（环境工程专业论文）基于mobile62模型的西安市机动车综合排放因子研究.pdf

晒安建筑科技大学硕士论文 基于m o b i l e 6 2 模型的西安市机动车综合排放因子研究 专业：环境工程 硕士生：任小平 指导教师：张承中教授 摘要 运用美国环保总局u s e p a 开发的m o b i l e 6 2 移动源排放模型计算西安市机动车 综合排放因子，采用情景分析法对模型中5 个排放因子v o c 、n o x 、c o 、c 0 2 和p m 的影响因素进行敏感性分析，分析结果表明：不向的参数对排放因子影响程度不同，其 中，模型年的选取至关重要，其次登记分布、柴油车分率，年累积行驶里程，里程分布 对p m 、v o c 、n o x 和c o 的排放都有较大的影响，c 0 2 仅与燃油的经济性有关；其中 c 0 2 涉及2 个敏感性参数命令；p m 涉及7 个敏感性参数命令；n o x 涉及1 2 个敏感性 参数命令；v o c 涉及1 4 个敏感性参数命令；c o 涉及1 3 个敏感性参数命令：同时敏 感性分析结果表明：整个车队( a i lv e t ) 的综合排放因子的变化与轻型车汽油车( l d g v ) 有相同的发展趋势。 文中给出了敏感性命令参数清单和模型应用简化输入方案，并结合西安市实际情况 着重从环境参数、车队特征、活动强度、油品特征、技术政策、技术法规和控制措施等 7 个方面收集了西安市的机动车污染的相关资料，对模型部分输入参数进行修正，重新 定制了符合西安市的输入参数，输出了1 9 9 6 和2 0 0 5 年西安市机动车综合排放因子。结 果表明，从1 9 9 6 年到2 0 0 5 年，西安市的机动车综合排放因子v o c 、c o 、n o x 和p m 分别降低了2 8 、2 9 、1 5 和4 3 。但是从排放总量上看，污染物排放总量还是不断 的增加，除p m 增幅在4 1 外，其余的v o c 、c o 和n o x 每英里排放量增加幅度均超 过5 0 。 模拟值和西安市北路隧道试验实测值比较表明：n o x 模拟结果总体偏低，实测值 大约是模拟值两倍，而v o c 、c o 同西安市机动车相当。 目前如何发挥主体职能部门间的横向协作与联系，促进信息的共享和交流，是 m o b i l e 6 ，2 模型应用首先要解决的问题。最后本文在模型的框架下，构建了西安市机 动车污染管理框架，建议在该模型框架下尽快构建西安市机动车污染管理体系。 由于我国并没有建立符合我国实际国情的机动车综合排放因子计算模型，因而使用 u s e p a 开发的m o b l l e 6 2 模型进行综合排放因子的计算不失为一种好的途径。 关键词：m o b i l e 6 2 移动源排放模型，综合排放因子，机动车污染，西安市 西安建筑科技大学硕二i 论文 s t u d i e so nv e h i c l ee m i s s i o nf a c t o ri nx i a nc i t yu n d e r m o b ll e 6 2m o b i l es o u r c e e m i s s i o nf a c t o rm o d e l s p e c i a l t y ：e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g p o s t g r a d u a t e ：x i a o p i n gr e n s u p e r v i s o r ：p r o f c h e n g z h o n gz h a n g a b s t r a c t t h em o b i l e 6 2m o b i l es o u r c ee m i s s i o nf a c t o rm o d e ld e v e l o p e db yu s e p ai sa p p l y e d i nc a l c u l a t i n gv e h i c l ec o m p o s i t ee m i s s i o nf a c t o ro fx i a n ，s c e n a r i oa n a l y s i si su s e di nt e s t i n g i n p u tp a r a m e t e r s ss e n s i t i v i t yt h a ta f f e c t s5e m i s s i o n sf a c t o r sv o c ，n o x ，c o ，p ma n dc 0 2 s e n s i t i v i t ya n a l y s i ss h o w st h a t ：d i f f e r e n tp a r a m e t e rh a sd i f f e r e n ta f f e c t i o n ，f o r 5e m i s s i o n s f a c t o r s ，c h o o s i n g t h e p r o p e r c a l a n d a r y e a r i si nt h e l e a d i n gp l a c e ；r e g