（环境工程专业论文）宁波市机动车污染物排放清单的建立及防治对策研究.pdf

浙江人学硕十学位论文 摘要 随着我国经济的快速发展和人民生活水平的逐步提高，机动车保有量增长迅 速，其尾气污染已经越来越成为我国城市空气污染的重要来源。在一些大中城市， 空气污染类型已经由传统的煤烟型污染转变为煤烟机动车混合型污染，庞大 的机动车保有量基数和高水平的增长速度，使得未来机动车排放对大气环境的压 力不容小觑，对于机动车尾气排放因子的研究也已成为大气污染控制的一个重要 方面。宁波市是我国经济水平较发达的城市之一，也是浙江省重要的经济中心和 交通枢纽，其交通运输需求量也在不断提高，拟作为本文研究的案例城市。 本文采用便于发展中国家进行本地化处理的机动车排放模型i v e 模型 ( i n t e m a t i o n a lv e h i c l ee m i s s i o nm o d e l ) 来计算机动车的排放因子，根据本课题 组以往研究成果对i v e 模型中汽油车排放因子的修正结果，发现模型基本排放 因子与本地车辆实测排放因子存在着一定的差异，若直接使用模型基本排放因子 计算，会造成较大误差，因此，在应用模型之前必须对其进行排放因子的修正， 使其更适用于当地实际情况。目前的研究中对i v e 模型排放因子的修正还比较 少见，本文采用车载排放测试法测试了柴油车排放c o 、h c 、n o x 、p m l o 的排 放因子，对i v e 模型中柴油车排放因子进行了修正，并结合以往研究成果对汽 油车排放因子的修正，使得i v e 模型更适用于当地车辆。 本文以宁波市为例，实地调查了当地机动车保有量、车型车流量、车辆控制 技术水平分布，测试了道路车辆行驶特征等车辆基本情况，采用修正后的i v e 模型进行了机动车排放c o 、h c 、n o x 、p m l o 排放因子的计算，并基于机动车 的行驶里程，获得了2 0 0 8 年宁波市全市和市三区机动车排放常规污染物的排放 清单。在详细获得当地机动车车辆特征和尾气排放特征的基础上，本文提出了一 系列机动车污染防治对策。 研究结果表明，预计到2 0 2 0 年，宁波市全市机动车保有量将达到2 6 6 万辆； 市三区机动车保有量将达到2 6 万辆；将柴油车的车载排放测试结果与i v e 模型 的基本排放因子进行比较后得知：模型基本排放因子与排放测试结果相接近的顺 序依次为c o 、n o x 、h c 、p m l o ；新车( 执行欧以上排放标准、行驶里程 1 6 1 k 浙江人学硕士学位论文 k m ) 的排放测试结果和模型结果有较大差异；2 0 0 8 年宁波市全市和市三区机动 车污染物排放量的顺序依次为c o 、n o x 、h c 、p m l o ，其中，全市年排放量分别 为2 8 5 6 x1 0 4t a 、2 8 5 1 0 4t a 、1 6 5 x1 0 4t a 、1 0 3 9t a ；市三区年排放量分别为 6 6 7 x10 4t a 、7 9 21t a 、3 9 7 5t a 、3 2 5t a 。 关键词：机动车i v e 模型排放因子排放清单控制技术水平 i l l 浙江大学硕十学位论文 a b s t r a c t i nc h i n a ，v e h i c l en u m b e rg r o w sr a p i d l yd u et of a s te c o n o m yd e v e l o p m e n ta n d i m p r o v e m e n ti np e o p l e sl i v i n gs t a n d a r d si nr e c e n ty e a r s e m i s s i o nf r o mv e h i c l e s c o n t r i b u t e sal o tt oa i rp o l l u t i o n a i rp o l l u t i o ni nu r b a na r e a sh a st r a n s f o r m e df r o m c o a lb u r n i n gc a u s e dp o l l u t i o nt oc o a lb u r n i n g v e h i c l ee x h a u s tr e l a t e dp o l l u t i o n s o ， v e h i c l ee x h a u s tp o l l u t i o nw i l lb e c o m em o r es e r i o u si nf u t u r e ，a n dm o r ea n dm o r e r e s e a r c hf o c u so nv e h i c l ee m i s s i o nf a c t o r s n i n g b o ，w h i c hi ss e l e c t e da so u rs t u d y a r e a , i so n eo ft h ee c o n o m ya n dt r a f f i cc e