（环境工程专业论文）成都市机动车污染物排放现状、预测及控制对策研究.pdf

成都市机动车污染物排放现状、预测及控制对策研究 环境工程 研究生：罗彬指导教师：王斌、龚必辅 摘要： 成都市目日f 机动车保有量位居全国各大城市的前列，其中私人汽车的保 有量为全国第二位，仅次于北京，而且近年来呈快速上升趋势。虽然政府部 门采取了一系列的措施来缓解城市交通压力、减少机动车污染物的排放，取 得了些效果。但是城市机动车保有量的增长态势使汽车尾气排放造成的大 气污染仍将成为成都市的主要环境问题之一。 本文在介绍近年来国内外关于城市机动车污染的研究现状的基础上，对 成都市机动车污染物的排放现状、预测及控制对策进行了相关研究。 首先按照两阶段抽样法原则，其中第一阶段为不等概率抽样，第二阶段 为等概率抽样，对成都市机动车保有状况进行调查。由成都市各分类机动车 的保有量和其排放相关参数以及相应的方差，估算出2 0 0 1 年成都市机动车 污染物的年排放总量。其次根据1 9 9 6 年至2 0 0 0 年成都市机动车保有量及机 动车污染物年排放总量的增长趋势预测了2 0 0 1 至2 0 0 5 年成都市机动车保有 量和机动车污染物年排放总量。最后在调查、统计、分析、总结、预测的基 础上，就成都市机动车污染物排放现状及其增加趋势提出了成都市机动车排 放污染综合的控制管理规划：优化和改善城区交通：制定成都市机动车污染 排放的地方标准；完善在用车排放污染的检查维护( i m ) 制度；加快燃料 的清洁化进程。 关键词：机动车污染物排放预测控制对策成都市 t h ec o n d i t i o na n df o r e c a s to fm o t o rv e h i o i ee m is s i o r l in c h e n g d ua n ds t u d yo fc o n t r o i s t r a t e g ie s e n v i r o n m e n te n g i n e e r i n g p o s t g r a d u a t e ：l u ob i ns u p e r v i s o r ：w a n gb i ng o n g b i f u a b s t r a c t t h en u m b e ro fm o t o rv e h i c l ei nc h e n g d ul o c a t e si nt h ef o r m e i p l a c e ( ) f b i gc i t i e s o v e rt h ec o u n t r y t e n u r en u m b e ro fp r i r a t ec a ri si n t h es e c o n dp l a c eo v e rt h ec o u n t r y ，n e x tt ob e i j i n g ，a n di si n c r e a s i n g r a p i d l yi nr e c e n ty e a r s t h eg o v e r n m e n th a sa c q u i r e ds o m ef r u i t sb y t a k i n g s e r i e so fp r o c e d u r e st or e l a xt h et r a f f i c p r e s s u r ea n d t o r e d u c em o t o rv e h i c l ee m i s s i o n 1 t o w e v e r ，t h ei n c r e a s i n g t r e n do f t e n u r en u m b e ro fm o t o rv e h i c l em a k e sa i rp o l l u t i o nc a u s e db yv e h i e l e e m i s s l o nr e m a i no n eo ft h em a i ne n v i r o n m e n t a lp r o b l e m si nc h e n g d u t h ep a p e rc a r r i e so ni n v e s t i g a t i o nt o t h ea c t u a lc o n d i t i o no f v e hi c lee m i s s i o ni nc h e n g d u ，f o r e c a s t st h ev e h i c l ee m i s s i o ni nt h e n e x td e c a d e ，a n dp r o v i d e s c o n t r o ls t r a t e g i e sf o rr e d u c i n gt h e d a n g e r o u sv e h i c l ee m i s s i o n ，b a s e do n t h ei n t r o d u c t i o no fs t u d yo n v e h i