i s t r a t i o n d i s t r i b u t i o n ，d i s e a lf r a c t i o n s ，m i l e a g ea c c u m u l a t i o n ，v m tf r a c t i o ne t c a r ei nt h en e x tp l a c e ， c 0 2o n l yi sa f f e c t e db yv e h i c l ef u e le c o n o m yd a t a s ；2c o m m a n d s ，7 c o m m a n d s ，1 2 c o m m a n d s ，1 3c o m m a n d sa n d1 4c o m m a n d sa r es e n s i t i v et oc 0 2 ，p m ，n o x ，c oa n dv o c ， r e s p e c t i v e l y t h e r ei sa no b v i o u sr u l et h a tt h ec h a n g i n gt r e n d sb e t w e e nl d g v sa n da l lf l e e t a r ei d e n t i a l m e a n w h i l et h es e n s i t i v ep a r a m e t e r st a b l ea n das i m p l ei n p u tc o m m a n d sd o c u m e n ta r e g i v e n ，a c c o r d i n gt ot h el o c a lv e h i c l ec h a r a c t e r i s t i co f x i a n ，s e v e nk i n d so f d a t a st h a te x t e r n a l c o n d i t i o nc o m m a n d s ，v e h i c l ef l e e tc h a r a c t e r i s t i cc o m m a n d s ，a c t i v i t yc o m m a n d s ，s t a t e p r o g r a m s ，f u e lc o m m a n d sa l t e r n a t i v ee m i s s i o nr e g u l a t i o n sa n dc o n t r o lm e a s u r e sa r ec o l l e c t e d a f l e r s o m ep a r t so fv a l u ea n dd a t a sa r er e v i s e d ，t h ev e h i c l ec o m p o s i t ee m m i s i o nf a c t o ri n19 9 6 a n d2 0 0 5a r eo u t p u t e d ，i ts h o w st h a t ：t h ev o c ，c o ，n o xa n dp md e c r e a s e d2 8 ，2 9 ，15 a n d4 3 ，r e s p e c t i v e l y ，f r o m19 9 6t o2 0 0 5 o nt h ec o n t r a r y ，t h et o t a le m i s s i o n sa r ei n c r e a s e d ， e x c e p tp m i n c r e a s e da b o u t41 ，v o c ，c oa n dn o xa r ea l li n c r e a s e dm o r et h a n5 0 t h ec o m p a r eb e t w e e nr o a dr u n n e lt e s t i n ga n dt h es i m u l a n to u t p u t ss h o w ：t h ev a l u e so f v o c ，c of r o mt h er o a dt u n n e lt e s t i n ga n dt h em o d e lo u t p u ta r es i m i l a r i t y , t h ev a l u eo f n o x f r o mt h em o d e la r ea l m o s taf a c t o ro f 2o f t h et e s t i n gd a t a s f l o wt oc o r r e s p o n dt h er e l a t i o n s h i pa m o n gt h ed i f f e r e n tg o v e r n m e n t a ld e p a r t m e n ta n d p r o m p et h ed a t a ss h a r e m e n ta n dc o r m n u n i a t i o ni st h ef i r s tp r o b l o