n t e ro fz h e j i a n gp r o v i n c e ，a n dh a sar i s i n g t r a f f i cd e m a n d i v em o d e l ( i n t e r n a t i o n a lv e h i c l ee m i s s i o nm o d e l ) w h i c hi sd e v e l o p e df o r d e v e l o p i n gc o u n t r i e s ，i sa d o p t e dt oc a l c u l a t ev e h i c l ee m i s s i o nf a c t o r si nt h i sp a p e r i t i si n d i c a t e dt h a te m i s s i o nf a c t o r si ni v em o d e lh a v ead i f f e r e n c ew i t hm o n i t o r i n g r e s u l t so fl o c a lv e h i c l e sa c c o r d i n gt oa d j u s t m e n to fe m i s s i o nf a c t o r so fg a s o l i n e v e h i c l e si no u rp r e v i o u ss t u d y t h u s ，i ti sn e c e s s a r yt oa d j u s te m i s s i o nf a c t o r si ni v e m o d e lb e f o r eu s i n gi t h o w e v e r , r e s e a r c h e so na d ju s t m e n ta b o u te m i s s i o nf a c t o r si n i v ea r en o ts om u c hy e t i nt h i ss t u d y , e m i s s i o nf a c t o r so fd i e s e lv e h i c l e sa r ea d j u s t e d b ym o n i t o r i n gd a t au s i n gap o r t a b l ee m i s s i o nm e a s u r e m e n ts y s t e m ，a n da d j u s t m e n to f e m i s s i o nf a c t o r so fg a s o l i n ev e h i c l e sh a sd o n ei no u rp r e v i o u ss t u d y i nt h i ss t u d y , v e h i c l ec h a r a c t e r sa r es u r v e y e di nl o c a la r e a , i n c l u d i n gv e h i c l e p o p u l a t i o n ，t y p e ，f l o w , t e c h n o l o g yd i s t r i b u t i o n ，d r i v i n gp a t t e r n sa n ds oo n a j u s t e d i v em o d e li sa d o p t e dt oc a l c u l a t ee m i s s i o nf a c t o r so fc o 、h c 、n o x 、p m i of r o m v e h i c l ee x h a u s t t h e n ，e m i s s i o ni n v e n t o r yo fa l la r e ao fn i n g b oa n dt h et h r e ec e n t r a l d i s t r i c t so fn i n g b oa r ee s t a b l i s h e db a s e do ne m i s s i o nf a c t o r sa n dv e h i c l er u nm i l e s i n t h el a s t ，as e r i e so fv e h i c l ep o l l u t i o nc o n t r o lm e a s u r e sa r ep u tf o r w a r d m a i na c h i e v e m e n t sf r o mt h i ss t u d ya r ef o l l o w i n g ：u n t i l2 0 2 0 ，v e h i c l eo w n e r s h i p i nn i n g b ow i l lb e2 6 6m i l l i o n a n di nt h r e ec e n t r a ld i s t