机动车排放是雾霾元凶吗

□鲍晓峰 尹航 黄志辉 胡京南   2017-02-27 23:07:00

大多数城市PM2.5浓度的贡献仍以燃煤排放为主,但机动车排放已成为部分城市的首要来源,京津冀地区排放强度居首,未来机动车污染防治形势不容乐观

截至2016年底,中国机动车保有量超过2.9亿辆,其中汽车保有量接近2亿辆。2016年中国成品油年消耗量超过2亿吨。数量庞大的机动车活动频率高、范围广、燃油消耗量大,且排放位置处于近地面和人口集中区域,对城市大气细颗粒物(PM2.5)和臭氧超标有直接影响。

以内燃机为动力的机动车,一方面,直接排放的细颗粒物是大气中一次细颗粒物的重要来源;另一方面,机动车排放大量的氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)等气态污染物,也是形成二次细颗粒物和臭氧的重要前体物。由于机动车一次颗粒物排放量相比其他排放源占比较小,机动车排放对大气雾霾的影响主要来自气态污染物反应生成的二次颗粒物。

机动车排放是雾霾的重要来源

美国、欧洲等发达国家和地区的大气污染防治经验表明,机动车排放是大气细颗粒物污染的重要来源。据统计,美国2016年机动车NOx、VOCs和颗粒物(PM)的排放量分别为361万吨、176万吨和13万吨,占该污染物排放总量的34%、11%和2%。美国的研究表明,机动车排放是大多数城市大气PM2.5浓度的首要贡献者,分担率约在10%-63%之间。

欧洲2014年机动车NOx、VOCs和PM排放量分别为308万吨、72万吨和16万吨,占该污染物排放总量的39%、10%和13%。同时,欧洲研究结果还表明,机动车排放对城市大气PM2.5浓度分担率约在9%-66%之间,城市交通监测点检测出的平均分担率为34%,城市背景监测点检测出的平均分担率为15%。

根据中国已经完成的第一批城市大气细颗粒物源解析结果,大多数城市PM2.5浓度的贡献仍以燃煤排放为主,部分城市机动车排放已成为首要来源。北京、上海、杭州、广州和深圳的移动源排放成为首要来源,占比分别达到31.1%、29.2%、28%、21.7%和41%。南京、武汉、长沙和宁波的移动源排放为第二大污染源,分别占24.6%、27%、24.8%和22%。石家庄、济南、保定、衡水和沧州移动源排放占比相对较小,分别为15%、15%、20.3%、13.5%和19.2%,在各类污染源的分担率中排第三或第四位。

以上城市的大气细颗粒物源解析结果为全年平均占比,在北方地区的冬季采暖期间,由于采暖造成的污染物排放显著增加,机动车排放分担率有所下降。但在重污染期间,机动车排放在本地污染积累过程中的作用明显,加大对机动车排放控制力度,有助于缓解污染的严重程度。

机动车排放增长初步得到遏制

2010-2015年,中国机动车保有量由2.1亿辆增加到2.8亿辆,增加了35%。汽车保有量由0.8亿辆增加到1.6亿辆,增加了109%。在此期间,全国机动车一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、NOx、PM四种污染物排放总量有所增长,由4451.1万吨增加到4532.2万吨,增加了2%(如图1所示)。其中,HC排放量由429.7万吨增加到430.2万吨,略有增加。NOx排放量由599.4万吨降低到584.9万吨,削减了2%。PM排放量由59.8万吨降低到56万吨,削减了7%。与机动车保有量增加幅度相比,四种污染物排放总量的增幅得到了有效抑制。这得益于国家逐步严格了新车排放标准、提升了汽柴油质量标准、加快了老旧车辆淘汰、强化了汽车排放达标监督管理。“十二五”期间,中国机动车排放的大气污染物得到了初步遏制。

机动车排放分担率正在逐渐增加

尽管近年来机动车排放增幅得到了一定的遏制,但随着产业转型升级和燃煤污染防治力度的加大,工业和燃煤排放占比下降,机动车排放污染逐渐凸显。根据《中国环境状况公报》,2011-2015年,全国工业源NOx排放仍是主要来源,但占比由72%降低至66%,下降了6%。而机动车NOx排放分担率由26%增加到31%,上升了5%。卫星遥感数据也证明,从历年变化趋势看,二氧化氮(NO2)柱浓度逐年降低,电力、钢铁等高架源排放控制效果比较显著,而地面NO2浓度相对稳定,移动源和低架源排放尚未获得明显的控制效果,这与机动车保有量快速增长有直接关系。另据估算,机动车VOCs排放约占全国总排放量的20%-25%。