mt h a ts h o u l db es o l v e di n i i 西安建筑科技大学硕士沦文 a p p l y i n gt h em o b i l e 62m o d e ll a s tt h ep a p a rg i v e sam a n a g e m e n ts k e t c hi no r d e rt o m a n a g ev e h i c l ep o l l u t i o n ，a n ds u g g e s t st h a tc r e a t i n gt h ev e h i c l em a n a g e m e n ts y s t e mu n d e r t h ef l a m ea ss o o na sp o s s i b l e t h e r ei sn om o d e lt oc a c u l a t et h ee m i s s i o nf a c t o rf r o mt h ev e h i c l es o u r c ei nc h i n a ，s o u s i n gt h eu s e p ad e v e l o p e dm o b i l e 62m o d e li sag o o dw a yt oc a c u l a t et h ev e h i c l e c o m p o s i t ee m m i s i o nf a c t o r k e yw o r d s ： m o b i l e 6 2m o b i l es o u r c ee m i s s i o nf a c t o rm o d e l ，c o m p o s i t ee m i s s i o n f a c t o r , v e h i c l ep o l l u t i o n ，x i a nc i t y 声明 本人郑重声明我所里交的论文魁我个人在导师拯导f 进彳亍的研究：i ：作及敬得 静研究戒槊。尽筏羼知，豫了文中翳鄹搬 蔓标往秘致凑懿地方终，论文中币包含 其他入已经发表或撰写过的研究戒暴，也不包含本人或其他a 在其它罄位毫申请 学位或为蕻他用途使崩过的成果。与我“弼工作的同志对本研究所做的所有贡献 均已在论文中徽了明确的说秘并表示了教辫。 申请攀伍论文与资料蓑有不变之处，本人最摆一切鞠关羹任。 论文作者签名： 嘲 蠢期：妇6 、晦、t 弓 关予论文使黯授权媳说嗡 本入完全了解圜蜜建筑科技大学有关保留、使用学位论文臼 】援定r 即：学校 有较保罄送交埝文的复印捧，兜诲论文棱套阕秘繁潼；学校露以公毒论文的全部 内容和部分内容，可以豫用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 僳密的论文在论文解密质应遵守此规定) 往：请将此页附在论文旨页。 导师箍名：；务溥卞 订弼：疯、镰、； kpl o ， 小 名签瞢作文沦 西安建筑科技大学硕二l 二论文 1 1 课题背景及研究意义 1 1 1 课题背景 l绪论 伴随着我国城市化和现代化进程的加快，我国机动车数量迅速增长，人们在享受机 动车带来的便捷和效益的同时，也在承受机动车尾气对环境的污染和对人体健康带来的 危害。 人类每分每秒都在呼吸着空气，人体每分钟呼吸1 6 2 2 次，每次吸入的空气量约 为o 4 l ，计算可知，一个人每天需吸入量为9 2 1 6 1 2 6 7 2 l ，约1 5 k g ，其份量大大超过 对食物和水的需求量。根据一份公众调查，城市中人们每天在户外滞留时间见表1 1 ， 从表中可以看出，人们在户外活动的时间还是比较的多，即使在排放达标的情况下，人 体的吸入量也是相当可观的，形成总量污染，严重危害人体健康，影响人们的日常生活。 表1 1 户外活动时间( 年平均) ! 二! ! 一 3 6240 7 上生一 ! ! ：坐 兰三：垡 注：r e g i o no f w a t e r l o o ：p u b l i cs u r v e y ( 2 0 0 3 ) 世界卫生组织在关于自然环境恶化的令人不安的总结中指出i l l , 机动车交通 污染已经成为大气污染的罪魁祸首，在一些发达国家，汽车排放的污染物已经占大气总 污染物的3 0 - - 6 0 。 一氧化碳( c o ) 眈是汽车排放物中含量较高的一种。汽车排放c o 的贡献量约占 城市空气中c o 排放量的7 5 ，个别城市更高。据我国1 9 8 9 年对1 1 城市( 清洁区) 调 查统计，c o 浓度日均值在0 8 6 8 2m e c n a 3 之间，有4 城市日均值在4 - - 8m g m 3 之问 ( 已超标) 。 c o 进入人体血液后，产生碳氧血红蛋白( c o h b ) ，降低血液输氧能力。对人体 心血管和神经系统构成危害。这种危害与c o 的浓度和人体暴露在c o 的时间有关，在 公路建设项目环评c p 将c o 作为首选评价因子。 氮氧化物( n o x ) 也是汽车的主要排放物。城市空气中的n o x 由车辆排放的约占 5 0 以上。全国监测n o x 浓度的年日均值的混合平均值为0 0 4 6 m g m 3 ，实测表明公路 两侧明显高于此值。 