c l ep o l l u t i o no v e rt h ew o r l d f i r s t l y ，w ei n v e s t i g a t e t h et e n u r ec o n d i t i o no fm o t o rv e h i c l e a c c o r d i n gt o t h et w o p h a s es a m p l ep r i n c i p l e ，t h e r ei n t ot h ef i r s t p h a s e i sd i f f e r e n tp r o b a b i l i t ys a m p l e ，t h es e c o n dp h a s e i ss a m e p r o b a b i l i t ys a m p l e ，t h e ne s t i m a t e sa n n u a la m o u n to fv e h i c l ee m i s s i o n a c c o r dl n gt ot h et e n u r en u m b e ro fv e h i c l ea n dc o r r e t a t i n gp a r a m e t e r s a n d s q u a r ed i f f e r e n c e s e c o n d l y ，w e f o r e c a s tt h et e n u r en u m b e ro f v e h i c l ea n da n n u ma m o u n to fv e h i c l ee m i s s i o df r o mt h ey e a ro f2 0 0 1 t o2 0 1 0a c c o r d i n g y e a r o f1 9 9 6a n d t ot h ei n c r e a s i n g 2 0 0 0 f i n a l l y ，o i l s t a l ，i s t i c s 、a n a ly s i s 、s y n t h e s i sa n d t r e n dd u r i n gt h ep e r i o do ft h e t h eb a s i so f i n v e s t i g a t i o n 、 f o r e c a s t i n g ，w eb r i n gf o r w a r d c o m p r e h e n s i v ep r o g r a m s ：o p t i m i z i n g a n d i m p r o v i n gc i t y t r a f f i c ： s e t t jn gd o w nl o c a ls t a n d a r d so fv e h i c l ee m i s s i o ni n c h e n g d u ： p e r f e c t jn gi n s p e c t i o n m a i n t e n a n c e ( i m ) s y s t e m so fv e h i c l ei nu s eo n e m i s s i o np o l l u t i o n ：s p e e d i n gu pt h ec l e a n s i n gp r o c e s so ff u e l k e yw o r d s ：m o t o rv e h i c i ee m is s i o n f o r e c a s tc o n tr o i s t r a t e g y c h e n g d u 叫川人学坝i j 学位论义 引言 从1 8 8 6 年世界上出现第一台汽油发动机汽车，到2 0 世纪9 0 年代全球 汽车产量已高达5 0 0 0 万辆以上一。中国是世界上人均汽车占有量最少的 国家之一。但从1 9 8 0 年起，中国的汽车保有量以每年1 2 - 1 4 的速度增长”1 ， 许多人的“汽车梦”开始变为现实，汽车正驶向家庭。随着收入的持续增 加、城市的持续蔓延、以及公共交通系统的长期滞后，据有关部门预测： 到2 0 1 0 年中国城市小汽车拥有量将会达到每千人8 5 1 3 5 辆，到2 0 2 0 年还 要增加一倍”。快速的城市化和汽车的普及给人们带来了极大的物质享受， 给汽车工业带来了巨大的商机，甚至带动了整个城市经济系统。但是，如 果不如以精心规划和管理，城市汽车保有量的增长态势将使交通堵塞和汽 车尾气成为城市居民同常生活的一部份。尽管目前我国机动车数量规模相 对较小，但是这些机动车已经成为或将要成为许多城市的重要污染源。部 份大、中城市的大气污染正经历着由煤烟型向煤烟与机动车尾气混合型的 转化。 目前我国城市对私人汽车的依赖程度较低，城市密度较高，以及规划及 管理能力较强，相关政府管理部门可以利用这些优势为城市交通和环境管 理创立一个新的框架，采取一体化行动，包括规划土地利用、建设交通基 础设施、管理交通需求、制定并实施法规与环境标准，促进作为支柱产业 的汽车制造业的发展。 