廣州市機動車尾氣污染現狀及控制措施
摘要：隨著人口和經濟的快速發(fā)展，廣州市機動車數量急劇上升。本文通過對廣州市機動車的保有量、構成和發(fā)展趨勢進行調研分析，并對機動車尾氣排放的特性和現狀進行研究，根據廣州市空氣污染現狀機動車的污染物排放因子和各類車型排放分擔率進行研究分析。文章結合廣州市的地方特點提出控制廣州市機動車尾氣污染的可行措施。
關鍵詞：機動車,污染,排放因子,分擔率
1 廣州市機動車現狀及發(fā)展趨勢
廣州市地處華南地區(qū)，作為沿海經濟開放城市，隨著經濟的迅速發(fā)展，機動車保有量迅速增加，進一步加劇了廣州市的環(huán)境污染。2002 年廣州市平均空氣污染指數為67.8，2003 年為75.8；大氣污染從以煤煙型為主逐步過渡到以氮氧化物為主的機動車燃油氧化型污染。采取何種措施減少和控制機動車尾氣排放已成為廣州市環(huán)保部門所亟需解決的問題。
2006 年末，廣州市機動車保有量約為183 萬輛，比上一年增加了5.6 萬輛，增長率為3.2%。圖1 所示是1997 年至2006 年廣州市機動車保有量的變化趨勢圖。
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2 機動車尾氣排放及對大氣環(huán)境影響
2.1 機動車尾氣排放特性及其現狀
機動車發(fā)動機每燃燒1kg 汽油，消耗15kg 新鮮空氣，排出150~200g 的CO，4~8g 的HC，4~20g 的 NOx 以及少量的四乙基鉛。人們已從機動車尾氣中分離出80 多種有害物質，其中以CO、CO2、HC、 NOx、SO2 和顆粒為主。CO 是燃料不完全燃燒而產生的中間產物；HC 是碳氫化合物的總稱；NOx 是在內燃機氣缸內產生的，其排放量取決于燃燒溫度、時間、空燃比等因素。據WHO 數據統(tǒng)計，每年大約有 80 萬人死于城市空氣污染，其中機動車尾氣是主要因數。
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表 1 是汽油機汽車和柴油機汽車在不同運行工況下尾氣中主要污染物度，可以看出，柴油機CO 排放小于0.5%，汽油機小于10%，汽油機為柴油機的 20 倍以上；柴油機HC 排放量小于500ppm，汽油機小于3000ppm，汽油機為柴油機的5 倍以上；柴油機NOx 的排放量1000~4000ppm，汽油機為2000~ 4000ppm，二者基本相當。機動車排汽污染與行駛狀況有著密切的聯系，當機動車快速行駛時，廢氣排放量最大，但廢氣中污染物濃度卻與空燃比有關：當機動車空檔、減速行駛和突然加速時，由于燃燒不完全，CO、HC 和顆粒物排放濃度高，NOx 濃度低；當機動車高速行駛時，當機動車以中速度均勻行駛時，NOx、CO、HC 和顆粒物排放量最小。廣州市小型車(出租車及其它小型車) 和摩托車是CO、 HC 及顆粒物的重要排放源，公共汽車等大型車是 NOx 主要排放源。
1990 ~1997 年間廣州市機動車年均遞增率為 30.83%，同期道路面積遞增率僅有14.7%，因而機動車行駛工況差，機動車在城區(qū)道路上行駛時，怠速時間占總運行時間的17.77% ， 加速時間占 29.11%，減速占27.16%，勻速僅占25.95%，平均車速只有14.14km/h，因此進一步增加了機動車尾氣。
2.2 廣州市空氣污染現狀
空氣污染是一個復雜的現象，在特定時間和地點空氣污染物濃度受到許多因素影響，影響空氣質量的主要因素主要有兩個：一個是污染物質的排放量，再一個就是氣象條件。1984 年廣州市建立空氣質量自動監(jiān)測系統(tǒng)，2000 年6 月5 日開始環(huán)境空氣質量公報。該系統(tǒng)主要由計算機中心控排放量。制室、自動監(jiān)測子站和一個質量與技術持組三部分組成：環(huán)境監(jiān)測儀器、有線數據通訊、計算機控制網絡，可迅速采集和處理數據。每個監(jiān)測子站都裝有監(jiān)測空氣中二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧和可吸入顆粒物等污染物的監(jiān)測儀器，以及測定溫度、濕度、風向、風速等氣象參數的儀器。
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圖2 為廣州市1997~2004 年NO2 和SO2 年均濃度的變化規(guī)律圖，可以看出，SO2 濃度呈先降后升的趨勢；NO2 濃度整體亦呈先降后升的趨勢，但均超過國家二級標準，NO2 年均值在0.101~0.139mg/m3 之間；通過計算可以發(fā)現NO2/ SO2 比率的年際變化整體呈先升后降的趨勢，2001 年達歷史最高峰。NO2 污染均超過SO2 污染，說明廣州市的大氣污染已由過去的煤煙型污染向現在的機動車尾氣型污染轉化， NO2 已成為首要污染物。
3 廣州市機動車排放因子和排放分擔率
3.1 機動車污染物排放因子
表2 是運用MOBILES 尾氣排放系數模式，結合廣州市實際情況計算出的2000 年和2010 年廣州市機動車污染物的排放因子。由表中可以看出：機動車污染物排放因子與車型、燃料和車速均有關。其中，CO 排放因子最小的是重型柴油車、最大的是重型汽油車；HC 排放因子最小的是重型柴油車；NOx 排放因子最小的是摩托車、最大的是重型柴油車；各車型的CO 和HC 排放因子均與其運行速度呈反比關系。2010 年的機動車排放因子比2005 年低，這可能與嚴格的排放標準、不斷提高的機動車技術等有關。