西安建筑科技大学硕二e 论文 汽车排放的n o x 中有9 5 以j 2 4 jn o 与空气接触后，很快氧化成n 0 2 ，n 0 2 对人 体和动物的呼吸系统具有很强的毒性。研究还发现，n 0 2 和s 0 2 的协同作用可对一些植 物造成严重影响。 ：晷= 浮颗粒物分为总悬浮颗粒物( t s p ，空气动力学当量直径5 1 0 0 9 m ) 和可吸入颗 粒物( p m o ，空气动力学直径5 1 0 p _ m ，是t s p 的一部分) 。监测结果表明，我国有6 5 的城市t s p 最高曰均浓度值接近o 6 5m g m 3 ，是空气环境质量标准二级标准平均 浓度o 3 0 m g m 3 的2 1 4 倍。 t s p 中的p m l o 有很大一部分来自车辆，特别是柴油车的排放物。车辆排放的p m l o 中，含有铅的卤化物、有机碳和硫化合物。 t s p 浓度超过0 1m g m 3 时，造成大气能见度下降和到达地面的辐射能减少。p m i o 如进入人体呼吸系统，对呼吸道和肺部产生严重影响。 对人体健康有危害作用的光化学烟雾，是由大气中的碳氢化合物( h c ) 、n o x 和 氧化剂的共同作用所产生，而这三者之间存在一定的相关关系。了解非甲烷总烃的浓度 可判别光化学烟雾产生的可能性。光化学烟雾对健康的危害主要表现为刺激眼睛，引起 红眼病；刺激鼻、咽喉、气管和肺部，引起慢性呼吸系统疾病。光化学烟雾能使树木枯 死，农作物大量减产；能降低大气的能见度，妨碍交通。 表1 2 给出了机动车尾气中常见的污染物及其对人体的主要危害。 表1 2 机动车尾气中主要污染物及其主要危害0 1 一氧化碳 阻止血红蛋白向人体组织输送氧气，使体内缺氧，麻痹中枢神经系统长期处于低浓度污染状态 ( c o ) 可忠动脉硬化、脑溢血和末梢神经炎等疾病，对胎儿和幼儿的生长发育有很大的影响 i 篙 温室气体，对气候变化有影响 鼍繁挈翥耥戮喜荔曩鍪譬薹麓鬻淼糕等喜毳羹差篇嚣燃? 鐾嚣 瞬时即可使人群窒息 机动车污染控制历史实际上是排放标准日趋严格的历程。为了减少机动车排放出来 的尾气的污染，世界各大汽车制造商也想出了很多办法来控制机动车尾气的排放，控制 措施大致可分为两类：源头控制和尾气治理措施。表l _ 3 给出了机动车排放控制的基本 方法，表1 4 给出了美国机动车污染控制技术宏观进程。 西安建筑科技大学硕士论文 表1 3 汽车排放控制的基本方法o 1 9 6 0 1 9 6 3 加装了曲轴箱强制通风系统( p v c ) 9 6 3 - - 1 9 6 8 轰蔫落制燃烧系统汜鹳埔低空燃比安装空气喷射反应器系统m 促进废气中的“咖 9 6 8 1 9 7 3 安装变速箱控制火花系统( t c s ) 以延迟点火时间 9 7 3 1 9 7 8 安装废气再循环系统( e g r ) 以降低燃烧室温度，控制n o x 排放，安装活性炭罐控制燃油挥发 在实际的汽车排放控制措施中，都是源头控制和尾气治理并用的。这些技术的应 用，大大的减少了机动车尾气的排放。但是，要从根本上解决机动车污染，必须调整机 动车的燃料结构，开发零排放车型，或者使用清洁能源，如天然气、电能和太阳能等。 一个良好的机动车污染控制管理体系，也能切实有效的控制机动车排气污染，经 过多年的研究和实践，美国、日本和欧洲己形成较完善的汽车污染控制体系，建立了一 系列完整的技术与管理相配套的制度。此外，欧美国家也十分重视包括道路建设以增加 交通容量，建设地铁、轻轨等以改变交通方式，以及实行公交优先，交叉路口渠化、停 车限制等，以加强已有道路有效使用的综合交通工程措施，从而实现机动车尾气减排目 的。 美国的w a l s hm p 撰文就1 9 9 6 的现状和存在问题，对世界主要的机动车污染控制 进行了评述，其总结归纳出了7 个具有创新意义的方案代表了当今发展机动车污染控制 的发展趋势。 ( 1 ) 美国加州低排放机动车方案； ( 2 ) 瑞典的燃料分级收税系统： ( 3 ) 欧共体的分步骤管理法； 西安建筑科技大学硕： = 论文 ( 4 ) 中国台湾省的摩托车控管战略； ( 5 ) 加拿大的i m ( i n s p e c t i o n m a i n t e n a n c e ) 计划： ( 6 ) 新加坡交通管理法： ( 7 ) 德国采用税收手段促进使用清洁车辆。 这些方案为我国机动车污染治理提供了很好的思路，也为我国构建科学高效的机动 车污染排放控制体系提供了借鉴。 我国的大气污染十分的严重，传统的s 0 2 和t s p 污染一直没有得到有效控制，虽 然在全国大范围上大气污染仍以“煤烟型污染”为主，但是在快速城市化进程中，我国 些大城市的机动车污染日趋严重，已形成煤烟和机动车尾气复合型污染发展趋势。 目前，我国虽然尚没有全国机动车污染排放的基础数据，但是国内几个城市如北 京、上海、广州等城市都围绕着机动车尾气开展了一定的工作，也取得了不少的研究成 果，表1 5 显示了近年来国内一些城市的研究结果。 表1 5国内城市近年来机动车污染分担率表 注：北京的数据作者对全市和城区的分担率进行了平均处理。 从表1 5 中可以看出，机动车排放引起的污染物对空气的污染的分担率已经占到了 相当高的份额，中国正在逐步进入机动车污染时代。 