r i c t so fn i n g b oi tw i l lb eo 2 6 m i l l i o n c o m p a r i s o no fe m i s s i o nf a c t o r sf r o md i e s e lv e h i c l e su s i n gm o n i t o r i n gd a t a a n di v em o d e ls h o w st h a t ：e m i s s i o nf a c t o ro fc oi ni v em o d e la r em o s tc l o s et o m o n i t o r i n gd a t a , a n df o l l o w i n gn o x ，h ca n dp m l o e m i s s i o nf a c t o ro fn e wc a r s 浙江人学硕十学位论文 ( w h i c hm e e tt h es t a n d a r do fe u r oi i ，a n dm i l e s 161kk m ) h a v eb i gd i f f e r e n c e s e m i s s i o n so fc o 、n o x 、h c 、 p m l oa l e2 8 5 6 1 0 4 ，2 8 5 1 0 4 ，1 6 5 1 0 4 ，1 0 3 9t o n si na l la r e ao f n i n g b oa n d6 6 7 1 0 4 ，7 9 2 1 ，3 9 7 5 ，3 2 5t o n si nt h et h r e ec e n t r a ld i s t r i c t so f n i n g b o ，r e s p e c t i v e l y k e yw o r d s ：v e h i c l e i v em o d e le m i s s i o nf a c t o re m i s s i o ni n v e n t o r y t e c h n o l o g y d i s t r i b u t i o n v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 喝代干 签字日期：矽f d年6 月争日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝望盘堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权逝鋈盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者虢葛，f 乇午 签字日期：沙f 口年6 月中日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 弓协糟 签字日期：汐年易月v 日 电话： 邮编 浙江人学硕士学位论文 致谢 本论文是在导师张清宇副教授的悉心指导下完成的。近三年来，导师不仅在 学业上对我谆谆教诲、悉心栽培，而且在生活中也给予了极大的关心和支持。导 师活跃的学术思想、渊博的知识、严谨的作风、认真的态度、平易近人的风格及 锐意创新的科学精神更是我学习的楷模，使我受益匪浅，并将终生获益。在此， 谨向导师致以最诚挚的敬意和谢意! 感谢宁波市环境保护局、宁波市环境监测中心、宁波市车辆管理所、宁波市 交通局等单位在本论文研究过程中提供的大量帮助和支持，在此对他们表示衷心 的感谢! 感谢实验室郭慧师姐对论文研究方法提出的宝贵意见，感谢魏玉梅师姐一直 以来对我学 - - j 和生活上的帮助，感谢实验室的每一位兄弟姐妹，三年来的苦乐我 们一起度过，人生因你们而变得温馨美好! 最后特别要感谢我的家人，感谢他们一路以来的无私奉献、关怀和鼓励! 二零一零年五月于浙大求是园 浙江人学硕上学位论文 1 绪论 1 1 课题背景及意义 我国机动车的保有数量巨大，2 0 0 3 年我国成为世界上汽车第四大生产国和 第三大消费国，汽车年产量4 4 5 万辆，保有量2 4 2 1 万辆；摩托车年产量1 3 5 0 万辆，居世界第一，保有量5 9 2 9 万辆；农用车年产量2 9 0 万辆，保有量2 4 0 0 万辆1 1 2 1 。随着我国经济发展速度和城市现代化节奏的不断加快，机动车保有量 仍将持续快速增长。据国家统计局统计数据显示，1 9 9 7 年年末时，全国民用汽 车拥有量仅为1 2 1 9 万辆，而2 0 0 7 年年末，全国民用汽车拥有量攀升到了4 3 5 8 万辆【2 1 。十年来，这一数目翻了3 6 倍，平均年增长率高达1 3 6 。2 0 0 3 年以来， 民用汽车数量也增加了近一倍，平均年增长率达1 6 3 。 机动车数量的剧增带来了严重的大气环境污染问题，其污染排放已成为国内 外城市大气污染的重要来源【3 5 】。机动车对环境的污染主要有三部分：机动车尾 气、燃油挥发、曲轴泄露，其中最主要的污染是机动车尾气。