成都市目前机动车保有量位居全国各大城市的前列其中私人汽车的保 有量为全国第二位，而且近年来呈快速上升趋势。目前政府部门采取了一 系列的措施束缓减城市交通压力，减少机动车污染物的排放，并取得了一 些效果。 本研究在国内外关于机动车污染物研究的基础上，对成都市机动车污染 物的排放现状进行研究，计算了成都市机动车污染物的年排放总量；并根 据成都市机动车保有量的增长趋势预测了2 0 0 1 至2 0 0 5 年成都市机动车污 染物的年排放总量；并就成都市机动车污染物排放现状提出了成都市机动 车排放污染综合控制管理规划。 叫川大学硕1 ：学位论文 1 综述 1 1 机动车保有量增长情况 机动车保有量是影响城市机动车污染的重要因素。机动车保有量增加影 响因素主要四个方面：1 、人口因素：城市化、人口增长；2 、经济因素： 收入的增加、汽车价格的下降：社会因素：休闲时间的增加；政治因素： 政府或财团把汽车工业看作经济增长的重要支柱。在1 9 5 0 年，全世界只有 5 0 0 0 万辆汽车，大约每1 0 0 0 入仅有2 辆汽车；到1 9 9 5 年，全球已经拥有 6 5 亿辆汽车，平均每1 0 0 人拥有1 0 辆汽车；根据目前估计，2 0 1 0 年之前 全世界机动车的数量可能达到8 ，1 6 亿辆( 不包括两轮和三轮的机动车) ；到 2 0 5 0 年全球将拥有3 0 亿辆汽车“。 1 1 ，1 国外的机动车保有量增长情况”- 目前世界上大部分汽车集中在世界的富裕地区。1 9 9 3 年，经济合作与 发展组织( o e c d ) 成员国捌有世界汽车的7 0 。其中最高的是美国，5 8 的家庭拥有两辆或更多的汽车，2 0 的家庭拥有3 辆或更多，1 9 9 3 年每1 0 0 0 人就拥有5 6 1 辆汽车。而除美国以外的o e c d 成员国中，每1 0 0 0 人也拥有 3 6 6 辆汽车。在所有的o e c d 国家中，汽车的保有量仍在稳步上长，而且 并不存在人们所预期的“市场饱和”迹象。发达国家汽车保有量增加趋势 见图i 一1 。 在发展中国家，汽车捌有率要低得多。截止1 9 9 3 年，拉丁美洲和加勒 比地区每1 0 0 0 人捌有约6 8 辆，东亚和太平洋地区为每1 0 0 0 人2 9 辆，非 洲则为每1 0 0 0 人1 4 辆。然而，正是在这些发展中国家，预计汽车数量将 有最大的增长( 见图1 1 ) 。东亚和太平洋地区增长率会特别高。在发展中 国家，机动车保有量的增长有如下两个特点：l 、机动车保有量的增加大部 份集中在城市地区，而在主要城市其机动车的富集程度更高。如伊朗、韩 国、肯尼亚和泰国，全国5 0 的机动车集中在首都。2 、机动车数量的增加 主要来源于二轮和三轮机动车数量的增加。在亚洲体现得尤为明显，如印 度摩托车保有量年增长幅度高达t 7 。 2 四川i 大学硕士学位论文 图1 1世界汽车拥有量( 1 9 7 0 2 0 1 0 年) 1 1 2 我国的机动车保有量增长情况”1 近年来，随着我国经济迅速发展，中国机动车保有量呈现出较快的增长 趋势，年平均增长率达到1 4 5 ，截止1 9 9 5 年，全国机动车总保有量接近 2 0 0 0 万，为世界第1 8 位，其中汽车1 0 5 0 万辆( 含轿车1 8 0 万辆) 。 我国机动车保有量具有明显的局地特征，机动车相对集中于少数大城 市。截止1 9 9 5 年”1 ，北京、广州两市民用机动车保有量分别达到了8 5 9 和 4 5 3 万辆，年平均增长率分别1 7 4 和2 0 ，均高于全国机动车保有量增 长的平均水平。1 9 9 6 年以来，北京市机动车的保有量增长速度甚至一度超 过了2 0 ，并成为中国第一个机动车保有量超过1 0 0 万辆的城市，截止1 9 9 8 年年底，北京机动车的保有量已突破了1 3 0 万辆。 我国城市机动车保有量快速增长在各车型之间并不是均衡的，并且，对 于不同的城市，同种车型的增长状况也存在较大差异。表1 1 给出了全国、 北京和广州机动车主要保有量的分布情况。 表1 - i1 9 9 5 年中国机动车保有量情况( 万辆) 四川大学硕士学位论文 同其它国家相比，我国机动车分车型保有状况具有以下显著特点”1 ： ( 1 ) 轻型车，特别是轿车增长速度最快，近年来平均增长速度已经超 过3 0 ，但同发达国家相比，我国轿车的比例仍然相对较低，就全国而言， 仅占总保有量的1 0 - - 1 5 。 ( 2 ) 柴油车比例较低，且绝大部份为重型车，重型柴油车约占重型车 的5 0 ，且比重还在逐年增加。 ( 3 ) 南方城市摩托车增长较快，已经成为保有量的重要组成部份，如 广州i 训孽托车的保有量已超过机动车保有量的一半。 ( 4 ) 重型车发展平缓，保有量比例有所下降。 ( 5 ) 在城市中出租车已经占有一定的比例。1 9 9 5 年北京和广州出租车 均占汽车保有量的7 - 9 。在1 9 9 5 年北京市出租车就已突破了7 万辆。 p a - i b 京市为例”“，1 9 9 7 年机动车保有量构成中，小客车占一半左右， 摩托车和小货车的数量也较大，这三种类型的车辆占机动车总保有量的 9 0 左右( 见图1 2 ) 根据北京市近年按车型的增长情况来看，小客车的增 长率最高。