如果没有科学高效的机动车污染排放管理体系，机动车的污染排放还将持续快速 地增加，这将会成为城市机动车发展战略必须面对的严峻挑战。 西安是世界著名的历史古城，是我国西部地区重要的经济、科技，教育和文化中心。 随着我国改革开放的进一步深入，w t o 的加入和西部大开发战略的落实，西安市的经 济已进入到了一个高速发展时期，作为经济发展动脉的城市交通能力也有了长足的发 展。 西安建筑科技大学硕二l 论文 统计数字表明，“十五”计划期问，西安市机动车的保有量以每年1 27 的速度迅速 增长。根据2 0 0 0 年至2 0 0 4 年的调查统计，截止2 0 0 4 年底，西安市市机动车保有量已 达到3 7 万辆，如果加上郊区县将超过5 0 万辆。机动车总保有量呈直线增长趋势，增长 幅度为每年3 4 万辆，其中以小型汽车增长幅度最大。从车型构成上看，小型汽车占 到了总保有量的5 2 4 ，其后依次为摩托车、大型汽车，出租车和公交车。目前在西安 市小型车与摩托车已经成为城市中主要的车型。据估计，2 0 1 0 和2 0 1 5 年西安市机动车 的保有量将分别达到5 0 和9 0 万辆。 目前，西安市机动车燃料以汽油、柴油为主，经调查统计，2 0 0 4 年西安市车用汽 油约占目前机动车可使用燃料的5 1 ，柴油占4 0 ，压缩天然气约占8 9 9 9 1 ，电能 占o 0 0 0 9 ，清洁能源所占比例较低，汽油和柴油仍然占主要份额。 西安市城市道路建设水平较低，路网支路多，支路密度已经达到规范推荐之标准， 但是次干路和快速路不足，路网等级结构不合理。城市道路中快速路，主干道和次干道 路比例偏低，整体性能差，使城市道路的“通达”性能受到严重制约。 根据西安市环境监测站2 0 0 2 年7 月1 6 日1 8 日对西安市三条典型街道东大街， 北大街和南二环连续三日监测“”，结果表明，道路中心c o 超标率依次为8 3 3 、7 2 2 和6 1 1 。道路中心n 0 2 超标率依次为5 0 0 、2 2 2 和1 67 。在早晚上下班车流 强度高峰时，典型街道路中心c o 最高值为5 1 6 2 5r n g m 3 ，超过国家二级标准4 1 6 倍； n 0 2 路中心最高值为o 7 3 2m g m 3 ，超过国家二级标准20 5 倍。 由此可见，交通污染已经给西安城市大气质量带来了较大的影响，从调研的结果来 看，机动车也必须实行总量控制，除非新增加的车辆为低排放或者零排放汽车，否则从 目前的发展速度看，机动车如此高的增长速度，不加节制的发展，必将造成交通堵塞， 环境污染。即使在各个单车排放达标的情况下也会形成总量污染。况且机动车带来的不 仅仅是尾气污染，还有噪声，固体废弃物( 报废汽车的处理) ，交通安全等等社会问题。 如何利用法律手段、科学方法、长期有效规划来综合防治西安城市交通污染加剧己刻不 容缓，由此相关的基础研究也必须开展起来。 1 1 2 研究目的和意义 本文是建立在西安市政协2 0 0 5 年重点提案报告西安市机动车污染发展趋势及控 制对策专题调研报告的基础上，将模型结合西安市实际情况进行的本土化尝试。旨在 根据城市路网结构、车型比例、里程分布，机动车活动强度、油品使用等等信息，对 m o b i l e 6 2 模型进行本土化应用研究，计算西安市机动车综合排放因子，为西安市机 动车污染治理和机动车尾气排放的浓度预测提供基础数据。同时也应该看到西安市在机 动车污染控制管理方面还是比较的薄弱，本文最后在该模型框架下，借鉴目前国内外成 西安建筑科技大学硕士论文 功管理经验，初步构建了西安市机动车污染管理框架，希望为政府有关部门制定道路交 通污染管理制度、合理制定城市规划和建设管理决策提供理沦依据。 1 2 国内外研究现状 在确定机动车排放因子研究领域，国内外主要采用台架测试、实际工况测试、隧道 试验、模型预测等方法。本文采用m o b i l e 6 2 模型来输出西安市机动车综合排放因子， 因为m o b i l e 模型经过2 0 多年发展已经成为全球应用最广泛的机动车排放因子计算模 型，同时基于m o b i l e 模型的城市机动车排放因子模拟计算己在我国北京、天津，南 京和广州等城市开展研究和实践。下面对各种方法做一简单介绍，重点介绍m o b i l e 6 2 模型。 1 2 1 台架测试法7 1 该方法是在试验室采用国家标准的工况测试规程，用常见车种，车型的在用车在底 盘测功机上模拟道路行驶工况( 加速、减速，匀速和怠速) 进行排放测试而得到各车型的 平均排放因子。轻型车的测试规程等同于欧洲十五工况法，重型汽油发动机的测试规程 等同于美国九工况法。用台架测试法测试得到的排放因子能反映出我国实际使用中的机 动车的平均排放水平，而且其测试结果是机动车综合排放因子模式计算重要的基本输入 参数。 1 2 2 实际行驶工况测试法“7 实际行驶工况测试法确定排放因子的步骤：行车调查一行驶工况解析一确定典型行 驶工况一台架模拟实际工况曲线一得出排放因子。行车调查就是在选定行车道路后，汽 车按常规方式随该道路的车流行驶，在行驶过程中，每隔o 5 s 自动测定一次速度并记 录平【i 储存在记忆卡中；行驶工况解析包括数据转换、1 5 - 2 0 m i n 单位的区问数据制作， 区问数据特性值的计算和代表行驶工况候选数据的抽取等几个步骤；经解析后得到实际 行驶工况图，就可以将实际工况曲线数据输入到底盘测功工况的计算机控制系统中，使 道路工况曲线再现在底盘测功机上。