中國小汽車與其他交通方式的環(huán)境影響比較

景國勝， 王 碩

(1.廣州市交通規(guī)劃研究所， 廣東 廣州 510030； 2.株洲市規(guī)劃設(shè)計(jì)院， 湖南 株洲 412007)

隨著小汽車的增加，其帶來的環(huán)境問題也越來越受到重視。使用不同燃料的小汽車在制造、使用、回收3個(gè)階段產(chǎn)生的排放物都會對環(huán)境造成一定程度的影響，不同燃料所產(chǎn)生的排放污染物的排放率也有所不同[2]。2006年，Wang等人運(yùn)用國際車輛排放模型(IVE)對上海的機(jī)動車污染物排放進(jìn)行了評估[3]。2007年，Cai和Xie等人使用COPERT III (Computer Program to Calculate Emissions from Road Transport)模型評估了上海市1980年至2005年的摩托車排放[4]。王領(lǐng)輝,徐達(dá),李孟良等人則采取試驗(yàn)的方法對使用不同動力公交車的污染物排放進(jìn)行了比較分析[5]。

以上研究中缺乏從全局角度出發(fā)對小汽車與其他交通方式的排放污染及其排放率進(jìn)行綜合比較。而這種比較能更加深入了解不同交通方式之間污染程度的差異，有利于小汽車環(huán)境保護(hù)政策和措施的制定。

1 數(shù)據(jù)與分析

1.1 小汽車

1.1.1小汽車污染

小汽車使用過程中對環(huán)境的污染主要分為三種。第一種是尾氣污染，指汽車排氣管排出的廢氣，廢氣中含有150～200種不同的化合物，最具代表性的有一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔?、微粒及鉛化合物等[6]。第二種是燃油的蒸發(fā)污染，主要指小汽車的汽油蒸發(fā)，汽油是一種揮發(fā)性極強(qiáng)的物質(zhì)，揮發(fā)物中含有對人體有害物質(zhì)。第三種是曲軸箱污染，指發(fā)動機(jī)曲軸箱內(nèi)，從發(fā)動機(jī)活動塞環(huán)切口泄露出來的未完全燃燒的可燃性氣體，含有CO等對人體有害的成分。這幾種污染物都來自汽車初始排放，被稱為汽車一次污染物。汽車尾氣的二次污染物是光化學(xué)煙霧，光化學(xué)煙霧是汽車尾氣排放污染最嚴(yán)重的二次污染物。

研究表明，汽車排放已成為空氣中一氧化碳等污染物的主要來源。在北京、上海等特大型城市，汽車排放所占比例已超過50%，汽車已成為城市空氣污染第一大污染源[7]。2005年歐洲航天局公布的衛(wèi)星圖像顯示，北京及與之毗鄰的東北地區(qū)二氧化氮污染較嚴(yán)重，這些二氧化氮主要來自幾乎未經(jīng)過濾的汽車尾氣。雖然北京市自1998年開始分階段治理大氣污染，并取得一些成效。但是，北京市近幾年NOx濃度穩(wěn)步上升的趨勢非常明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國的NOx水平最近10年上升了50%[7]。

1.1.2小汽車排放物對人體健康的影響

大學(xué)生創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目失敗率高很大程度上與未能較好落地發(fā)展有關(guān)，甚至不少參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽獲獎的項(xiàng)目也未能真正走向創(chuàng)業(yè)發(fā)展的道路。通過調(diào)研分析，導(dǎo)致原因主要有資金問題、團(tuán)隊(duì)問題、創(chuàng)業(yè)者心理問題、項(xiàng)目本身問題、缺乏創(chuàng)業(yè)過程指導(dǎo)、市場原因等。因此，為更好地促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目落地發(fā)展，需要為大學(xué)生創(chuàng)客提供優(yōu)秀的創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)；在資金扶持方面，充分做好政府政策宣傳、利用好地方政府關(guān)于大學(xué)生創(chuàng)業(yè)資金扶持政策，通過創(chuàng)業(yè)大賽、路演、網(wǎng)絡(luò)宣傳等手段，展示創(chuàng)新產(chǎn)品，吸引企業(yè)、行業(yè)協(xié)會參；通過優(yōu)秀的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)，為大學(xué)生創(chuàng)業(yè)提供創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目指導(dǎo)、跟蹤服務(wù)等，為大學(xué)生創(chuàng)業(yè)既要“送上馬”，更要“扶一程”。