1 9 9 5 年到1 9 9 7 年的三年间，小客车增长了5 8 ，而其它车型， 如大客车、大货车和小货车的数量变化幅度不大，专用车的保有量甚至有 较大幅度的减小。摩托车的数量居高不下，1 9 9 6 年后又呈回升趋势( 见图 l 一3 ) 。 公交车和出租车由于属于高频使用车而受到特别的关注。从1 9 9 0 年代 北京市公交车和出租车统计图( 见图1 4 ) 可以看出，公交车在1 9 9 5 年之 | j 数量基本上没有什么变化，而在1 9 9 5 年之后则有很大幅度的增长，这与 北京市大力发展公共交通的政策是密切相关的。而出租车的增长趋势则有 所不同，它在1 9 9 0 年代初期增长速度较快，但从1 9 9 2 年以柬就一直稳定 在6 7 万辆的水平，这主要是由于对其进行行政限制( 牌照限制) 的缘故。 4 四川大学硕士学位论文 摩托车 小货车 图1 2北京市机动车保有量分车型比例( 1 9 9 7 年) 图l 一3 j ! 枣市机动孝! 堡真量坌车型增长情况 广- 出租车l 一公交车 9 9 01 9 9 19 9 21 9 9 319 9 419 9 51 9 9 61 9 9 7 年份 图1 4北京市公交运营车辆和出租车保有量统计 1 2 0 0 0 1 0 0 0 0 o o 露 6 0 0 0 卅 斜 4 0 0 0 审 2 o o 譬厂一譬漕 舵硼y o o o o o 0 o o o 0 0 o o 0 o o o 8 7 6 5 4 3 2 ， |【辱)|*噼甜 四川大学硕士学位论文 1 2 我国城市机动车的运营特征 全面细致地掌握机动车的运营特征参数，是分析城市机动车排放污染状 况，并进一步对机动车排放实施有效控制的先决条件。对于= = i 同的城市， 由于道路交通系统、车辆保有构成和人们出行特点的差异，机动车的运营 特征也存在着显著的差异。而且近年来随着我国城市机动车保量的增加， 城市车流量迅速增长，而交通基础和交通管理的建设相对滞后，城市机动 车运行使用状况开始趋于恶化。国内少数大城市对此有一些专门的研究， 现以北京市的机动车运营特征对其排放污染物的影响情况作简要介绍“。 ( 1 ) 车辆保有量高速增长，城市道路负荷持续增加，许多重要道路车 流已趋于饱和，发生交通拥堵的频率和持续时间明显增加。 北京市近几年来每年净增机动车1 5 万辆左右。私人小客车增长势头越 来越猛，在新增车辆中占7 0 8 0 左右，而道路建设明显缓慢和滞后，年 增长幅度只有3 5 ，以交通状况最紧张的中心区计算，现有路网密度仪为 3 1 k m k m 2 ，道路面积率仅为1 0 ，远低于国外同类城市的水平。 ( 2 ) 车辆运行速度降低，加速、减速怠速频繁，运行工况恶化。 研究稠查表明，北京市区的平均车速仅在2 3 k m h 左右，机动车低速运 行的时削段增长。机动车频繁地处于加速、减速、怠速等恶劣的运行工况 下，这种条件必然导致机动车排放污染的进一步地增加。 ( 3 ) 许多机动车往往在富燃料状态下运行。 由于运行工况差，机动车往往工作于富燃料燃烧状态以满足运行工况要 求，获得较好的动力性能，这将造成h c 和c o 排放的增加。 ( 4 ) 城市交通基础设施薄弱，城市非机动车负荷大，影响了机动车运 行状况。 经北京市为例”“，1 9 9 2 年三环内道路面积仅占城市总面积的8 8 ，远 低于发达国家的大城市( 纽约为2 7 ) 。同时城市过街天桥、地下通道等基 础设施少，行人穿行马路，加了交通拥堵。中国是自行车大国，北京市拥 有非机动车辆( 自行车和三轮车等) 达上百万辆以上，机动车与非机动车 混行、共交车与非公交车混行，也加重了道路负荷，使机动车运行状况进 6 四川大学硕士学位论文 步恶化。 ( 5 ) 公共交通的主导地位尚未确立，城市运输效率低下。由于城市公 共交通服务水平的落后，无法满足城市人口出行需要，无疑将会进一步刺 激私人汽车及自行车交通方式的过度膨胀，导致城市交通的持续恶化。 以北京市为例”“，其现有公共客运设施在城市居民日常出行中所占的比 重为4 0 ，其中地铁承担的客运量只占公交客运量的1 5 ，与国外同类型 城市相比，差距很大( 国外公交客运系统承担居民日常出行量的7 0 8 0 ， 地铁承担份额在5 0 以上，如图1 4 所示) 。目前，北京只有4 2 公里的地 铁，公共汽车专用道也较少，还没有形成一个快速公交网络，而且公共交 通线路及站点配置不尽合理，在市区内尚未建成一座现代化的公交枢纽( 转 换中心) ，换乘不十分方便，公共交通的优越性还未充分体现出来。 而在日本东京”，其4 0 公里范围内有高速铁路1 3 条，地铁1 0 条，高 速公路9 条，短距离轻轨2 条，每日负担了2 2 0 万辆小汽车和2 8 0 4 5 万人 次的客运量，其中高速铁路占6 1 4 ，地铁占2 6 3 ，公共汽车占6 7 ， 其它占5 ，6 。东京已经成为具备全面快速的交通体系城市，而且在向更快 速的高速化转化，公共汽车和出租车仅起辅助作用。 l | 3 我国城市机动车污染物的排放情况 1 3 1 机动车排放的主要污染物及其危害”r - ”。 