2019年四川省盆地區(qū)域道路移動(dòng)源排放的空間和車(chē)型分布特征

余柳源，石光明，楊復(fù)沫

(1. 重慶三峽學(xué)院，重慶 萬(wàn)州 404000；2. 四川大學(xué)，成都 610065)

前 言

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和民眾生活水平的提高，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量迅速增長(zhǎng)，道路移動(dòng)源排放量也隨之增加，對(duì)大氣污染防治工作帶來(lái)的壓力日益加劇，引起民眾、政府和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。為治理機(jī)動(dòng)車(chē)污染，中國(guó)自上世紀(jì)九十年代開(kāi)始實(shí)施機(jī)動(dòng)車(chē)排放控制措施[1]，中華人民共和國(guó)生態(tài)環(huán)境部于2013年9月發(fā)布了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》[2]，提到要提高公共交通出行比例，加強(qiáng)步行、自行車(chē)交通系統(tǒng)建設(shè)，合理控制機(jī)動(dòng)車(chē)保有量，北京、上海、廣州等特大城市要嚴(yán)格限制機(jī)動(dòng)車(chē)保有量，降低機(jī)動(dòng)車(chē)使用強(qiáng)度。中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院于2018年7月所印發(fā)的《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》，明確提到要嚴(yán)厲打擊新生產(chǎn)銷(xiāo)售機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)保不達(dá)標(biāo)等違法行為、嚴(yán)格新車(chē)環(huán)保裝置檢驗(yàn)、構(gòu)建全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)超標(biāo)排放信息數(shù)據(jù)庫(kù)以實(shí)現(xiàn)全鏈條監(jiān)管、推進(jìn)老舊柴油車(chē)深度治理、定期更換出租車(chē)三元催化裝置。隨著城市發(fā)展、機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的提升、物流貨運(yùn)需求的增長(zhǎng)，道路移動(dòng)源的大氣污染物排放管控在大氣復(fù)合污染防治工作中越來(lái)越重要。

四川盆地人口稠密，機(jī)動(dòng)車(chē)保有量處于較高水平，以成都市為例，2019年的機(jī)動(dòng)車(chē)保有量達(dá)到519.5萬(wàn)輛，位居全國(guó)城市第二。在復(fù)雜地形和特殊氣象條件的作用下，機(jī)動(dòng)車(chē)的大氣污染物排放特征具有其獨(dú)特性。賴(lài)承鉞[3]和周子航[4]分別對(duì)成都市2014年和2016年道路移動(dòng)源排放進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)成都市2016年CO、VOCs、NOX、SO2、PM10、NH3排放量分別為42.3、4.5、7.2、0.04、1.1、0.6萬(wàn)t。其中，小型客車(chē)、中型載客車(chē)、大型載客車(chē)為CO主要貢獻(xiàn)車(chē)型，小型客車(chē)、摩托車(chē)為VOCs主要貢獻(xiàn)車(chē)型，小型客車(chē)、重型貨車(chē)為NOX、SO2的主要貢獻(xiàn)源，重型載客車(chē)是PM10主要貢獻(xiàn)源，小型客車(chē)是NH3的主要貢獻(xiàn)源。李媛[5]對(duì)2010～2017年四川省機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放趨勢(shì)進(jìn)行分析，認(rèn)為四川省機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放在2014～2016年達(dá)到高值后呈現(xiàn)波動(dòng)中下降的趨勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，本研究對(duì)2019年四川省盆地區(qū)域各車(chē)型機(jī)動(dòng)車(chē)排放狀態(tài)展開(kāi)研究，了解各城市各車(chē)型不同污染物的排放量特征，以期對(duì)該區(qū)域移動(dòng)源排放特征的最新情況進(jìn)行探索，識(shí)別道路移動(dòng)源排放控制的重點(diǎn)，為道路移動(dòng)源排放管控提供一定理論支撐。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)域與對(duì)象

