国五和国六轻型汽油车蒸发排放因子与特征研究

挥发性有机物（VOCs）是光化学污染形成的重要前体物，汽油车的蒸发排放是VOCs的重要排放来源。排放清单是表征汽油车VOCs排放的重要手段，汽油车的VOCs蒸发排放因子是建立源排放清单重要的数据基础。该文通过整车蒸发排放试验获取国五和国六轻型汽油车的热浸和昼夜VOCs排放因子，为建立汽油车VOCs排放清单提供重要的数据参考。结果表明，国五轻型汽油车热浸VOCs平均排放因子为(0.11±0.11) g/h，昼夜损失平均排放因子为(0.61±0.29) g/d；国六轻型汽油车热浸VOCs排放因子为(0.095±0.077) g/h，昼夜损失平均排放因子在(0.23±0.16) g/d。研究表明昼夜排放测试中，蒸发密闭室内VOCs质量排放上升速度先快后慢；相较于国五车辆，国六车辆车的昼夜排放改善更为明显，且使用95号汽油的车辆比使用92号汽油的车辆蒸发排放略低。     

轻型汽油车尾气PM2.5的排放特征

为研究轻型汽油车尾气PM_2.5的排放特征,利用整车测试台架和颗粒物稀释采样系统,对12辆轻型汽油车尾气的PM_2.5进行了采集,并进一步分析了PM_2.5排放因子及其碳质组分——OC(有机碳)和EC(元素碳)的排放特征;在此基础上,参考文献研究结果,计算了我国轻型汽油车分阶段PM_2.5排放因子,结合活动水平数据估算轻型汽油车PM_2.5排放量.结果表明:测试的国Ⅰ前~国Ⅳ轻型汽油车PM_2.5平均排放因子分别为(73.2±3.8)(50.5±45.4)(34.7±18.4)(22.6±10.3)和(1.0±0.2)mg/km,随排放阶段升级而显著降低.OC是轻型汽油车尾气PM_2.5中的主要碳质组分,在TC(总碳)中所占比例超过90%. 2012年我国轻型汽油车PM_2.5排放量为21 828.7 t,占机动车颗粒物排放总量的3.5%,其中仅占轻型汽油车保有量17%的国Ⅰ及以前车辆排放了约43%的PM_2.5. 研究显示,轻型汽油车尤其是国Ⅰ及国Ⅰ前车辆颗粒物排放不容忽视,在机动车颗粒物减排工作中应给予足够重视.      

轻型汽油车蒸发排放特征及温度对蒸发排放的影响

车辆蒸发排放是城市地区大气环境中VOCs（挥发性有机物）的重要人为源.选取满足国五排放标准的轻型汽油车,采用满足国Ⅵ（A）汽油标准的汽油,在密闭舱内设定两种不同温度,研究蒸发排放特征及温度对蒸发排放的影响.结果表明:①6辆车热浸VOCs蒸发排放因子范围为0.01~0.10 g/h,昼间损失VOCs蒸发排放因子范围为0.09~1.49 g/d,低于已有研究中国四或国三车辆的蒸发排放水平.②昼间损失VOCs蒸发排放水平远超过热浸VOCs蒸发排放水平.③热浸蒸发排放过程中密闭舱内VOCs质量呈近似线性增长,昼间损失蒸发排放过程中密闭舱内VOCs质量呈先快后缓的增长特征.④温度升高后,热浸和昼间损失VOCs蒸发排放因子均明显增加.温度由25℃升至38℃后,热浸VOCs蒸发排放因子增加36.0%~533.9%;温度从18~33℃升至23~38℃后,昼间损失VOCs蒸发排放因子增加16.7%~106.2%.研究显示,温度变化对热浸和昼间损失VOCs蒸发排放因子均影响明显.      

