檢測(cè)站則直接對(duì)熱車(chē)進(jìn)行檢測(cè)，排放測(cè)試的結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)際機(jī)動(dòng)車(chē)排放量，使得部分尾氣排放不達(dá)標(biāo)車(chē)輛也能上路行駛。因此，我國(guó)迫切需要完善機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放檢測(cè)/維護(hù)制度，建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的尾氣污染管理檢測(cè)/維護(hù)站，用一把尺子嚴(yán)格監(jiān)管，對(duì)于不達(dá)標(biāo)車(chē)輛堅(jiān)決予以整治或淘汰，從而有效控制汽車(chē)尾氣污染物排放。

3.3 終端治理

借鑒國(guó)外對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)排放控制的成功經(jīng)驗(yàn)，在對(duì)汽車(chē)原有發(fā)動(dòng)機(jī)不作大的改變的前提下，要使得汽車(chē)尾氣符合排放法規(guī)要求，可在現(xiàn)有汽車(chē)上加裝尾氣后處理裝置。如汽車(chē)上應(yīng)用了氧化催化技術(shù)（DOC），可以反應(yīng)尾氣中附著在顆粒物表面的可溶性有機(jī)組分，從而達(dá)到降低顆粒物排放的目的；再如在汽車(chē)上加裝顆粒捕集器（DPF），可以過(guò)濾尾氣中的顆粒物成分，減少機(jī)動(dòng)車(chē)排入大氣中的顆粒物等等。在汽車(chē)上綜合應(yīng)用不同組合的后處理裝置將是一種發(fā)展趨勢(shì)。

4、結(jié)語(yǔ)

在綠色低碳背景下，面對(duì)車(chē)輛顆粒物排放控制管理中存在的不足，可從以下三方面著手進(jìn)行應(yīng)對(duì)：（1）在源頭上，可以通過(guò)發(fā)展低碳公交、改善燃油品質(zhì)等方式來(lái)降低尾氣中顆粒物的排放；（2）在監(jiān)管上，需不斷完善汽車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)，并加強(qiáng)對(duì)排放的監(jiān)控管理，責(zé)令整治或淘汰不達(dá)標(biāo)車(chē)輛，以實(shí)現(xiàn)控制尾氣污染的目的；（3）在終端治理上，可以通過(guò)對(duì)汽車(chē)加裝DOC、DPF等尾氣后處理裝置，達(dá)到消減汽車(chē)顆粒物排放的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李華林.大力推廣LNG汽車(chē),減少PM2.5排放[J].科技導(dǎo)報(bào), 2013(31):11.

[2] 胡建榮,許華俊,李慶云.細(xì)顆粒物PM2.5對(duì)全身各系統(tǒng)疾病的影響及相關(guān)機(jī)制研究進(jìn)展 [J].臨床肺科雜志, 2015(20): 926～928.

[3] 吳寧,張利祥.哈爾濱市淘汰“黃標(biāo)車(chē)"的對(duì)策[J].環(huán)境科學(xué)與管理, 2013(38):13～15.

[4] 張屹峰,李建國(guó).淘汰“黃標(biāo)車(chē)"推動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)污染防治[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì).2014(24): 68～69.

[5] 阮帥帥.基于短行程法的車(chē)輛行駛工況合成軟件開(kāi)發(fā)[J].機(jī)械工程師, 2014(11): 164～165.

[6] 劉雙喜,邵忠英,包俊江等.燃油硫含量對(duì)國(guó)Ⅳ柴油轎車(chē)顆粒物排放特性的影響[J].汽車(chē)工程, 2011(33): 194～197.

[7] 鄭志剛,劉新星,劉志勤.柴油品質(zhì)對(duì)柴油機(jī)顆粒排放的影響[J].山東內(nèi)燃機(jī), 2004 (2): 34～36.

設(shè)計(jì)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

基金項(xiàng)目：浙江省交通教育科研專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃項(xiàng)目(2015J03)資助。

作者簡(jiǎn)介：阮帥帥，就職于浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院。

中圖分類(lèi)號(hào)：U473.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-7988(2016)03-01-03