如圖1所示，本研究選擇四川省盆地區(qū)域內(nèi)的17個(gè)地級(jí)市為研究區(qū)域，包括巴中、成都、達(dá)州、德陽(yáng)、廣安、廣元、樂(lè)山、瀘州、眉山、綿陽(yáng)、南充、內(nèi)江、遂寧、雅安、宜賓、資陽(yáng)和自貢，以NOX、SO2、PM2.5、PM10、NH3、VOCs和CO 7種污染物作為研究對(duì)象，分析2019年研究區(qū)域內(nèi)各污染物的排放特征。

圖1 研究區(qū)域Fig.1 The study area

1.2 排放計(jì)算方法

本研究采用COPERT(Computer Programme to Calculate Emissions from Road Transport) V模型[6]進(jìn)行道路移動(dòng)源大氣污染物排放模擬，該模型由歐洲環(huán)境委員會(huì)(European Environment Agency)于1989年推出，并持續(xù)維護(hù)和更新。謝邵東等通過(guò)比較不同模型發(fā)現(xiàn)COPERT模型更接近中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)實(shí)際排放情況[7]，隨后，該模型被大量應(yīng)用于相關(guān)的研究中[8～14]，是較為流行且可靠的研究工具。

在使用COPERT V模型前，需要收集本地化參數(shù)，用以描述機(jī)動(dòng)車(chē)在目標(biāo)區(qū)域運(yùn)行時(shí)機(jī)動(dòng)車(chē)內(nèi)外環(huán)境，準(zhǔn)確可靠的本地化參數(shù)對(duì)模型模擬的準(zhǔn)確性有益。模型利用本地化參數(shù)計(jì)算各車(chē)型各污染物的排放因子，再引入機(jī)動(dòng)車(chē)保有量和車(chē)年均行駛里程等參數(shù)，可計(jì)算出機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放量。COPERT V模型運(yùn)行所需的關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及其來(lái)源如表1所示。

表1 COPERT V模型輸入數(shù)據(jù)及其來(lái)源Tab.1 Indexes and sources of input data for COPERT V model

2 結(jié)果與討論

2.1 2019年道路移動(dòng)源排放總量

2019年，四川省盆地區(qū)域道路移動(dòng)源排放的NOX、CO、NH3、SO2、PM2.5、PM10、VOCs分別為20.7、28.6、0.4、0.04、1.0、1.4和5.5萬(wàn)t。根據(jù)李媛[5]等的研究，2017年四川省全省道路移動(dòng)源排放的NOX、CO、NH3、SO2、PM2.5、PM10分別為27.6、70.7、0.6、0.03、0.8、0.9萬(wàn)t[5]。雖然我們的研究區(qū)域未包含阿壩州、甘孜州、涼山州和攀枝花，但考慮這些盆地外區(qū)域的機(jī)動(dòng)車(chē)保有量和客貨運(yùn)需求量相對(duì)較低，仍可與李媛[5]等的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析。相較而言，NOX和NH3的排放都有比較明顯的下降，而SO2、PM2.5和PM10則有一定程度上升。NOX和NH3排放下降一部分來(lái)自于計(jì)算區(qū)域差異造成的排放低估，而機(jī)動(dòng)車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)的提高應(yīng)該是這一趨勢(shì)的主要原因。相反的，SO2、PM2.5和PM10的排放呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)榻陙?lái)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量迅猛增加，且機(jī)動(dòng)車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)提升對(duì)PM2.5和PM10的排放減少貢獻(xiàn)不大(PM排放主要為柴油車(chē)，而柴油車(chē)PM國(guó)Ⅳ、國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)的排放限值完全相同)。

如圖2和表2所示，排放的城市分布特征明顯，分污染物來(lái)看，研究區(qū)域內(nèi)的地級(jí)市可以分為三檔。對(duì)于所有污染物，成都市的排放量都劃歸為第一檔，NOX、CO、NH3、SO2、PM2.5、PM10、VOCs的排放量分別為4.3、10.0、0.1、0.01、0.2、0.4和1.6萬(wàn)t，分別占研究區(qū)域排放總量的20.5%、34.9%、35.2%、24.6%、26.2%、29.8%和32.5%。