此方法和台架测试法都是在底盘测功机上完成测 试，不同之处在于工况曲线不一样，前者采用实际行驶工况曲线，后者采用e c e l 5 工 况曲线：而且前者的工况数远多于后者：在工况特征上，两者除等速比例外，怠速，加 速和减速比例相差较大。 1 2 3 公路隧道法”7 1 公路隧道法是在交通隧道内，通过监测过往隧道的机动车排入隧道内的污染物浓度 分布和隧道内风速等环境和气象要素，再通过计算，得出在一定机动车组成和流量下污 染物的排放因子。其方法的基本原理是扣除隧道外本底的影响，而隧道内除了机动车行 硒安建筑科技大学硕士论文 驶所造成的污染外又没有其他的污染源的情况下，将隧道看成一个理想的圆柱状活塞， 在一定时问内活塞进出的污染物浓度差与通风量的乘积等于通过隧道的机动车污染物 的总排放质量。利用此方法得出的机动车污染物排放因子代表车流在真实道路和真实行 驶状态下污染物的整体排放水平，具有很强的实际应用价值，因此2 0 世纪8 0 年代以来 这种方法被发达国家广泛采用。 邓顺熙、曹申存“肋等人在西安城市交通隧道对通过隧道的汽车排气形成的污染物 浓度、隧道内风速、过往隧道的交通量进行采样、观测和统计，根据实测数据用大气扩 散方程求得了混合交通下西安城市主干道机动车c o 、h c 和n o x 综合排放因子。 王伯光，张远航等“9 等人在广州市珠江隧道也进行了观测，获得了当时的机动车 排放因子。 1 2 4 模型预测法b 印 目前用来计算机动车排放因子的模型主要有欧洲共同体的c o p e r t 模型，美国加 州空气资源局c a r b ( c a l i f o r n i a a i rr e s o u r c eb o a r d ) 的e m f a c ( 最新版本e m f a c 2 0 0 2 ， 分1 4 种车型，基本排放因子来源于联邦测试步骤f t p ( f e d e r a lt e s tp r o c e d u r e s ) 和联合测 试循环u n i f i e dc y c l e ( l a 9 2c y c l e ) ，可模拟1 9 7 0 - - 2 0 4 0 年问的排放因子) 模型，美国环 保局u s e p a ( u n i t e ds t a t e se n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na g e n c y ) 的m o b i l e ( 最新版本 m o b i l e 6 2 ，分2 8 种车型，基本排放因子来源于联邦测试步骤f t p ( f e d e r a lt e s t p r o c e d u r e s ) 和补充的联邦测试步骤s f t p ( s u p p l e m e n t a lf e d e r a lt e s tp r o c e d u r e s ) ，可模 拟1 9 5 2 - - 2 0 5 0 年间的排放因子) 系列模型。 目前世界上应用最广泛的计算排放因子的模型是u s e p a 的m o b i l e 系列模型， 该模型最早发布于1 9 7 8 年，模型源代码用f o r t r a n 语言编写，用1 0 9 个命令来控制输入 和输出，其中除了控制文件输入输出的命令外，控制综合排放因子的命令多达8 0 余个。 经过2 0 余年( 1 9 7 8 - - 2 0 0 2 ) 的发展，1 0 余次的修订，m o b i l e 已经发展到m o b i l e 6 2 版本。其模型的计算方法越来越完善。要使用好该模型，必须搞清楚该模型中各个命令、 参数的含义，对各个排放因子影响的敏感程度，为模型的修正和本土化应用做好准备。 m o b i l e 系列模型主要用于评估当前和将来机动车排放因子，m o b i l e 6 2 模型的 计算思路是：首先测试单车的基本排放因子b e r ( b a s ee m i s s i o nr a t e ) ，基本排放因子 来源于联邦测试步骤f t p 和补充的联邦测试步骤s f t p ，采用s f t p 的目的是修正司机 开车行为，快速的车速波动，空调使用等情况。基本排放因子在特定的温度，燃油蒸汽 压，一定的劣化率及特定的测试流程下展开，在基本排放因子的基础上根据实际条件下 各影响因素同标准工况下的差别对基本排放因子进行修正，最终得到实际运行状况下的 排放因子。由于模型考虑了环境参数、车队特征、活动强度、油品、国家的政策、国家 的法律、法规和控制措施等多方面的影响因素，因此它的结果具有比较好的代表性，和 西安建筑科技大学硕士论文 实际的测量结果比较的接近；同时由于其良好的可移楷陛，在全世界得到了广泛的应用。 u s e p a 使用m o b i l e 来评估高速公路上移动源排放控制策略，地区规划部门用来制定 排放清单和控制策略以及交通规划，学者使用它来研究环境影响状况。 图1 1 给出了m o b i l e 6 ，2 模型的整个修正过程示意。 