机动车尾气排放的 污染物主要包括：一氧化碳( c o ) 、氮氧化物( n o x ) 、颗粒物( p m ) 、二氧化 硫( s 0 2 ) 、碳氢化合物( h c ) 等气体。这些气体对人体和环境都产生巨大的危 害，不仅可损害人体的呼吸系统，导致暴露人群慢性气管炎、支气管炎、呼吸困 难的发病率的增加，肺功能降低【6 7 】，而且对人体的心血管系统、神经系统、免 疫功能和生殖功能均造成一定的危害限9 1 。且机动车尾气的排放高度与人体呼吸 带高度比较接近，因而相对于其他污染源更容易危害人体健康。研究人员对长期 暴露于机动车尾气污染中的交警人员做了调查研究，发现交警中咳嗽、咯痰、咽 部疼痛、咽部异物感、鼻塞，气喘等呼吸系统症状的出现率明显高于对照组 ( p 0 0 5 ，p 0 0 1 ) 。另外，氮氧化物与碳氢化合物在日光照射下，很容易形成 光化学烟雾1 们，这一现象在以北京【1 1 1 、上海呤13 1 、广州【1 4 】为首的大城市中发生 的可能性更大，这几座城市8 0 的c o 和4 0 的n o x 来自机动车排放【1 5 】。因此， 研究机动车污染物的排放对城市大气污染控制工程、对机动车尾气防治策略的研 究具有重要意义。 浙江人学硕士学位论文 1 2 国内外研究综述 1 2 1 机动车排放测试方法 目前，国内外常用的测试机动车尾气排放因子的方法有以下4 种：台架测试 法、隧道实验法、道路遥感测试和道路车载测试。 1 2 1 1 台架测试法 该方法是在实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、怠速) 进行排放测试 而得到各车型的平均排放因子。欧美和日本等国家都先后建立起自己的标准排放 测试程序。由于该方法在实验室中进行，研究者可以控制各种条件，实验的可重 复性好，因此台架测试法被认为是最可靠的确定机动车排放因子的方法，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；其主要缺点是测 试系统昂贵，且每次测试只能获取l 辆机动车的排放数据。 台架测试法在国内外机动车排放因子的测试方面应用较为广泛，h u a i 等人【1 6 】 在底盘测功机上模拟不同的道路行驶工况测试了轻型车n 2 0 的排放速率，表明 汽油含硫量、控制技术水平、启动方式等均会影响n 2 0 的排放量；d u r b i n t l 7 】采 用该方法测试了轻型车n h 3 的排放因子，y a n o w i t s 等1 8 1 采用该方法测试了2 1 辆 在用重型柴油车污染物的排放因子，国内的邓顺熙等人【1 9 】采用该方法对我国轻 型汽车的排放因子进行了测试。 1 2 1 2 隧道实验法 该方法是在交通隧道内，通过监测过往隧道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 动车行驶所造成的污染外又没有其他的污染源。在这种情况下，将隧道看成一个 理想的圆柱状活塞，在一定时间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，再将污染物总质量对在计算时间内的通 过隧道内的机动车总量以及隧道长度进行平均，即得到对应车队的平均排放因 子。 目前，通过隧道实验法测试机动车排放污染物的研究在国内外均比较常见。 g i l l i e s l 2 0 1 在洛杉矶通过隧道实验分别测试了轻型车队和重型车队p m 2 5 和p m l o 2 浙江大学硕：i ：学位论文 的排放因子，瑞士的k r i s t e n s s o n 2 1 1 对机动车排放的多种气态和粒子污染物，包括 p a h 、c o 、n o x 、苯、甲苯、二甲苯、乙醛、粒子元素、无机碳、有机碳等进 行了隧道实验研究，j o h n l 2 2 1 通过比较机动车排放隧道实验测试结果和排放模型的 计算结果，表明二者具有较好的一致性。国内也已开展多项隧道实验研究，如北 京大学的王伯光【2 3 1 、付琳琳【2 4 1 等以及中国环境科学研究院的王玮【2 5 i 等人的研究。 该方法实验简单易操作，测试涉及的车辆样本数较多，具有一定代表性，在精度 要求不高的情况下，可用来获取车队平均排放因子。缺点是测试结果受背景浓度 的影响，而且被测车辆的工况较单一。 1 2 1 3 道路遥感测试 遥感技术是一种非接触式的光学测量手段，是实验室光谱分析技术的延伸， 可直接测量道路上行驶中的机动车尾气排放，能够反映车辆的实际排放状况，已 在欧美等国家得到了普遍应用。遥感测试的优点是自动化程度高，不影响车辆的 正常行驶，检测效率高，一天可测试上万辆机动车【2 6 】，成为机动车尾气检测维 修( i m ) 项目及发现高排放车的主要手段【2 7 1 。正是由于遥感测试的便捷性，研 究人员可以利用这种方法进行数年的机动车排放测试【2 8 1 。在机动车排放因子的 研究方面，遥感测试也得到了广泛的应用1 2 9 3 2 1 。遥感测量的主要缺点是受环境 条件( 如风速和风向) 影响，而且由于遥感测试为定点测试，不能全面反应机动 车在各种行驶状态下的排放。 