PM2.5和PM10的排放中，達(dá)州、德陽(yáng)、樂(lè)山、瀘州、綿陽(yáng)、南充為第二檔，排放量分別在0.06 ～ 0.08萬(wàn)t和0.08 ～ 0.1萬(wàn)t之間；其他城市為第三檔，排放量分別在0.02 ～ 0.04萬(wàn)t和0.03 ～ 0.06萬(wàn)t之間。NOX排放的第二檔包括瀘州、達(dá)州、樂(lè)山和南充，排放量分別為1.9、1.8、1.6和1.5萬(wàn)t；其他城市為第四檔，排放量在0.4 ～ 1.2萬(wàn)t之間。CO排放的第二檔為綿陽(yáng)、德陽(yáng)和南充，排放量分別為2.1、2.0和1.8萬(wàn)t；其他城市為第三檔，排放量在0.5 ～ 1.5萬(wàn)t之間。各城市NH3排放量中，德陽(yáng)、瀘州、綿陽(yáng)和南充可歸為第二檔，排放量在0.02 ～ 0.03萬(wàn)t之間；其他城市為第三檔，排放量在0.008 ～ 0.02萬(wàn)t之間。VOCs和SO2排放量的城市分布特征類(lèi)似，達(dá)州、德陽(yáng)、樂(lè)山、瀘州、綿陽(yáng)和南充為第二檔，排放量分別在0.2 ～ 0.4萬(wàn)t和22.7 ～ 31.9t之間；其他城市為第三檔，排放量分別在0.1 ～ 0.2萬(wàn)t和8.6 ～ 17.6t之間。

圖2 四川省盆地區(qū)域2019道路移動(dòng)源排放空間分布Fig.2 Spatial distribution of on road vehicle emission in the basin area of Sichuan in 2019

表2 四川省盆地區(qū)域2019年道路移動(dòng)源排放空間分布Tab.2 Spatial distribution of on-road vehicle emission in the basin area of Sichuan in 2019 (t)

綜合來(lái)看，研究區(qū)域內(nèi)除成都外，達(dá)州、德陽(yáng)、樂(lè)山、瀘州、綿陽(yáng)、南充的道路移動(dòng)源排放也較高，其他城市相對(duì)較低。

2.2 分車(chē)型排放總量

本研究中對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)主要分為7種車(chē)型，包括重型載貨車(chē)、中型載貨車(chē)、輕型載貨車(chē)、重型載客車(chē)、中型載客車(chē)、小型載客車(chē)和摩托車(chē)。如圖3所示，在所有城市中，NOX的排放量主要由重型載貨車(chē)貢獻(xiàn)，排放占比在65.3% ～ 79.3%之間。NH3、CO、VOCs和SO2的排放最大貢獻(xiàn)車(chē)型均為小型載客車(chē)，在成都市貢獻(xiàn)占比分別達(dá)到83.7%、88.2%、84.4%和82.6%，其他城市中這一比例最高分別達(dá)到79.7%、78.7%、71.4%和78.1%。對(duì)于大多數(shù)城市的道路移動(dòng)源VOCs排放而言，摩托車(chē)和重型載貨車(chē)是除小型載客車(chē)之外的主要貢獻(xiàn)源，最高排放占比分別為38.5%和29.7%。而NH3的排放中，部分城市的重型載客車(chē)排放占比較高，如內(nèi)江、瀘州和達(dá)州這一比例分別達(dá)到56.8%、38.7%和35.0%，可能因?yàn)樵谶@些城市客運(yùn)周轉(zhuǎn)路網(wǎng)發(fā)達(dá)，客運(yùn)需求教高且小型載客車(chē)保有量相對(duì)較低。