法规工况下轻型汽油车氨排放特征

为掌握轻型汽油车NH₃排放实际状况,以一辆配备三元催化转化器(three-way catalytic converter,TWC)的国Ⅵ轻型汽油车为研究对象,分别在全球轻型汽车驾驶工况(worldwide light-duty test cycle,WLTC)、中国轻型汽车行驶工况(China light-duty vehicle test cycle,CLTC)和美国联邦测试规程(federal test procedure,FTP-75)下进行NH₃排放测试,分析WLTC工况下的瞬时NH₃排放特征,以及不同环境温度(?7、0、23、35 ℃)对NH₃排放的影响,并对比3种测试工况下的NH₃排放因子. 结果表明:①在WLTC工况下,车辆冷起动前50 s未检测到NH₃,NH₃排放主要集中在低速段和中速段(前900 s),在高速段和超高速段,仅有极少量的NH₃生成. 轻型汽油车在低速(v<40 km/h)的加速区间内,NH₃排放量较高. ②随着环境温度的升高,NH₃排放因子呈下降趋势,35 ℃时略微有所上升. 其中,?7 ℃下低速段的NH₃排放因子分别是0、23和35 ℃下的1.4~2.2倍;在WLTC工况下,各种测试环境温度下车辆的NH₃排放因子均表现为低速段>中速段>高速段>超高速段;在3种工况下,轻型汽油车的NH₃排放因子差异较大. 其中,测试车辆在WLTC工况下的排放因子最小. 研究显示,在低温(?7 ℃)环境下轻型汽油车NH₃的排放量相对较高.      

遂宁市机动车NO_X分担率及总量分担率研究

采用数理统计方法得到2015年遂宁市各类型车辆数据及其年均行驶里程;借鉴国内典型城市机动车污染排放因子,结合遂宁市机动车排放实际情况并加以修正,得到了遂宁市各类型车辆排污因子;运用公式计算出了各类型车辆NO_X排放量及分担率;分析各类型车辆NO_X分担率,结果表明遂宁市应重点抓好轻型汽油车、重型柴油车、轻型柴油车、公交车这四类车型的污染防治工作。     

基于实际道路测试的轻型汽油车甲烷排放因子模型构建与评估

针对目前机动车温室气体甲烷(CH₄)排放因子缺乏的问题,利用便携式尾气测量系统(Portable Emission Measurement System,PEMS)对13辆轻型汽油车开展实际道路车载测试,获得汽油车CH₄排放因子及排放特征.结果表明,轻型汽油车CH₄排放因子随着国标加严而下降,国6轻型汽油车CH₄排放因子相较于国1车辆下降了约94.5%.基于CH₄逐秒排放特征分析发现,在实际行驶工况下CH₄排放变动剧烈,排放峰值通常出现在高速或高加速工况.同时,研究发现CH₄排放因子与燃烧效率(MCE)、机动车比功率(VSP)呈现显著相关性,通过CH₄与MCE、VSP的关系构建了轻型汽油车不同标准下的基于MCE及基于VSP的排放因子模型.以一辆国4汽油车实测值对模型进行验证与评估,该车CH₄排放因子的实测值为(3.9±0.6) mg·km^-1,基于MCE、VSP的模型模...     

轻型汽油车尾气OC和EC排放因子实测研究

选取27辆国3~国5轻型汽油车采用实验室底盘测功机和全流稀释定容采样系统(CVS)开展了尾气颗粒物中有机碳(OC)和无机碳(EC)组分的排放因子实测,分析了启动条件、行驶工况和喷油方式对轻型汽油车OC和EC排放的影响.结果表明,国3~国5轻型汽油车OC平均排放因子分别为(2.09±1.03)、(1.59±0.78)和(0.75±0.31)mg·km-1,EC平均排放因子分别为(1.98±1.42)、(1.57±1.80)和(0.65±0.49)mg·km-1,二者均随排放标准的提升呈显著下降趋势,OC/EC值分别为1.54±0.92、1.53±0.91以及1.47±0.66.OC1、OC2以及EC1和EC2是轻型汽油车排放的最主要碳质组分,分别占15.0%、20.6%、22.2%和21.7%.冷启动条件下轻型汽油车OC和EC排放约为热启动的1.4和1.8倍;高速工况下轻型汽油车OC和EC排放因子约为城区工况的2倍和4倍;缸内直喷(GDI)发动机的OC排放因子与进气道喷射(PFI)发动机接近,但EC排放因子约是后者的1.7倍,随着我国轻型汽油车中GDI发动机日渐普及,其EC排放应当引起密切关注.     

