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1、机动车PM2.5排放现状及其控制技术1 .机动车排放PM2.5特征分析机动车尾气会直接排放不完全燃烧颗粒物PM2.5,尾气中的氮氧化物和二氧化硫，也会在空气中转变成 PM2.5。科学研究发现，机动车尾气直接排放的颗粒物主要由核态（粒 径典型分布范围0.003-0.03微米）和积聚态（粒径典型分布范围为0.03-0.5微米）的颗粒物组成，其中以核态颗粒物为主。轻、重柴油发动机及农用机车所排放的PM2.5浓度最大经实验室试验证明，发动机在怠速和频繁加速减速时排放的PM2.5浓度会急剧升高，因此城市交通越拥堵，尾气排放的 PM2.5浓度就越高，形成恶性循环。对于这点，油品质量也 是很重要的影响因素，
2、硫含量越大，排放的氮氧化物和二氧化硫浓度越高，相互发生二次 化学反应形成的颗粒物浓度越大。2 .北京市机动车排放现状及其污染情况2.1 北京市机动车保有量变化趋势北京市机动车保有量的增长趋势如下变化曲线所示，2012年北京市机动车保有量突破500万辆，为5104千辆。由于不同车型的微粒排放系数不相等，为了更精确地计算出每种 不同车型的微粒排放量，需要对北京市不同车型的保有量进行估测。参考南京市机动车保有量的情况统计，在 2007年时南京市机动车保有量为72.88万辆，其中载客汽车 38.08万,占52%,载货?车为4.21万，占6%,三轮及低速货车 0.63万占比1%,摩才车30万辆占 41%
3、。将南京市与北京市的道路交通情况和社会发展情况相比，本文即直接采用南京市各 类车型的比例进行北京市的计算。图.北京市机动车保有量辆千1量有保车动机参照下文机动车PM2.5排放因子表对各种不同车型的分类，对北京市 2012年的机动车 进行初步数量统计和计算。其中，中型载客车保有量为2655千辆，中型载货汽车为 307千辆，微型载货为51千辆，摩托车为2091千辆。表.2012年北京市各类机动车保有量车型中型载客中型载货微型载货摩托车2012年保有量（千辆）口26553075120912.2 北京市机动车PM2.5排放量计算已知流动源机动车 PM2.5排放因子1,见表所示：表.机动车PM2.5排放
4、系数表燃料/产品车型/种类PM2.5排放因子（g/kg）无控国1国2国3国4汽油轻型载货0.760.230.140.100.07微型载货0.060.080.080.020.02大型载客0.390.320.200.05中型载客0.470.400.250.06小型载客0.140.150.150.020.02微型载客0.120.140.140.010.01摩托车20.879.294.594.65柴油重型载货6.83.583.471.35中型载货4.613.543.771.36轻型载货5.432.912.360.560.20微型载货2.182.181.820.890.86大型载客7.133.763.6
5、41.46中型载客4.543.493.721.38本文采取排污因子法计算机动车尾气颗粒物排放量，具体公式如下大气细颗粒物（PM2.5）源排放清单编制技术指南（试行）.环境保护技术文件. 卢宁川 秦海旭.“十二五”机动车氮氧化物减排对策初探.环境科技J.2011.02（24:1）:62-64：?EQPE= E （EC?x AP? M?/10 6?=0式中：EQPE预测年的排放量，t; EC?车型为i的年排放因子，g/km/辆；AP?不 车型为i的年保有量，辆；M?-一车型为i的年均行驶里程，km。2.2.1 各类车型排放因子选择根据各种不同车型的保有量估算得出的结果为北京市2012年的中型载客车
6、保有量为2655千辆3,中型载货汽车为307千辆，微型载货为 51千辆，摩托车为2091千辆。借鉴 已查到的环境保护技术文件就关于PM2.5的排放因子的分类法，考虑实际情况，为以上的四种不同车型定义其排放因子，排放因子的标准以目前使用比例较大的柴油国三标准。结 果如下所示，值得注意的是，在此选用的除了摩托车以外均为柴油类机动车的相关数据， 因为最终目的只是要将减排前后进行排放量对比，因此此部分误差可以抵消，计算结果在 可接受的范围内。表.北京市典型机动车型 PM2.5排放系数表车型中型载客中型载货微型载货摩托车排放因子(g/kg)1.381.360.894.652.2.2 各类型机动车年均行驶
7、里程的确定本部分的计算中，参考并部分采用了中国机动车排放污染与控制4中对车辆年行驶里程确认结果，计算的 4类机动车辆年行驶里程如下表所示。表.机动车年行驶里程表车型中型载客中型载货微型载货摩托车年行驶里程(km)197001970024000100002.2.3 机动车PM2.5排放量计算已知计算参数，根据公式计算出2012年北京市机动车尾气颗粒物的排放量，在这里不考虑行驶速度对排放因子的影响。由于公式中的排放因子与标准中查到的排放因子系数单 位不同，因此要先进行单位换算。假定油的密度为0.85g/cm3,机动车的油耗量不同车型不加以区别统一取值为100公里耗油量为10升，经管单位换算彳#到转