机动车废气排放主要有曲轴箱渗漏、燃料蒸发和排气管尾气排放三种方 式，其成分比较复杂，含上千种化学物质，一般可分为以下四类：( 1 ) 气 态无机物( c 0 2 、c o 、n o x 、0 3 ) ；( 2 ) 气态有机物( h c 、醛类等) ；( 3 ) 气 溶胶类有机物( 主要指芳香烃类物质) ；( 4 ) 颗粒物类重金属( 铅) 。 碳氢化物、氮氧化合物、醛类等污染物，在阳光紫外线作用下相互作用， 可以生成光化学烟雾，使毒性加剧。光化学烟雾具有很强的氧化性，可使 橡胶丌裂，并使大气能见度降低；对眼睛和呼吸道具有很强的刺激性，损 害人脑，影响儿童智商，同时还损害人体肺功能，这也是目前城市中肺癌 发病率增加的重要原因之一。 机动车排放废气污染的健康效应国外已进行了大量的研究；国内近年也 四川人学硕i 。学位论义 逐渐引起重视。目前国内外在毒理学研究的基础上，对人群危害的职业和 环境流行病学影响方面亦做了许多研究。对人体的危害主要体现在以下二 个方面： ( 1 ) 对呼吸系统的影响 机动车排放废气由于靠近人体呼吸带，人体呼吸系统成为其对健康危害 的主要靶器官。国内外的研究认为，长期接触汽车废气可直接刺激人体呼吸 道，使呼吸系统的免疫力下降，导致暴露人群慢性气管炎、支气管炎及呼吸 困难的发病率升高，人群肿功能下降等一系列症状。 ( 2 ) 致突变和致癌效应 机动车排放废气污染的致突变和致癌效应研究，近年来一直是国内外相 关研究的热点之一。从目前的职业流行病学研究报告分析，阳性结果的报道 占了多数。早在6 0 年代初，w y n d e r 等就对以丙酮提取汽油有机颗粒物诱发 出小鼠皮肤乳头状瘤和皮肤癌作了相关研究。1 9 9 0 年美国工业医学杂志报 告的暴露资料分析认为美国卡车司机随着暴露于汽车废气的时问延长，其患 肺癌的危险度确有升高趋势；暴露于5 m g m 3 碳黑颗粒物的男性卡车司机的 终生肺癌危险度比一般水平高l 2 ，也比美国职业安全与卫生协会的容许 标准高1 0 倍，因此认为汽车废气暴露是人类肺癌的病因之一。v a n 等人研 究分析发现，职业性长期暴露于机动车废气亦可使某些部位肿瘤发病危险增 加，如甲状腺癌( r r ( r e l a t i v er i s k 相对危险度) = 1 9 9 ，9 5 c i ( c o n f i d e n c e i n t e r v a l 发病率的可信期间) = 1 0 1 - 3 9 2 ) ，乳腺癌( r r ；1 5 3 ，c i = i 0 0 2 3 3 ) ， 周围神经系统癌( r r = 2 2 6 ；c i = i 9 0 - - 4 6 7 ) 和唇( 舌) 癌( r r = i 8 2 ；c i = i 0 9 - 3 0 4 ) 等。研究已经证明铅对人体的影响是全身性的，多系统的。对神经，血液和 造血，消化，泌尿，生殖。心血管，内分泌，免役等系统阻及儿童的身体发 育均有毒性作用，其中神经系统和血液造血系统对铅最敏感。 1 3 2 国内主要城市机动车排放污染物总量及对环境的影响吵1 4 1 5 1 9 。2 3 1 同国外大城市相比，我国城市的机动车拥有量并不很大，但污染状况却 相当严重，主要有两个原因：我国机动车排放控制水平差，机动车单车排 放因子很大，各种车辆行驶l k m 所排放的c o 和n o x 是美国的6 5 8 0 倍， 四川大学硕土学位论文 尤其足氮氧化物平均浓度超过1 0 0 m g m 3 ；城市配套设施建设相划落后，交 通的供需矛盾使机动车运行工况恶化，加重了车辆的排放。所以说，我国 城t 订机动车排放污染物的总量有两个特点”： ( 1 ) 我圆城市机动车污染物排放超过发达国家同等规模城市水平； ( 2 ) 我国大、中城市机动车污染物已经或正逐步成为城市的主要污染 物。 2 0 0 0 年国家环保总局与欧盟合作丌展的“中国机动车排放污染控制标 准、法规和政策研究”项目对我国机动车排放现状做了翔实的调查”“。对3 4 1 个城市的监测显示，有2 3 的城市空气质量不达标，而大气污染中汽车尾气 的贡献率急剧攀升。该项目选定了8 个城市，按车型分析了城市机动车尾 气排放水平，并估算：釜国机动车年排放一氧化碳3 1 6 5 万吨、氪氧化物7 2 7 万吨、碳氢化合物5 2 3 万吨。 北京的机动车( 包括农用车、摩托车) 数量相当全国的十分之一。尽管 这个数宁只是日本东京都或者美国洛杉矶地区汽车保有量的四分之一。但 是排放的污染去| j 比上述两个城市有过之而无不及。北京市和广州市机动车 保有量分别居全国第一和第二，它们排放的污染物是相当大的。表1 为1 9 9 5 年所测得的城市机动车排放污染物量及其分担率。 表卜2城市机动车排放污染物量及其分担率 在全国5 0 0 多座城市中。大气质量达到一级标准的不到1 ，北京、沈 阳、西安、上海、广州等城市1 9 9 5 年被列为世界十大污染最严重的城市， 这些城市污染物中有6 0 以上来自机动车排放尾气。 北京市1 9 9 8 年四环以内道路附近日均浓度统计表明，氮氧化物( n o x ) 超标率为8 5 8 9 ，一氧化碳( c 0 ) 超标率为3 5 0 0 o , - 8 6 5 ；四环路旁年 9 四j i i 犬学硕士学位论文 1 = ；= i 均浓度稳步上升的趋势非常明显。