机动车尾气碳质气溶胶排放因子及其稳定碳同位素特征

机动车尾气是大气碳质气溶胶的重要人为来源,其排放因子与稳定碳同位素组成是重要的基础数据.选取多辆不同类型在用机动车,进行多种工况、冷/热条件下启动的台架试验,收集各测试阶段尾气分析其碳质组分含量与稳定碳同位素比值,并探讨其影响因素.结果表明,总碳排放因子大小为：重型柴油车>轻型柴油车>轻型汽油车,轻型天然气车虽然在低速与中速阶段排放因子极低,但高速行驶阶段可达到重型柴油车的排放水平.各型车冷启动的排放因子均高于热启动,NEDC工况的排放因子整体低于WLTC工况,应与其测试车速有关.汽油车和天然气车各测试阶段排放有机碳(OC)均远高于元素碳(EC),柴油车OC与EC排放因子相近,各类车辆OC/EC都随测试车速的提高而上升.稳定碳同位素EC重于OC,同位素比值大小关系均呈现：汽油车<天然气车<轻型柴油车<重型柴油车,现有源解析的稳定碳同位素源谱较难反映汽油车与天然气车特征.在排放治理与源解析工作中,应注意替代燃料的使用与机动车老化过程所造成的排放因子与同位素特征值的变化影响.     

汽油车尾气羰基化合物排放特征研究

为了研究在用汽油车实际道路尾气中羰基化合物的排放特征,基于车载排放测试技术,利用2,4-DNPH吸附管对北京市10辆不同排放标准的在用汽油车实际道路尾气排放进行采样测试,并应用高效液相色谱对排放的羰基化合物进行定量分析.结果表明,排放标准对测试汽油车尾气羰基化合物排放因子及组分均有明显影响,国Ⅰ前、国Ⅰ、国Ⅱ、国Ⅲ和国Ⅳ标准测试车辆羰基化合物排放因子分别为6.41、3.20、2.59、2.05和1.09 mg·km-1.行驶工况对测试车辆的羰基化合物排放因子也有较大影响,热启动工况排放因子最高,热运行工况次之,快速路工况最低.     

运用CMEM模型计算北京市机动车排放因子

采用由美国加州大学Riverside分校开发的综合模式排放模型(CMEM)分析和研究北京市机动车污染物的排放特征,以9辆代表北京市典型技术类型的轻型机动车为实验车辆,收集了运行CMEM模型所需要的数据和参数.通过CMEM模型Access 2.02版本计算,得到了在不同交通行驶状况下北京市4类典型轻型机动车的CO2,CO,HC,NOx单车排放因子及各车型综合排放因子.通过与同一车辆的在路实测排放因子比较发现,用CMEM模型计算的CO,HC和NOx与实测排放因子及排放特征有较好的一致性,因此适用于计算北京市机动车CO,HC和NOx排放因子.      

缸内直喷汽油车颗粒物化学组分特征

随着缸内直喷汽油车（GDI）的大量使用,其尾气颗粒物排放问题日益凸显.研究缸内直喷汽油车尾气颗粒物构成组分是有效控制其颗粒物排放的重要前期工作之一.选取了5辆满足国六排放标准的缸内直喷汽油车进行了尾气颗粒物碳质成分、水溶性离子和多环芳烃（PAHs）组分分析.结果发现,各类碳质是测试车辆尾气颗粒物中的主要成分,平均占比约70%.颗粒物碳质中有机碳质（OC）多于核态碳质（EC）,OC/EC比值在1.03~3.43之间.测量了颗粒物中多种水溶性离子的含量,结果表明Ca²⁺和SO₄^2-是尾气颗粒物中的主要水溶性离子,主要来源均为机油添加剂.此外,结果还发现GDI车辆尾气颗粒物中高环PAHs排放占比较高,对人体健康危害大,需要重点关注.     

车用汽油及含氧燃料的环境效应

基于7辆国6轻型车的WLTC循环测试,计算了汽油?E10和MTBE10(汽油中添加10％体积的甲基叔丁基醚)排放的温室气体的致暖效应(GWP)、臭氧生成潜势(OFP)和非甲烷有机气体(NMOG)排放.结果表明,车队平均N2O和CH4排放的GWP分别为0.6和0.07g CO2e/km.E10和MTBE10的非CO2温室...     