重点区域机动车排放强度依然很高

2015年,京津冀、长三角、珠三角(广东)、长株潭(湖南)和成渝地区机动车排放的NOx分别为59万吨、53万吨、27万吨、5万吨和26万吨,占全国的10%、9%、5%、1%和4%。排放的VOCs分别为43万吨、39万吨、18万吨、3万吨和20万吨,占全国的10%、9%、4%、1%和5%(如图2-1和2-2所示)。

按机动车排放强度分析,全国NOx和VOCs排放强度分别为0.6吨/平方公里和0.4吨/平方公里。京津冀、长三角、珠三角、长株潭、成渝地区NOx排放强度分别为2.7、2.5、2.2、0.8、0.5吨/平方公里; VOCs排放强度分别为2.0、1.9、1.8、0.6、0.4吨/平方公里;京津冀地区排放强度居全国首位,NOx和VOCs分别为全国平均水平的4.5倍和5倍(如图3-1和3-2所示)。

机动车污染防治形势不容乐观

未来五年,中国还将新增机动车1.2亿辆以上,新增车用汽柴油消耗1亿-1.5亿吨,由此带来的大气环境压力巨大。根据中国经济社会发展状况、排放标准和油品标准实施情况,设计了三类情景进行分析,包括基线情景(排放标准、油品标准与2015年一致)、规划情景(排放标准、油品标准按现有规划执行)、增强情景(强制淘汰10-15年车龄的车辆)。情景分析表明,基线情景下机动车四项污染物排放将显著上升,规划情景排放略微下降,增强情景能够下降10%以上,未来机动车污染防治形势不容乐观。

另外,机动车对空气污染影响的途径和方式除了传统的尾气排放外,还包括来自燃油系统的蒸发排放。据测算,现行国Ⅴ标准轻型车蒸发排放已经超过尾气排放的VOCs。这部分未被纳入统计的蒸发排放约占尾气排放VOCs的1/3。另外,对机动车轮胎磨损和道路扬尘的排放目前还缺乏研究,污染影响尚不明确。

机动车污染防治建议

机动车排放贡献比重正在逐步加大,将逐渐成为影响城市和区域空气质量的重要方面。针对中国“十三五”期间的机动车污染防治提出几点建议。

1.强化新生产机动车监督管理。新车监管是防治机动车污染工作的源头,新车环保达标情况将直接影响机动车排放量,这是机动车污染防治工作的重要环节。因此,国家有关部门应大力推进更严格的新生产机动车排放法规的实施,切实做好新车环保达标监管工作。

2.加大在用机动车减排力度。环保部门与交通部门应联合建立在用车检查维修(I/M)制度,加强对在用车的管理,逐步淘汰高排放车辆,采用遥感和车载诊断系统(OBD)检查等手段保证车辆达标排放。环保部门与能源管理部门应联合推动车用油品质量升级,关注汽油蒸汽压控制,分地区、分季节供应不同蒸汽压的汽油,加大对汽油的烯烃和芳烃、柴油的多环芳烃等有害物质的控制力度,并强制使用燃油清净剂。

3.建立国家机动车排放和油品实验室。借鉴欧美发达国家的做法,尽快建立国家机动车排放和油品实验室。为制定和修订机动车排放控制标准、验证排放控制技术路线和方法、评估排放控制新技术、测定机动车排放特征研究和排放因子、研究油品质量对排放的影响等,提供必要的试验和分析测试条件。加大机动车环保达标监管经费投入,对生产、销售和进口的车型按合理比例逐年监督抽查,保证机动车排放标准和油品质量标准实施的严肃性。

  4.构建交通污染监测网。在大中型城市交通流量较大的道路沿线设立交通污染监测点,构建包括交通污染的空气质量监测网,研判机动车排放对空气质量的影响,使控制排放与改善空气质量有机衔接起来。尤其是在重污染天气时,判明机动车排放对交通主干道空气质量的影响程度,精准制定重污染应急过程中的机动车减排措施。

(作者单位为环保部机动车排污监控中心和中国环境科学研究院)

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