1 2 1 4 道路车载测试 道路车载测试是在车辆实际行驶条件下，通过放置在车辆上的车载排放测试 设备对排放污染物进行测量，可逐秒采集机动车行驶特征参数和污染物排放速 率，可为研究者提供大量的可真实反映机动车瞬态行驶状况和排放的数据【3 3 1 。 最初的车载测试主要用于发动机参数测试和排放检验。近几年，随着仪器技 术水平的提高，功能不断完善，可用于机动车排放研究的车载测试系统产品逐渐 丰富。如e p a 开发的r o v e r 车载测试系统、c a t i 公司的p e m s 、s e n s o r 和 f o r d 公司共同开发的s e m t e c h 系列产品、日本h o r i b a 公司的各种产品等。 许多学者都对车载排放测试系统测试机动车排放因子方面的准确性进行了对比 评估研究3 7 1 ，目前，车载排放测试技术已经步入成熟并应用在美国和欧洲车 辆排放污染物的科学研究工作中3 引。基于车载排放测试系统，国内也已开展了 浙江大学硕上学位论文 许多机动车排放方面的研究，如重型柴油车的道路排放与行驶工况的相关性研究 3 9 1 ，混合动力车的排放与油耗性能的评价研究h 0 1 等。车载测试系统的不足之处 在于测试样本有限，测试结果无法反映整体车队的排放水平。 1 2 2 机动车排放模型研究 现行的用来计算机动车排放因子的模型主要有美国环保局( e p a ) 的 m o b i l e 模型、加州空气资源局( c a r b ) 的e m f a c 模型、欧洲共同体的 c o p e r t 模型、国际可持续发展研究中心( i s s r c ) 和加州大学河边分校( u c r ) 共同开发的i v e 模型等。其中，前三者是基于平均速度的统计回归模型，而w e 模型是基于机动车行驶特征的模型。 m o b i l e 系列模型最早发布于1 9 7 8 年，是用于计算机动车中观和宏观平均 排放因子的模型【4 1 1 。其核心数据为基本排放因子( b e f ) ，数据来源为美国环保 局组织的各种不同的在用车排放水平检测结果，以及联邦测试程序f t p 中测得 的排放结果。其计算原理是对基本排放因子进行行驶里程、温度、车速、驾驶行 为等因素的修正，实质是对大量测试结果进行统计回归的经验模型。m o b i l e 模 型是国内外机动车排放模型中应用最为广泛的模型之一，p o k h a r e l 4 2 1 在研究美国 丹佛市机动车排放的过程中，把基于遥感测试法获得的机动车排放量与m o b i l e 6 模型计算的机动车排放量进行了比较；c l a g g e t t l 4 3 1 也对m o b i l e6 2 和e a f a c 2 0 0 7 两个模型计算的机动车排放因子进行了比较，结果表明，对于机动车排放 c o 、v o c s 、n 0 2 、苯的排放因子，m o b i l e6 2 的计算结果要高于e m f a c2 0 0 7 ， 而对于p m 2 5 和柴油车排放的p m 来说，e m f a c2 0 0 7 的计算结果高于m o b i l e 6 2 ；国内如清华大学的郝吉明、傅立新等人对m o b i l e 模型的应用研究较多， 在中国【4 4 1 、北京【4 5 4 6 1 、澳门【4 7 】等地分别进行了机动车排放量、排放特征的研究； 杭州的郭慧【4 8 1 等人利用m o b i l e6 2 模型计算了机动车排放苯、1 ，3 丁二烯、 甲醛等危险气态污染物的排放因子；重庆的陈盛棵【4 9 l 等人也利用m o b i l e 模型 来计算城区道路机动车综合排放因子。 e m f a c 模型和c o p e r t 模型的计算原理与m o b i l e 模型类似，均采用 平均速度表征车辆行驶特点。该类模型在模拟宏观尺度的机动车排放方面具有很 强优势，但模型弱化了行驶特征这一影响机动车排放的重要因素，仅用平均速度 来替代行驶特征对排放的影响，采用速度修正因子来计算非f t p 工况下的排放 4 浙江大学硕i ：学位论文 因子。s h a h 等5 0 1 人采用e m f a c 模型计算了重型柴油车的污染物排放速率， c o p e r t 模型在机动车排放因子的研究方面也有应用5 1 5 3 1 。 i v e 模型是由国际可持续发展研究中心( i s s r c ) 和加州大学( u c r ) 河边 分校共同开发的便于发展中国家进行本地化处理的机动车排放模型f 5 4 1 。其计算 方法在本质上与m o b i l e 模型的方法类似，即利用模型内嵌的基本排放因子乘 以一系列修正系数从而得到当地城市每种技术类型机动车的排放因子，不同之处 在于对行驶特征影响因素的处理上。m o b i l e 利用机动车的平均速度对基本排 放因子进行校正，而i v e 模型为了更好的反映行驶状态对排放率的影响，引入 了v s p ( v e h i c l es p e c i f i cp o w e r ) 和e s ( e n g i n es t r e s s ) 2 个参数，用于表征机动车 瞬态工作状态与排放的关系。