轻型汽油车VOCs排放特征和排放因子台架测试研究

为研究轻型汽油车尾气中VOCs的排放特征和排放因子,按照《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(中国Ⅲ、Ⅳ阶段)中要求,采用底盘测功机对国内现有不同品牌轻型汽车进行台架试验,并利用3级冷阱预浓缩GC-MS方法对尾气样品中VOCs物种进行定量分析.结果表明,尾气样品中共有68种VOCs被定量检出,其中芳香烃种类最多,占38.7%,烷烃占29.8%,烯烃(包含炔烃)占27.1%.不同品牌轻型车源排放谱特征基本吻合.轻型汽车的总VOCs排放因子为0.01~0.46g/km,前3位物种分别为乙烯、甲苯和苯.     

轻型汽油车VOCs排放特征及其大气反应活性

采用车载式尾气测量系统对国Ⅱ、国Ⅲ、国Ⅳ轻型汽油车在实际道路排放的尾气进行样品采集,并采用GC-MS、GC-FID对尾气中烷烃、烯烃、苯系物进行测试分析.结果表明轻型汽油车的VOCs排放因子随排放标准的提高显著降低,国Ⅱ、国Ⅲ、国Ⅳ3种车型的排放因子分别为49.62、21.65、6.72mg/km.苯系物占测定VOCs组分的比例最高,占到总VOCs的47.43%~60.52%.由排放的VOCs估算获得不同标准车型的臭氧生成潜势及二次有机气溶胶生成潜势分别为24.64~234.14mg/km和13.24~125.32mg/km.在对国Ⅲ车型进行的不同速度的实验结果显示,轻型汽油车尾气VOCs排放因子及相应的臭氧生成潜势和二次有机气溶胶生成潜势均随实验车速的升高而降低.     

轻型汽油车简易瞬态工况法与定容全流稀释采样法(CVS)的排放相关性

选取25辆国2~国5标准在用轻型汽油车分别采用简易瞬态工况法(VMAS)与定容全流稀释采样法(CVS)开展了排放实测,分析了两种方法实测的排放因子相关性.结果表明,轻型汽油车排放水平总体随排放标准提升而呈下降趋势,国2和国3标准车辆中存在一定的高排放现象,国4及以上标准车型排放相对较低.VMAS和CVS方法的排放相关性随标准提升而显著下降,对国4及以上标准车辆的CO和HC+NO_x排放的相对偏差分别达到197%和177%.对较高排放车辆,两种方法检测结果的相关系数达到0.75~0.85;对较低排放车辆,相关系数仅为0.46左右,若将在用车排放标准进一步收严,采用VMAS检测的误判率将显著上升.随着我国机动车排放水平的不断下降,总体来看,VMAS检测对高排放标准车辆的适用性相对较差,有必要在用车排放检测方法方面开展更为深入的研究.     

2010年中国机动车CH4和N2O排放清单

中国大部分机动车温室气体排放研究都集中于CO₂排放,对于CH₄和N₂O等排放的研究鲜见. 以中国机动车污染防治年报(2011年)、中国汽车工业年鉴(2011年)、中国统计年鉴(2011年)以及交通运输部发布的相关信息和数据(2011年)等为基础,结合文献调研和2008─2010年对北京、广州等国内10余座典型城市的实地调查结果,获得2010年我国机动车活动水平及排放特征. 基于上述基础信息,解析得到按不同车型、燃料和车龄分布的机动车保有量、年均行驶里程及排放因子,建立2010年中国机动车CH₄和N₂O排放清单. 结果表明:2010年中国机动车CH₄和N₂O排放量分别为23.90×104和6.01×104t,折算成CO₂分别为501.99×104和1862.51×104t. 不确定性分析则显示,中国CH₄排放量在18.21×104～27.52×104t之间,N₂O排放量在4.32×104～7.62×104t之间. 在机动车中,汽车CH₄和N₂O排放量最大,分担率(某车型污染物排放量占机动车排放总量的比例)分别为77.99%和94.22%,而摩托车和农用车排放分担率较小. 在各类汽车中,CH₄排放主要来源于轻型汽油车和天然气出租车,二者的排放分担率分别为47.98%和23.42%;N₂O排放则主要源于轻型汽油车,其分担率为73.09%. 因此,轻型汽油车是削减机动车CH₄和N₂O排放的重点车型,同时天然气出租车也应作为控制CH₄排放的主要车型.