圖3 2019年四川省盆地區(qū)域各地級(jí)市道路移動(dòng)源排放量車(chē)型分布Fig.3 On-road vehicle emissions from different vehicle types in the basin area of Sichuan province in 2019

顆粒物排放的分車(chē)型貢獻(xiàn)在不同城市間的差異較大。就PM2.5的排放而言，在大部分城市主要來(lái)自于重型載貨車(chē)，最高占比達(dá)到59.8%。PM10排放的車(chē)型貢獻(xiàn)則更為復(fù)雜，在部分城市PM10排放中重型載貨車(chē)的貢獻(xiàn)占比教高，最高可達(dá)到55.1%。而在少數(shù)幾個(gè)城市，如成都、德陽(yáng)和廣安，小型載客車(chē)的PM10排放占比明顯高于其他車(chē)型，在52.9% ～ 59.1%之間。研究區(qū)域中的半數(shù)城市，包括巴中、眉山、南充、遂寧、宜賓、綿陽(yáng)、內(nèi)江和資陽(yáng)，重型載貨車(chē)與小型載客車(chē)的PM10排放占比相當(dāng)，均處于相對(duì)較高水平，分別在45.6% ～ 55.1%和30.1% ～ 59.1%之間變化。

除上述內(nèi)容所涉及的車(chē)型外，輕型載貨車(chē)和中型載貨車(chē)在研究區(qū)域內(nèi)所有城市的7種污染物排放中占比都較低，在0.61%～13.01%之間。而中型載客車(chē)的貢獻(xiàn)則更低，僅在0.29%～5.65%之間變化，主要是因?yàn)楦鞒鞘械闹行洼d客車(chē)保有量較少。

3 結(jié) 論

3.1 2019年，四川省盆地區(qū)域的17個(gè)地級(jí)市道路移動(dòng)源排放的NOX、CO、NH3、SO2、PM2.5、PM10、VOCs分別為20.7、28.6、0.4、0.04、1.0、1.4和5.5萬(wàn)t。

3.2 從空間分布來(lái)看，研究區(qū)域內(nèi)各地級(jí)市的道路移動(dòng)源污染物排放量可以分為三檔。成都市的排放量最高且遠(yuǎn)高于其他城市，劃歸為第一檔；達(dá)州、德陽(yáng)、樂(lè)山、瀘州、綿陽(yáng)、南充的道路移動(dòng)源排放也較高，劃歸為第二檔；其他城市的排放相對(duì)較低，劃歸為第三檔。

3.3 從車(chē)型分布來(lái)看，各城市小型載客車(chē)排放的NH3、CO、VOCs、SO2在道路移動(dòng)源排放中占最高比例，重型載貨車(chē)在NOX、PM2.5、PM10排放中占最高比例。

3.4 根據(jù)道路移動(dòng)源排放的空間分布特征，成都市的排放量遠(yuǎn)高于其他城市，建議優(yōu)先研究并實(shí)施符合成都市道路移動(dòng)源排放規(guī)律的道路移動(dòng)源排放控制措施。此外，川西平原地區(qū)的德陽(yáng)和德陽(yáng)、川東北地區(qū)的南充和達(dá)州、川南地區(qū)的樂(lè)山和瀘州等城市也是道路移動(dòng)源排放管控的重點(diǎn)。

3.5 根據(jù)排放的車(chē)型貢獻(xiàn)來(lái)看，小型載客車(chē)排放的管控會(huì)對(duì)NH3、CO、VOCs和SO2產(chǎn)生顯著影響，重型載貨車(chē)排放的管控會(huì)顯著影響PM2.5、PM10、NOX的排放，重型載客車(chē)排放的管控則會(huì)對(duì)NH3排放有一定影響。針對(duì)PM2.5和O3協(xié)同控制的需求，小型載客車(chē)和重型載貨車(chē)為四川省盆地區(qū)域的主要管控車(chē)型。