v s p 的概念综合了速度、加速度、坡度以及风阻 等参数，其物理意义为发动机输出功率与机动车质量的比值，单位为k w t 或 m 2 s 3 ，又称发动机比功率。e s 是一个无量纲参数。i v e 模型自开发以来，在发 展中国家得到了广泛的应用【55 1 ，北京【5 6 1 、上海【5 7 1 、天津5 8 1 等地先后开展了i v e 模 型的应用研究，郭刘5 9 1 等人曾利用遥感测试获得的机动车排放数据对i v e 模型 进行了评估和修正。i v e 模型基于机动车行驶工况，具有较高的分辨率，其对 车型和车辆的控制技术水平分类更适用于发展中国家。因此，本文选用i v e 模 型来进行机动车污染物排放量的计算。下一节将会对i v e 模型做详细的介绍。 1 2 3i v e 模型简介 1 2 3 1i v e 模型的计算原理 i v e 模型是利用模型内嵌的基本排放因子乘以一系列的修正因子，得 到每种技术类型车辆修正后的基本排放因子，然后与目标区域内的车辆技 术组成和各车型的动态总量相结合，最后得到整个车队的总体排放。其基 本结构如图1 1 所示。 1 2 3 2i v e 模型的操作界面 i v e 模型为用户提供了w i n d o w s 版本，与m o b i l e 模型相比界面更为友 好，操作相对简单，主要由输入输出2 个单元组成。输入单元包括基本排放因子 修正界面、车队信息界面和当地信息界面；输出单元包括计算界面。 ( 1 ) 基本排放因子修正界面 i v e 模型根据美国以及发展中国家已有的大量基于f t p 的台架测试结果 浙江人学硕一f ：学位论文 设定了模型的基本排放因子。用户在b a s ea d j u s t m e n t 输入界面，可对模型内嵌 的排放因子等参数进行校正。此外还可以添加i v e 模型分类以外车型的基本排 放因子。 输入车队信息 ( 1 ) 车队技术水甲分布 模型输出 ( 2 ) 窄调使用比例 ( 1 ) 启动 ( 3 ) 基本排放因子校正 ( 2 ) 行驶 jl 1r i m 校正油品质量空调校正行驶停机 系数校正系数系数 校征系数 jljljljl 输入当地信息 ( 1 ) 时间地点温度道路坡度 ( 2 ) i i m 制度 ( 3 ) 汽油柴油油品 ：( 4 ) 空调使用比例 ： i ：( 5 ) 使用工况停机时间分布 ： i- 一 图i - il y e 模型主要结构 f i g u r el 一1 i v em o d e lc o r es t r u c t u r e ( 2 ) 车队信息界面 此界面要求用户提供城市机动车的技术分布信息。排放因子的影响因素包括 车型、发动机技术、污染控制技术、累计行驶里程、车重和燃料等，i v e 根据 上述影响因素对机动车进行技术分类。由于i v e 的服务对象为发展中国家，考 虑不同地区技术分类的原则有所不同，i v e 模型采取多种技术分类方法，将机 动车详细划分为1 3 7 2 种技术，每种技术对应1 个排放水平。用户可根据当地机动 车的分类习惯，选择合适的分类方法，填写f l e e tp a g e 输入界面。此外，用户 还可根据当地的情况，增加某些技术分类。 ( 3 ) 当地信息界面 用户在此界面输入当地温度、道路平均坡度、i m 计划、时间、车队行驶特 6 浙江大学硕一i ：学位论文 征( 包括v s p 区间分布、热浸时间分布、行驶距离、平均速度、启动次数等) 等。 通过改变行驶距离可以计算机动车车队的平均排放因子或排放总量。 ( 4 ) 计算界面 模型能够计算出机动车逐时c o 、v o c 、n o x 、s 0 2 和p m 等5 种常规污染 物，铅、醛类化合物等6 种有毒物质，以及c 0 2 等3 种温室气体的排放总量。计 算的污染物排放不仅包括机动车的热运行阶段的排放，还包括启动排放( 由于发 动机启动引起，相对于相同工况的排放增加) 。 1 2 4 机动车排放法规 为了减少机动车尾气的排放量，世界各国都制定了相关的汽车排放标准。目 前主要分为欧洲、美国、日本三大汽车排放标准体系，我国汽车排放标准主要借 鉴欧洲标准体系。欧洲标准是由欧洲经济委员会( e c e ) 的排放法规和欧盟( e u ) 的排放指令共同加以实现的，其对汽车排放的n o x 、c o 、h c 、p m 都有限制， 对每一种车型，排放标准有所不同。排放法规由e c e 参与国自愿认可，排放指 令是e e c 或e u 参与国强制实施的。欧洲从1 9 9 2 年开始实施欧i 标准、1 9 9 6 年 实施欧i i 标准、2 0 0 0 年实施欧i i i 标准、2 0 0 5 年实施欧标准。相对于美国和日 本的排放标准来说，测试要求比较宽泛，因此，欧洲标准也是其他发展中国家大 都沿用的汽车尾气排放体系。 与国外先进国家相比，我国汽车尾气排放法规起步较晚、水平较低。根据我 国的实际情况，借鉴欧洲标准体系，我国从八十年代初期开始采取了先易后难分 阶段实施的具体方案，其具体实施至今主要分为三个阶段。 