同时，近几年来北京市臭氧( 0 3 ) 超 标天数已经由2 0 世纪8 0 年代末期的4 3 天发展到7 0 天以上。可见，臭氧 超标| _ i = 1 趋严重，潜在着发生光化学烟雾的危险。 广州的情况与北京相似，近五年来氮氧化物城区平均浓度均超过国家二 线环境质量标准，城区监测平均值高于北京。 上海市1 5 个交通路口的监测结果表明，氮氧化物、一氧化碳和碳氢化 物同平均浓度值分别为o 3 6 3 毫克，立方米、1 1 2 毫克立方米和2 2 5 毫克， 立方米：一次测定最高值分别为o 6 8 毫克立方米、2 2 1 毫克立方米和4 6 9 毫克立方米；氮氧化物和一氧化碳浓度比对照点分别高1 0 倍和6 倍，均超 过国家三级标准。 天津市区主要交通干线一氧化碳和氮氧化物超标几倍至十几倍；武汉市 航空路口一氧化碳浓度1 0 0 超标：长沙市交通干道中心点一氧化碳超标4 倍，年超标率为4 0 ；乌鲁木齐市主要街道两侧一氧化碳和氮氧化物浓度 | = = 1 均值超过国家二级标准。 i 4 国内外机动车排放污染综合控制 汽车对人类文明做出了巨大贡献，然而由此带来的交通拥挤、噪声增加 以及排放污染物对环境的危害等亦成为当今世界所关注的重大问题。随着 世界经济发展和机动车保有量的不断增长，机动车尾气污染已经成为愈来 愈严重的问题。为了控制和减少机动车的排放污染，保护人类赖以生存的 火气环境，有必要对机动车排放污染进行综合控制。 机动车排放污染的综合控制主要体现为三个方面： ( 1 ) 机动车发动机控制及污染后处理的技术进步； ( 2 ) 车用燃料的改善； ( 4 ) 机动车排放标准的建立与执行； ( 5 ) 机动车污染控制法规和制度的建立与执行。 1 _ 411 i i ，1 、机动车排放污染综合控制【2 4 3 2 1 尽管就全球而言，汽车排放的污染物被公认为重大公害之一。但是没有 一个发达国家因噎废食地去限制汽车发展，全世界对付汽车污染也并非无 1 0 四川大学硕士学位论文 所作为。在发达国家，依靠技术进步，依靠政府和企业的高度重视利努力， 汽车保有量继续增长，而污染治理成果惊人。在短短3 0 多年间，一氧化碳、 碳氢化合物、氮氧化合物的排放，在美国已比控制前分别下降了9 6 、9 6 和7 6 ：f i 本为9 5 、9 6 1 19 2 ；欧洲一氧化碳下降了8 5 、( 碳氢化合 物+ 氮氧化合物) 下降了7 8 ( 后两项综合统计) 。汽车总量增多，污染程 度降低在发达国家已经实现。 机动车发动机控制及污染后处理的技术进步大体经历了以下几个阶段： ( 1 ) 最初是采用源头削减，如采用稀薄燃烧技术、废气再循环技术等： ( 2 ) 然后是采用末端治理技术，如采用三元催化装置等； ( 3 ) 运用现代的电子技术，对整车进行综合监控和调节，使得尾气排 放污染更少，行驶状态更佳，如安装电子点火系统，o b d ( 车载诊断系统) 等。 ( 4 ) 汽车以电喷加三元催化为主导，重型车也适用。 ( 5 ) 稀薄燃烧发动机的低排放车型已经开始部分生产( 例如日本丰用 公司) 。 ( 6 ) o b d ( 车载诊断系统) 成为近年发展的重点。 ( 7 ) 未来的目标定位在发展超低排放混合动力车和“零排放”燃料电 池汽车上。 发达国家为了开发这些技术花费了大量的资金和人力、物力，而机动车 的单车排放水平已经下降到了很低的水平，已经发展成为非常完善的一个 体系。表1 - 3 给出了不同排放控制系统下轿车的污染物削减率。 车用燃料的改善主要体现在燃料的清洁化和替代燃料的使用上。 燃料的清洁化主要是指控制燃料中有害物质的含量。这些有害物质包括 钳、硫、锰、苯和芳烃等。表1 4 和表1 5 分别列出了汽油无铅化在美国和 v i 术酣l ；# 里 四川大学硕士学位论文 表1 - 3 不同排放控制系统卫辑圭鲍污絷物削减率 1 汽油喷射+ 控制型三效催化舟j + 空气喷射一8 59 0 78 9 6 1 汽油喷射+ 控制型三敢催化荆+ 空气喷射+ 废气再循环一9 0一8 6 88 4 7 3 汽油啧射+ 控制型三赦催化荆一8 58 5 48 3 6 4 汽油喷射+ 氧化催化剂+ 空气喷射一58 6 88 6 0 5 汽油喷射+ 氧化催化剂一58 0 18 3 3 6 化油器+ 氧化催化荆一58 6 1一i t 3 1 7 汽油喷射+ 无控制三赦催化荆一5 57 6 87 2 1 8 化油器+ 控制型三效摧化剂一6 58 0 15 8 1 9 汽油喷射+ 废气再循环一2 0一3 3 04 0 8 1 0 汽油喷射+ 空气喷射一104 1 14 8 1 1 化油嚣+ 无控制三效催化剂一l51 5 6一4 0 2 i 2 化油器+ 空气喷射4 0一3 9 73 6 2 13 仅使用汽油喷射 53 3 12 7 0 1d 汽油喷射+ 废气再循环+ 空气喷射 15 饭使用化油嚣( 基准) 1 6 化油器+ 废气再循环 一2 0 0 2 0 一0 6 6 o 6 2 2 2 7 1 o 8 2 9 年份 比例， 1 9 7 5 8 0 1 9 8 0 9 6 1 9 8 7 1 0 0 1 9 9 1 0 0 9 9 3 1 0 0 替代燃料的使用主要包括：天然气( c n g ) 、液化石油气( l p g ) 、甲醇 及甲醇混合燃料、乙醇及乙醇混合燃料的使用。