影响因子2 影响日子3 图1 1m o b i l e 6 2 模型修正过程示意图 m o b i l e 系列模型的发展历史如表1 6 所示 表1 6m o b i l e 机动车排放因子模型的发展历史 发布日期版本备注 针对公路机动车排放因子的第一个模型，可以计算1 9 7 0 一1 9 9 9 年问的6 种车型的h c 、 1 9 7 8m o b i l e l c o 、n o x 的排放困予。 1 9 8 lm o b i l e 2给用户提供了输入选择控制，更新了里程的数据。 更新数据，增加了损害和抗损害计划效益；对非排气管排放的在用排放因子的估算是 1 9 8 4m o b i l e 3 通过雷氏蒸汽压( r v p ) 测得的“实际”燃料挥发性进行校正。 增加了运行损失，作为以汽油为动力的机动车的直接排放源：对废气排放速率的燃 1 9 8 9m o b i l e 4 料挥发性( r v p ) 影响进行模型化，第一次将运行产生的挥发性排放引入模型。 增加了许多特征参数如加氧汽油对排放的影响、停车挥发排放、t i e r l 及c o l dc o 标 1 9 9 lm o b i l e 4 l准对排放的影响，允许用户控制更多影响排放因子水平的因素，包括更多的l f m 制 度设计等。 用新的在用车数据更新，包括以新的基本排放速率为基础的方程，方程是通过州履行 i m 2 4 0 测试程序测得的大量数据得来的：包括新的蒸发排放测试程序( 使用中非废气 1 9 9 3 m o b i l e 5 排放水平的影响) ；加州法规以后，包括了低排放机动车( l e v ) 程序模式；在交通 范围以外，对应用于模型排放因子的速度校正进行修正。 1 9 9 3m o 瑚l e 5 a在m o b i l e 5 以后大约4 个月就颁布了咀修正在某些特定工况下一些小错误。 m o b i l e 5 和m o b i l e 5 a 颁布后，更新了新法规颁布所产生的影响。恢复怠速排放 1 9 9 6m o m l e 5 b因予计算并扩大计算年份范围，能够计算2 0 2 0 - - 2 0 5 0 年排放因子。提高了i m 制度 模型化弹性，校正逐步实行i m 制度第一个周期后排放效益。 同时考虑机机动车的工况和司机的行为，将机动车的分类扩展到2 8 种，增加了新的 2 0 0 lm o b l l e 6法规如2 0 0 7 年柴油车标准所产生的影响，油品参数、机动车测试参数、环境参数均 有增加。 增加了p m 排放因子的计算( 基于u s e p a 的p a r t 5 ( 为最新的机动车颗粒物排放模 2 0 0 2m o b i l e 61 型版本) ) ，引入了相应的控制命令；同时也增加了c 0 2 排放因子的计算。 2 0 0 2 m o 刚l e 62增加了 t a p s 排放因子的计算，它是迄今为止“晟晚官方颁布”的排放因子模型版本。 每次修订都对数据进行了更新，都反映了对新收集的数据的分析，反映了发动机 砥安建筑科技大学硕二i = 论文 和新的控制技术的应用，新的排放法规，排放标准，测试方法的变化以及人们对在用车 排放水平影响因素的新认识。 m o b i l e 6 2 模型可以用来计算1 9 5 2 - - 2 0 5 0 年间的机动车排放因子。模型涉及2 8 种车型( 汽油车1 3 种、柴油车1 1 种、公交车3 种和摩托车1 种，详见表1 7 ) ，2 5 个 模型年，1 4 个速度区间。并提出1 0 种排放类型，其中消耗型排放( e x h a u s te m i s s i o n s ) 包括2 种排放类型( 冷起动；热起动、空转排放、稳定行驶下的排放) ，非消耗型排放 ( n o n - - e x h a u s t ( e v a p o r a t i v e ) e m i s s i o n s ) 6 种( 挥发性热起动排放、每日挥发排放、 停车排放如泄漏、行驶挥发排放、加油排放、鹤管挥发排放) ，同时还有2 项刹车片磨 损、轮胎磨损引起的p m 排放：还涉及5 种道路类型( 高速公路、主干道、城市支路、 弯曲的坡道、非前四种类型道路) ，1 9 种污染物：h c ( t h c 、n m h c 、v o c 、t o g 、 n m o g ) 、c o 、c 0 2 、n o x 、硫酸盐、有机碳o c 、元素碳e c 、g a s p m 、铅p b 、s o 。 n h 3 、刹车片磨损引起的p m 、轮胎磨损引起的p m 、苯、甲基叔丁基醚、13 一丁二烯、 甲醛、乙醛和丙烯醛。 表1 7 给出了2 8 种机动车的详细分类。 表1 7m o b e l e 6 2 的机动车分类“1 一旦釜薹燮!竺竺翌竺竺! 竺竺墨；邀 l d g v 轻型汽油车( 小客车) ldgv 7h d d v 2 b重型柴油车2 b8 5 0 1 1 0 0 0 0 + 8h d d v 3重型柴油车3l0 0 0 1 】4 0 0 0 1 9h d d v 4重型柴油车41 4 0 0 1 1 6 0 0 0 + 一旦婴竖墨豢蒸一幽业里一hdd2 ih d d v 661 9 5 0 1 - - 2 6 0 0 0 v 重型柴油车 + “ 2 2h d d v 7重型柴油车72 6 0 0 1 - - 3 3 0 0 0 + 这些分类不同于当地机动车登记系统，也不同于联邦高速公路委员会的高速公路监 西安建筑科技大学硕：f ：沦文 测系统酐j s j l 动车里程分布中的机动车分类方法，nj i u f l 诸如此类的机动车分类数据时， 应该加以注意。 