第一阶段：1 9 8 3 年我国颁布了第一批机动车尾气污染控制排放标准，这一批 标准的制定和实施，标志着我国汽车尾气法规从无到有，并逐步走向法制治理汽 车尾气污染的道路，在这批标准中，包括了汽油车怠速污染排放标准、柴油 车自由加速烟度排放标准、汽车柴油机全负荷烟度排放标准三个限值标准和 汽油车怠速污染物测量方法、柴油车自由加速烟度测量方法、汽车柴油机 全负荷烟度测量方法三个测量方法标准。 第二阶段：在1 9 8 3 年颁布第一批机动车尾气污染控制排放标准的基础上，我 国在1 9 8 9 年至1 9 9 3 年又相继颁布了轻型汽车排气污染物排放标准、车用汽油 机排气污染物排放标准二个限值标准和轻型汽车排气污染物测量方法、车 7 浙江大学硕：l 学位论文 用汽油机排气污染物测量方法二个工况法测量方法标准，至此，我国已形成了 一套较为完整的汽车尾气排放标准体系；值得一提的是，我国9 3 年颁布的轻型 汽车排气污染物测量方法采用了e c e r l 5 0 4 的测量方法，而测量限值轻型汽 车排气污染物排放标准则采用了e c e r l 5 0 3 限值标准，该限值标准只相当于欧 洲七十年代的水平( 欧洲在1 9 7 9 年实施e c er 1 5 0 3 标准) 。 第三阶段：以北京市d b l l 1 0 5 1 9 9 8 轻型汽车排气污染物排放标准的出 台和实施，拉开了我国新一轮尾气排放法规制订和实施的序曲，从1 9 9 9 年起北京 实施d b l l 1 0 5 1 9 9 8 地方法规，2 0 0 0 年起全国实施g b l 4 9 6 1 1 9 9 9 汽车排放污染 物限值及测试方法( 等效于9 1 4 4 1 1e e c 标准) ，同时压燃式发动机和装用压 燃式发动机的车辆排气污染物限值及测试方法也制订出台；与此同时，北京、 上海、福建等省市还参照i s 0 3 9 2 9 中双怠速排放测量方法分别制订了汽油车双 怠速污染物排放标准地方法规，这一条例标准的制订和出台，使我国汽车尾气 排放标准达到国外九十年代初的水平。 1 3 论文结构和主要研究内容 本论文共分为7 个章节。 第一章：绪论。论述本课题的选题背景和依据，并对国内外相关研究进行了 综述，提出本研究的主要目的和章节设置。 第二章：研究区域概况。介绍了研究区域一一宁波市的自然地理、社会经济 概况、大气质量现状以及机动车保有量、燃油消耗概况等。 第三章：i v e 模型基本排放因子的修正。叙述了采用车载测试系统对柴油车 排放的测试过程，并对i v e 模型的基本排放因子进行了修正。 第四章：机动车排放因子的计算。本章对i v e 模型所需要的基础数据进行 了详细的调研和测试，然后采用修正后的i v e 模型计算了机动车常规污染物的 排放因子。 第五章：机动车污染物排放清单的建立。基于行驶里程的计算方法，建立了 2 0 0 8 年宁波市全市和市三区机动车常规污染物的排放清单。 第六章：针对宁波市当地机动车的车辆特征和污染排放特征，提出了一系列 机动车污染物的防治对策。 第七章：结论与展望。总结本文的主要研究工作，并提出下一步深入研究的 浙江大学硕士学位论文 方向和建议。 9 浙江人学硕十学位论文 2 研究区域概况 2 1 宁波市概况 2 1 1 自然地理概况 宁波位于东经1 2 0 0 5 5 - 1 2 2 0 1 6 ，北纬2 8 0 5 l 3 0 0 3 3 ，地处我国海岸线中段， 长江三角洲南翼。东有舟山群岛为天然屏障，北濒杭州湾，西接绍兴市的嵊州、 新昌、上虞，南临三门湾，并与台州的三门、天台相连。宁波市地势西南高，东 北低。市区海拔4 5 8 米，郊区海拔为3 6 4 米。地貌分为山地、丘陵、台地、 谷( 盆) 地和平原。全市山地面积占陆域的2 4 9 ，丘陵占2 5 2 ，台地占1 5 ， 谷( 盆) 地占8 1 ，平原占4 0 3 。 宁波是浙江省八大水系之一，河流有余姚江、奉化江、甬江，余姚江发源于 上虞县梁湖；奉化江发源于奉化市斑竹。余姚江、奉化江在市区“三江1 2 ”汇成 甬江，流向东北，经招宝山入东海。 气候方面，宁波属于北亚热带季风气候区，温和湿润，冬夏季风交替明显。 全市多年平均气温1 6 4 。c ，极端气温最高4 1 2 。c ，最低1 0 。c 。多年平均降水 量1 4 8 0i i r a ，主要雨季有3 6 月的春雨连梅雨和8 - 9 月的台风雨和秋雨，主汛期 5 - 9 月的降水量占全年的6 0 。多年平均日照时数1 8 5 0h ，宁波市年平均气温地 区分布地区分布为北多南少、西部山区比平原少。由于所处纬度常受冷暖气团交 汇影响，加之倚山靠海，特定的地理位置和自然环境使各地天气多变，差异明显， 灾害性天气相对频繁，主要灾害性天气有低温连阴雨、干旱、台风、暴雨洪涝、 冰雹、雷雨大风、霜冻、寒潮等。 2 1 2 社会经济概况 宁波市现辖6 个区( 海曙、江东、江北、镇海、北仑、鄞州) 、2 个县( 宁 海、象山) ，代管3 个县级市( 慈溪、余姚、奉化) 。全市共有5 7 个街道、8 0 个 镇、1 1 个乡，共占面积9 6 7 1 5 9k m 2 。2 0 0 8 年年末全市户籍人1 25 6 8 1 万人， 比上年增长6 3 ，其中市区人口2 2 0 1 万人。人口出生率8 15 ，人1 2 死亡 率5 9 7 ，人口自然增长率2 18 。 