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3.2 機動車排放分擔率
機動車排放分擔率可以反映機動車排放對城市大氣環(huán)境污染的程度，是用城市機動車排放污染物的多少占大氣總污染數量的百分比來計算。據歐美發(fā)達國家大中城市的監(jiān)測數據顯示，城市中各類主要污染物如一氧化碳、二氧化碳、臭氧、碳氫化合物、醛類、氮氧化物、二氧化硫和懸浮粒子的40%~90%來自機動車尾氣。如倫敦1996 年的監(jiān)測數據表明：大氣中74%的HC 來自于機動車排放。根據廣州市機動車輛構成比率以及各類車型的出行量，再依據表2 的機動車污染排放因子可計算出汽油車中各類的污染排放分擔率，見表3。
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qi=Qi/Q×100%
式中，qi 為某類汽油車的污染排放量占汽油車污染排放總量的百分比；Qi 為某類型汽油車的污染排放量， kg/m3；Q 為所有汽油車的污染排放總量，kg/m3。從表3 可以看出，在移動源排放的污染中，小型車(出租車、其他小型車) 和摩托車是一氧化碳、碳氫化合物的主要排放源；公共汽車在氮氧化物分擔率已占22.35%，若同時考慮柴油車，公共汽車在各類車輛中的氮氧化物污染排放分擔率將更高。所以在移動源排放的污染中，公共汽車等大型車是氮氧化物的主要排放源之一，而摩托車對氮氧化物的污染分擔率最低。
4 結論
通過對廣州市機動車尾氣排放的特性和現狀進行研究，并根據廣州市空氣污染現狀以及對于機動車的污染物排放因子和各類車型排放分擔率進行研究分析得出以下結論。
(1) 廣州市機動車保有量逐年遞增，從1997 年到2006 年的年均增長速率為8.87%。
(2) 機動車排放已成為廣州市的主要污染源。機動車排放污染分擔率CO 為86.8%，HC 為97.4%， NOx 為38.2%。
(3) NOx 污染在廣州大氣污染中的比重越來越大，大氣污染類型已從過去的煤煙型向現在的機動車尾氣型轉化；而CO 污染有輕微下降。
(4) 在機動車排放的污染中，小型車（包括出租車）、和摩托車是CO、HC 的主要排放源；公共汽車等大型車是NOx 的主要排放源。所以對廣州市機動車污染控制應著重控制摩托車、小型車(特別是轎車和出租車)、公共汽車的污染排放。
5 建議
廣州市政府以及環(huán)保局已制定了相應的法規(guī)和管理辦法，但還要通過更有效的控制和管理措施來控制機動車的尾氣排放。鑒于廣州地區(qū)的機動車以及環(huán)境污染的現狀和特點，建議采用以下措施：
（1） 提前實施“歐3”標準？缭綐藴孰A段，提前實施“歐3”標準對廣州市具有特殊的實際意義，相對于“歐2”標準而言，“歐3”標準主要是加強了對NOx 的控制限值，CO 和HC 則基本沒有什么變化，而廣州作為NOx 污染嚴重的城市，急需加強對 NOx 排放的控制。
（2） 燃料的品質對機動車的排放控制也是一個關鍵因素。對應于機動車排放標準要求，參照歐洲汽油標準，來確定廣州市未來對汽油質量的要求。
（3） 在市區(qū)各路段建立機動車遙測系統(tǒng)。在道路上用紅外儀遙測CO、CO2、HC，用激光、紫外儀遙測NOx，可以迅速、廉價地獲得大量機動車的實際排放數據，并將高排放的汽車識別出來，然后要求其進行維修。
（4） 對在用車的排氣污染控制重點應放在重型車、出租車和公共汽車上。因為在廣州市，重型車 NOx 的排放占流動源排放的40%以上，屬于高排放車群，另外，出租車和公共汽車，在市區(qū)的行駛里程最高，為重點控制對象。控制公共汽車的排氣污染措施不能限制其出行，而應使用低排放水平的發(fā)動機，在大力提倡公共交通的同時，降低其污染排放。對于出租車的排放控制，可以提高出租車的更新速度，或增加對出租車的檢測頻率，監(jiān)控其排放，以及時對排放超標準的車輛進行維修。
（5） 加速淘汰、轉移和改造在用車。沒有排放控制裝置的舊車是典型的高排放源，即使有排放控制的在用車，隨著使用年限的增加，排放裝置保養(yǎng)不當，排放也會惡化，對這部分污染貢獻較大的車輛，采取淘汰或改造的措施。
（6） 大力發(fā)展電車、LPG 等清潔燃料車。采用 LPG 等替代燃料最大的優(yōu)點是可以有效減少CO、HC 和顆粒物的排放，對CO、HC 減排幅度分別達到80 ~85%，還可延長發(fā)動機壽命；發(fā)展電車可以有效地消除或大幅度減少NOx、CO、HC 和顆粒物的排放。
（7） 改善道路交通狀況，采取科學的交通管理可以減少堵塞。提供良好的運行狀況，對控制機動車污染非常重要。采用多種交通運輸方式如地鐵、電車等，進行交通分流；加強對現有道路的有效使用，包括實行公交優(yōu)先，設置自行車道或自行車專用道路網絡，設置步行設施，采用交通渠化設置，建立交通監(jiān)控系統(tǒng)、信息咨詢系統(tǒng)；分散交通需求。
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