表1 8 给出了m o b i l e 6 2 模型和国内发布的几种机动车排放因子计算方法的比 较。 表1 8 m o b i l e 6 2 模型和国内发布的机动车排放因子比较 序号排放因子计算方法来源 方法特点 m o b i l e 模型，最新版本分2 8 中车型，可计算1 9 5 2 - - 2 0 5 0 年间的机动车综合排放因子，考 m o b i l e 6 2 虑因素众多，如油品、气象条件、车况、法律法规、控制措施等 公路建设项目环境影响评分大、中、小三种车型，给出了5 0 、6 0 、7 0 、8 0 、9 0 和i o o k m h 价规范j t j 0 0 5 9 6 下的c o 、t h c 、n o x 的排放因子，相关影响因素未指明 ，城市机动车排放空气污染分2 4 种车型，3 个阶段给出了在用机动车综合排放因子，相关影响 3 测算方法h j f l 1 8 0 2 0 0 5 因素未指明 从表1 8 可以看出，模型考虑的因素更加的全面，更符合实际的情况。同时该模型 有诸多的优点，主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 应用产品生命周期评价方法( l c a ) ，考虑一辆车从第一次上路到退出公路整 个2 5 年寿命的尾气排放周期。 ( 2 ) 修正参数涉及环境参数( 季节变化、湿度、温度、大气压、纬度，云量和太 阳的起落时间) ，车队特征( 车龄分布、柴油车分率，里程分布( 按车龄、道路类型、 车型，时间和速度) ) 、活动强度( 起动次数日，j 、时、平均速度) ；油品( 汽油、柴油 的含硫量、雷氏蒸汽压、汽油中的苯、烯烃含量、燃油的经济性，2 0 0 、3 0 0 f 时汽油 的挥发性和特种汽油的比例) ；国家的政策( i m 制度，柴油车相关技术政策) ；国家的 法律、法规、控制措施等，基本上囊括了所有影响排放因子的因素，修正后比较接近实 际工况。 ( 3 ) m o b l l e 6 2 在考虑机动车排放因子的时候，是一个从整体到个体的过程， 而不是从个体到整体的过程，考虑的是车队( 一个城市的机动车排放呈现群体特征) ， 不是单车( 个体特征，不具备群体的诸多特征，如车龄分布、里程分布等) 。 ( 4 ) 很容易修改默认的数据或者数据文件并引入当地的数据。但是修正的同时必 须搞清楚每个输入参数的内涵及其对排放因子的影响大小。 ( 5 ) 突出了排放因子的时效性，目前国内发布的一些规范中及排放因子相关的研 究中，往往忽视这个问题。 ( 6 ) 模型接口多，很容易希j 其它空气质量模式衔接，适合成果的应用。例如颗粒 物排放模型p a r t 5 就被引入m o b l l e 6 ，同时m o b i l e 6 也被引入s m o k e ( s p a r s e 西安建筑科技大学硕：仁论文 m a t r i xo p e r a t o rk e r n e le m i s s i o n s ) s y s t e m ，而s m o k es y s t e m 又是c m a q ( c o m m u n i t y m u l t i s c a l ea i rq u a l i t y ) 自 j - - 部分等等。 由于该模型的诸多优点，因此m o b i l e 系列模型在国内外得到了广泛的应用。 m o b i l e 模型在国外的应用： s a j a ls p o k h a r e le ta l ”0 1 基于遥感技术r s m ( r e m o t es e n s i n gm e a s u r e m e n t s ) 计算 了丹佛( d e n v e r ) 地区的近几年的机动车排放总量，并和m o b i l e 6 的模拟结果进行了 比较，结果表明：实测值比模拟值c o 高3 0 7 0 ，h c 低4 0 ，n o x 高4 0 - 8 0 。 h e s h a r n r a k h ae ta l 2 1 1 用m o b i l e 5 a ，m o b l l e 6 ，v t - m i c r o ( v i r g i n i a t e c h m i c r o s c o p i ce n e r g ya n de m i s s i o nm o d e l ) ，和c m e m ( c o m p r e h e n s i v em o d a lw m i s s i o n s m o d e l ) 模型输出了稳态下的轻型汽油车的排放排放因子，并对结果进行了比较。 cd a v i dc o o p e re ta l 2 2 1 研究了月平均数据和年平均数据的输入对m o b i l e 6 输出 结果的影响。 n o r m a nf r o b i n s o ne ta l 2 ”采用m