宁波市经济发展较快，据初步核算，2 0 0 8 年全市实现生产总值( g d p ) 3 9 6 4 1 亿元，按可比价格计算，比上年增长1 0 1 。其中第一产业增加值 l o 浙江人学硕十学位论文 1 6 7 4 亿元，增长4 1 ；第二产业2 1 9 6 7 亿元，增长1 0 0 ，其中工业1 9 9 0 5 亿元，增长1 0 4 ；第三产业16 0 0 0 亿元，增长11 o 。第三产业增加值占 全市生产总值的比重达4 0 4 ，上升0 1 个百分点，三次产业的比重从2 0 0 7 年的4 4 ：5 5 3 ：4 0 3 变为2 0 0 8 年的4 2 ：5 5 4 ：4 0 4 。人均生产总值为6 9 9 9 7 元( 按年平均汇率折算为l0 0 7 9 美元) 。市区居民人均可支配收入2 5 3 0 4 元，比上年增长1 3 4 ；农村居民人均纯收入l1 4 5 0 元，增长1 3 9 。 2 2 宁波市大气质量状况 2 2 1 大气质量现状 根据宁波市环境监测中心的空气质量自动监测结果显示，市区空气质量i 级 优8 1 天，i i 级良2 4 8 天，i i i 级轻度污染3 6 天。与2 0 0 6 年相比，i 级优减少6 天，i i 级良增加7 天，i i i 级轻度污染减少l 天。夏季空气质量明显优于冬季，如 图2 1 所示。市区首要空气污染物为可吸入颗粒物，空气污染类型为煤烟机动 车混合型污染。 2 0 0 7 年，市区可吸入颗粒物的年均浓度为0 0 9 0m g m 3 ，浓度范围为 0 0 4 8 - - 0 1 5 1m g m 3 ，达到国家环境空气质量二级标准；二氧化氮的年均浓度为 0 0 5 4m g m 3 ，浓度范围为0 0 2 4 - 4 ) 0 8 2m g m 3 ，超过国家环境空气质量二级标准； 二氧化硫的年均浓度为0 0 4 7m g m 3 ，浓度范围为0 0 2 6 0 0 7 6m g m 3 ，达到国家 环境空气质量二级标准。与2 0 0 6 年相比，可吸入颗粒物年均浓度上升1 1 ，二 氧化氮年均浓度基本不变，二氧化硫年均浓度上升6 8 。 1 2 0 1 0 0 8 0 j 窖 左6 0 4 0 2 0 0 1234567891 0l l1 2 月份 图2 12 0 0 7 年宁波市市区空气污染指数( a p i ) 值 f i g u r e2 一l v a l u eo f a p ii nu r b a nd i s t r i c to fn i n g b oi n2 0 0 7 浙江大学硕一l 学侥论文 2 2 2 大气质量历史变化特征 根据宁波市环境监测中心1 9 9 9 2 0 0 7 年宁波市大气质量监测资料，绘制大气 污染变化情况如图2 2 所示。由图可见，自1 9 9 9 年以来，市区大气环境污染程 度越来越严重。p m l o 的浓度逐年上升，由2 0 0 1 年的o 0 5 6m g m 3 上升到2 0 0 7 年 的0 0 9 0m g m 3 ，增加了6 0 7 ；n 0 2 和s 0 2 的浓度总体呈上升趋势，n 0 2 浓度 在2 0 0 5 年达到最高峰0 0 6 6m g m 3 ，近两年略有下降，2 0 0 7 年n 0 2 浓度为0 0 5 4 m g m 3 ；s 0 2 的浓度由1 9 9 9 年的0 0 2 1m g m 3 上升到2 0 0 7 年的0 0 4 7m g m 3 。 一_ 一 ，i 一 r 一，k 。_一、_ r l- 广 p 一 、一 。入 、- 1 9 9 9 2 0 0 02 0 0 12 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 7 年份 图2 2 宁波市常规空气污染物的年均浓度变化情况 f i g u r e2 - 2 a n n u a lc o n c e n t r a t i o nc h a n g eo fc o m m o na i rp o l l u t a n t si nn i n g b o 2 2 3 大气污染影响因素 2 2 3 1气象条件 在污染源源强相似的情况下，气象扩散条件直接影响着大气污染物浓度的变 化，包括边界层结构、风速风向、气温与大气稳定度、天气形式等。由图2 3 至 图2 5 可以看出，宁波市大气污染物浓度的季节变化明显。不论哪种污染物，其 浓度在夏季明显都低于冬季，春秋季介于两者之间。这是由于宁波市逆温层在冬 季出现频率最高，夏季最少的缘故。逆温层的出现会直接影响污染物的扩散，易 导致各种大气污染物浓度的增加。 1 2 眦她 一 一 一 m吣叮嘶吆们 o o o o o o 0 o o 0 0 ，嚣gv型蛏露廿s臻蛏 浙江人学硕： ：学位论文 o 1 6 0 1 4 ”g 0 1 2 箸0 1 趟0 0 8 耋o 0 6 主0 0 4 山 o 0 2 o 鋈 瓜炉 影甲“ l2345 6 789 1 0 l l1 2 月份 + 宁波中学 + 宁波四中 + 宁波高专 + 龙赛医院 图2 32 0 0 7 年宁波市市区各测点p m l o 月平均浓度的变化 f i g u r e2