美国天然气研究所研究认 , 1 ，l p g 和c n g 是目前能够普遍使用的最经济燃料。法国r e n a u l t 的研究 表明，最近优化改进的l p g 发动机在标准循环测试时，排放量至少降低 5 0 ，在低温下( 一7o c ) 减少7 5 以上，c n g 比l p g 的排放指标还要好。 截止1 9 9 6 年底世界上气体燃料汽车达到5 0 0 多万辆，其中意大利1 0 5 万辆、 荷兰7 0 万辆、美国3 8 万辆、韩国3 6 万辆、日本3 2 万辆。而且美、日、 四川大学硕士学位论文 荷、新西兰等国家已将气体燃料汽车纳入国家发展战略规划。 不管是发动机控制技术，还是机外的后处理系统，各种控制措施均会导 致费用和复杂性的提高，一般汽车厂家并不愿主要去引进它们。放大多数 国家和地区选择了制定机动车污染物排放强制性标准来促使新技术能快速 地化为成果并减少污染的排放。 目前，美国、日本、欧洲的汽车排放法规是当今世界3 个主要的法规体 系。 表1 - 6 为美国轿车污染物排放标准变化情况。表1 - 7 为欧洲e u r o i i i ( 2 0 0 0 ) 和欧洲e u r oi v ( 2 0 0 5 ) 排放标准。 表1 - 6美国轿车污染物排放标准变化( 单位：g m i l e ) 量堕竖! ! ! s 塑垫塑! ! 垫塑塑薹墨塑 1 9 6 01 0 68 44 14 13 7 1 9 6 0 - 1 9 6 3 一一一00一 1 9 63 1 9 6 86 35 10o一 3 ，o 2 0 2 。0 2 0 2 o 表l 一7欧洲e u mi l l ( 2 0 0 0 ) 和欧洲e u r oi v ( 2 0 0 5 ) 排放标准 日期车型g k mg l k mg k mb k mg ，k m 注：适用于奥地利、比利时、丹麦芬兰法国、德田，希腊爱尔兰，意太利，卢森堡 荷兰、北爱尔兰、葡萄牙、西班牙，瑞典、英国 0 o o 0 o 0仉叽札札m乱一汕枷 4 8 5 4 4 4 3 2 1 1 1 蔓o；叭 4 3 1玑玑叽 i i 卯 蛐 ” 一一一一一一； 卯 蛆 四川大学硕士学位论文 国外机动车污染控制法规和制度主要包括以下六个方面： ( 1 ) 通过对新车的认证，强制性地对新车污染物排放进行管理； ( 2 ) 加强在用车的检查维修制度( i m 制度) ： ( 3 ) 推行在用车的担保、监督与回收制度： ( 4 ) 对在用车实施加速淘汰制度： ( 5 ) 采取经济手段鼓励购买低排放的汽车等； ( 6 ) 采取一些交通管理法规和措施来降低排放，如限速、规定最长怠 速时问、扩大公共运输能力、大力推行智能交通( i t s ) 等。 1 4 2 国内机动车排放污染综合控制”“1 我国的机动车污染控制始于上世纪八十年代。经过近二十年的发展，我 国的机动车污染控制得到了一定程度的发展，但还未形成一个完整的体系。 在机动车发动机控制及污染后处理的技术进步上，我国借鉴了发达国家 成功的先例，采取了一系列的措施，如于2 0 0 1 年9 月强制性限制化油器新 车的上户，借以推广电喷技术，从而降低了污染排放。 车用燃料的改善主要体现在汽油无铅化上，从1 9 9 6 年开始，中国在全 困范围内淘汰含铅汽油，到2 0 0 0 年已基本实现了车用汽油无铅化。同时， 天然气( c n g ) 和石油液化气( l p g ) 在全国范围内推广。 1 9 9 9 年，科技部下达了的国家重点科技( 攻关) 项目清洁汽车行动 芙键技术攻关及产业化项目，项目确定了北京、上海、天津、重庆、哈尔 滨、长春、西安、乌鲁木齐、四川川中地区( 成都、绵阳、德阳) 、深圳和 海南省等1 2 个城市和地区为燃气汽车试点示范城市。截止2 0 0 0 年3 月， 在这1 2 个示范城市的4 7 万多辆燃气汽车中，出租车近4 万辆，占1 2 个示 范城市出租车总保有量2 3 3 万辆的1 6 9 ，其中上海、北京、深圳3 市出 租车燃气化率较高( 见表1 _ 8 、表1 9 ) 。1 2 个示范城市燃气大型公交车近 7 0 0 0 辆，平均燃气化率1 4 2 ；中巴车1 0 0 0 余辆。在总量中，l p g 车占大 多数，4 1 6 万辆，c n g 车5 6 0 0 余辆。 1 4 四川大学硕l 学位论文 垂! ：! ! ! 尘堕壶重苎楚鱼燮皇壅圭堕里璺堡堕翌 l p gc n g 总计 加气站 l i j 租车 凳 会篓 1 7 小计 其中油 气合建 新下 改装车 小计 新下 改装车 小计 新乍 中巴改装车 小计 总计41613 9 l 7 5 8 8 7 0 2 9 0 4 9 3 7 9 1 9 2 0 0 l 1 5 4 3 3 5 4 4 1 5 0 1 5 0 小计 其中油 气台建 1 4 0 1 2 4 0 1 3 8 0 9 0 8 2 3 8 5 3 2 9 3 4 8 1 0 2 6 1 0 7 4 5 7 4 7 5 6 9 合讲1 4 7 莲喜鲨 s a 9 0 1 0 3 0 2 8 9 3 9 2 9 9 2 9 0 9 3 9 2 8 6 8 3 7 4 8 1 1 7 6 1 2 2 4 4 7 3 6 0 表1 91 2 个试点示范城市燃气汽车保有量及燃气化率 目村我国的在用车排放标准正在制订之中，其指导原则为“新车新标准， 老车老标准”，按照我国不同阶段实施的新车排放标准，制订相应的在用车 5 四川大学硕士学位论文 排放标准。