8、化系数为85g/km则排放量计算公式为：?= M?m AP?x 85/1000 x?/106式中：？?排放系数/g/kg,Q年排放量/t/a表.2012年北京市不同车型 PM2.5排放量计算表车型年均行驶里程/km保有量/千污染因子排放因子排放量/(t/a)中型载客197002655PM2.51.386135中型载货19700307PM2.51.360.699微型载货2400051PM2.50.890.0923张汝冬.大连市机动车排气污染特征与控制.大连理工大学硕士论文.4张清宇.杭州市道路机动车污染物排放特征及减排策略研究.浙江大学硕士论文摩托车100002091PM2.54.658.265
9、综上所述，2012年机动车PM2.5总排放量约为6144吨。3 .机动车PM2.5污染控制措施对策初探目前柴油车型机动车的使用比例仍较大，柴油车排放的颗粒物危害性不仅是产生气味 和可见脏污，更为重要的是它对人体的健康产生直接的危害。为了能降低微粒排放，各种 柴油车机内净化技术应用到柴油车上，如改进燃油品质，增压中冷、优化燃烧室、高压共 轨、多气门等技术，但是随着排放法规的日益严格，各种处理措施在技术上及经济成本上 均遇到较大的挑战。3.1 国内机动车与国外污染物排放物对比以目前国内占比较大的国三标准与欧洲第五阶段标准进行对比（g/km）周婷婷.中国油品质量标准与机动车尾气中颗粒物:表.国内与国
10、外机动车污染物排放量比较氧化硫对比中国（国三）欧洲（欧五）项目硫含量（wg/。硫含量（wg/。排放倍数汽油1501015车用柴油3501035氮氧化物对比中国（国三）欧洲（欧五）项目NOx排放量NOx排放量排放倍数汽油0.350.162.2车用柴油0.560.232.4一氧化碳对比中国（国三）欧洲（欧五）项目CO排放量CO排放量排放倍数汽油2.31.02.3车用柴油0.640.51.3颗粒物对比中国（国三）欧洲（欧五）项目PM排放量PM排放量排放倍数汽油0.050.00510车用柴油0.050.00510参照上述油品的排放标准，可见中国单台机动车各污染物排放量为欧洲的数倍至数十 倍。在本文重点
11、关注的机动车尾气直接排放的颗粒物污染，中国一台车的排放量相当于欧 洲的10台，对空气质量造成的污染程度差距甚大。PM2.5排放关系分析.科协i坛J.2013(7):121-1243.2 改善油品及燃料质量升级油品对于加强控制机动车排放污染，改善首都地区空气质量有重要意义。相比之前的京IV标准，京V标准油品硫含量降低了 80%。京V标准油品实施后，轻型车氮氧化 物将减少25%,总体污染物排放减少 40%,重型车氮氧化物减少 43%。经过有效数据粗算， 北京市全年二氧化硫排放量可减少432吨，一年365天计算，相当于每天减少排放 1.18吨。在此初步对油品升级后给机动车污染物排放量的贡献进行计算，
12、下面将重点考察本文研究的重点污染物PM2.5的排放缓解情况。陈阳.北京油品 粗”改细机动车节能减排更有效.中国经济导报.市场.2012.C02虽然改进燃油品质会进一步降低微粒排放，但这种提升油价的成本较高昂，在流动源 控制实施上花费很大，这也导致目前大部分机动车仍不满足标准的局势迟迟无法改变。仅仅依靠机内净化技术是不够的，必须运用尾气后处理技术以进一步降低微粒的排放， 常用的微粒处理技术有颗粒捕集器和氧化催化技术。通过对工艺参数和实施环境的改变， 可提高颗粒捕集器和催化转化器对颗粒物的处理转化技术，更大程度地减少 PM2.5污染。3.3 颗粒捕集器颗粒捕集器技术是目前国际上公认的最为有效的机动
13、车排气微粒后处理技术，工作原 理是当机动车的废气通过捕集器过滤装置时，排气流进入口通道，迫使排气流通过多孔陶 瓷壁面，PM就被捕集下来。颗粒物捕集装置简称为DPF,加装了 DPF后由于过滤体的阻力会导致排气背压增大，而排气背压的增大会影响机动机的性能，因此控制合理的背压值 和工艺参数是提高颗粒捕集器效率的重要因素。3.3.1 DPF过滤效率的特性DPF的过滤效率可通过经验公式计算出过滤前后排气中的微粒浓度.机械设计与制造J.2013.6(6):134-136,?=?式中：？?、?加装DPF前后排气中的微粒浓度微粒质量浓度C(mg/m3)是由波许烟度通过经验公式换算的,10?= 565 X?0
14、- ?式中：?-一波许烟度DPF过滤效率逐渐变大，这是因为 同时微粒做布朗运动加剧，扩散70%,捕集效率恰好相反。这是因DOF捕集效率越高。经过有效实可以得知，在相同的转速下，随着负荷量的增大， 负荷越大，排气温度越高，在高温条件下气流粘度较高, 加强，因此过滤效率变大。在相同负荷下，当负荷小于 为转速越低，排气流速越低，微粒经过滤体的时间越久, 验结果计算出DPF的捕集效率为87%左右。实验数据如下所示,7胡俊、孙平等.颗粒捕集器捕集效率及对柴油机性能影响研究表.DPF技术削减效率试验测量结果初级滤纸质量mg次级滤纸质量mgMmass mg不装DPF1.6350.1431.778加装DPF0.1150.080.1933.4 催化净化技术许多催化净化技术已经得到商业化。总的特点是通过控制颗粒物中的可溶性有机物组 分来控制颗粒物的排放量，同时催化剂的配方也逐渐得到改善，从而具有减少硫酸盐颗粒 物