对于汽油车，测试方法为双怠速法和简易工况法，其中简易工 况法又包括了瞬态和稳态2 种方法。标准中规定了高、低双怠速的测试规 程，同时对于电喷车增加了过量空气系数( a ) 的测量。我国的机动车污染 物排放标准体系如表1 1 0 。 目前我国汽车消费的增加具有必然性。它适应了我国目前的经济发展阶 段，适应了提高人民生活水平的要求，还会对我国经济的发展起到巨火促 进作用。从各种角度来看，汽车消费迅速增加的趋势在今后很长的一一段时 期内仍将继续。汽车消费与环境保护应协调发展成为这种趋势的必然要求； 这同时顺应了城市交通可持续发展应遵循的原则，即发展的原则、公平性 原则、持续性原则、环境与发展的整体性原则。我们既不能以牺牲环境为 代价来片面追求经济的发展，盲目发展小汽车；也不能为保护城市环境而 片面限制汽车的消费，阻挡机动化的进程。为此，我国各级政府建立了一 系列机动车污染控制法规和制度。对新车的生产、销售，在用车的大修、 改装机动车污染进行控制管理。表1 1 1 为我国各级政府建立的相关机动车 污染控制法规和制度。 1 6 四川大学硕士学位论文 汽油车 轻剐车 ( 新生j 。) 柴油车 汽油车 重魁乍 f 新生产。) 柴油乍 ( 新生产) 摩托车 汽油车 在州乍 柴油车 摩托午 g b l 8 3 5 2 1 2 0 0 1 g b l 8 3 5 2 2 2 0 0 1 g b l 4 7 6 1 5 1 9 9 3 g b l 8 3 5 2 1 - 2 0 0 l o b18 3 5 2 2 2 0 0l g b l 4 7 6 1 6 1 9 9 3 g b l 4 7 6 1 7 一1 9 9 3 g b l 4 7 6 1 2 1 9 9 3 g b l 4 7 6 1 3 - 1 9 9 3 g b l 4 7 6 1 4 1 9 9 3 g b l 4 7 6 1 5 1 9 9 3 g b l 4 7 6 1 2 0 0 1 g b l 4 7 6 l6 1 9 9 3 g b l 4 7 6 1 7 - 1 9 9 3 g b l 4 6 2 1 1 9 9 3 g b l 4 7 6 1 3 1 9 9 3 g b l 4 7 6 1 4 1 9 9 3 g b l 4 7 6 1 5 - 1 9 9 3 g b l 4 7 6 1 6 1 9 9 3 g b l 4 6 2 l - 1 9 9 3 c o 、h c + n o x 排放量 燃油蒸发排放量 曲轴箱排放量 c o 、h c 排放浓度 c o 、h c + n o x 、p m 排放耸 c o 、h c + n o x 、p m 排放量 自由加速烟度 全负荷烟度 c o 、h c 、n o x 、比排放量 燃油蒸发排放量 曲轴箱排放量 c o 、h c 排放浓度 c o 、h c + n o x 、p m 排放世 自由加速烟度 全负荷烟度 c o 、h c 排放浓度和排放量 燃油蒸发排放量 曲轴箱排放量 c o 、h c 排放浓度 自由加速烟度 c o 、h c 排放浓度 罄1 i 整币 整车、发动机 整车、发动机 整车 整车 牲下 发动机 发动机 整下 整j i 、发动机 整车、发动机 发动机 整下 发动机 整车 整车 整车、发动机 整乖、发动机 整车 整下、发动机 四川大学硕士学位论文 表1 _ l1我国各级政府建立的相关机动车污染控制法规和制度 p h i l l 大学硕士学位论文 2 成都市机动车污染物年排放总量 2 1 机动车类型的划分一“刈 1 i 同类型的机动车在自重、发动机类型、采用的净化技术等方面都存在 巨大差异，导致排放出的污染物量差别很大，因此为了准确计算不同类型机 动车污染物排放量，进而确定机动车污染的治理重点，必须要根据不同排放 特性对机动车进行类型划分，然后对每一类车进行排放因子的确定， 目前我国对机动车没有统一的分类，各部门由于使用目的的不同而公布 不同分类方法下的统4 t 数据。为了准确计算机动车排放总量，按车辆排放特 性将机动车划分类型是必须的。 我幽现行的机动车污染物排放标准中将机动车简单的划分为3 类，美国 的m o b i l e 模式将机动车分为8 类，欧盟的排放标准中划分为9 类。见表2 - 1 。 在本研究中，使用中国环境科学研究院大气所关于机动车类型划分及相 应排放因子的研究。其通过研究分析欧美发达国家对机动车的分类方法并结 合我国的实际情况，将我国的机动车分为轻型车、中型车、重型车和摩托车4 大类，其中又细分为1 2 型( 见表2 - 2 ) 。 我国城市轻型车的比例很高，对城市空气污染的贡献也很大，因此根据 油料类型将其分为汽