新的研究發(fā)現(xiàn)，汽車尾氣可能損害人體DNA。臺灣科學(xué)家對當(dāng)?shù)剀嚵髁孔畲蟮母咚俟肥召M(fèi)站的部分女性工作人員進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果顯示與辦公室的女性工作人員相比，她們的DNA破損程度相對較高。共有47名收費(fèi)站女性工作人員和27名女性辦公室工作人員接受了調(diào)查。收費(fèi)站女性工作人員每天三班制工作，每班8個(gè)小時(shí)。研究人員測量了這些志愿者體內(nèi)的某種化學(xué)物質(zhì)含量水平和體內(nèi)NO的含量。這種化學(xué)物質(zhì)是DNA破損的指示器，NO是與汽車尾氣相關(guān)的有害氧化物。調(diào)查結(jié)果顯示，收費(fèi)站的工作人員的化學(xué)物質(zhì)比辦公室人員高出90%，NO含量也平均高了30%[8]。

汽車尾氣還可能導(dǎo)致鉛中毒。陜西省婦幼保健院曾對前往就診的1000余名0～6歲兒童進(jìn)行鉛中毒免費(fèi)篩查，結(jié)果顯示西安市城區(qū)23.57%兒童血鉛水平超標(biāo)，而在這1000名兒童中，家在城區(qū)的鉛中毒情況最為嚴(yán)重。通過綜合分析，導(dǎo)致鉛中毒最重要的因素之一為汽車尾氣污染[6]。

1.1.3小汽車每公里排放率

中國的小汽車通常使用的是石油基燃料，比較常見的有90號無鉛汽油、93號無鉛汽油以及97號無鉛汽油。隨著新能源的開發(fā)利用，液化石油氣(LPG)、液化天然氣(LNG)也逐漸成為小汽車的燃料，部分城市開始試用車用乙醇汽油。表1中給出的數(shù)據(jù)來自于中國國內(nèi)有關(guān)桑塔納2000的研究分析[2]，給出了相同條件下90號無鉛汽油、液化石油氣(LPG)、液化天然氣(LNG)、車用乙醇汽油四種燃料的排放率。本文在對各種交通方式排放率進(jìn)行比較時(shí)，采用的是使用90號無鉛汽油的小汽車的每公里排放率數(shù)據(jù)。

表1 小汽車每公里排放率 g/km

1.2 摩托車

1.2.1摩托車污染

中國目前摩托車年生產(chǎn)量占世界摩托車總產(chǎn)量的一半以上，對環(huán)境造成的污染也比較嚴(yán)重。自2005年開始，中國開始實(shí)施歐洲Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)，對于改善環(huán)境質(zhì)量有良好的推動作用。中國目前使用的摩托車有兩種類型：二沖程發(fā)動機(jī)摩托車和四沖程發(fā)動機(jī)摩托車。大部分使用的是單缸發(fā)動機(jī),超過85%的摩托車為四沖程發(fā)動機(jī)，其余少部分為二沖程發(fā)動機(jī)。

二沖程發(fā)動機(jī)摩托車的主要污染物是HC、CO和呈白煙狀的顆粒物。由于發(fā)動機(jī)工作原理不同，二沖程發(fā)動機(jī)污染物排放比四沖程發(fā)動機(jī)嚴(yán)重。

四沖程發(fā)動機(jī)摩托車的主要污染物是HC、CO和NOx。其中HC和CO是由于空氣和燃油混合不完全燃燒所引起的。

1.2.2摩托車每公里排放率

二沖程發(fā)動機(jī)與四沖程發(fā)動機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)，由于發(fā)動機(jī)工作原理不同，相同排量情況下，前者功率要比后者大，但是污染相對后者嚴(yán)重。表2顯示的是四沖程發(fā)動機(jī)摩托車和二沖程發(fā)動機(jī)摩托車的排放率[9]，從中可以看出兩者的差別。中國二沖程發(fā)動機(jī)摩托車擁有量近年來呈下降趨勢，四沖程發(fā)動機(jī)摩托車占據(jù)絕大部分市場，因此，本文在對各種交通方式進(jìn)行比較時(shí)采用的是四沖程發(fā)動機(jī)摩托車的每公里排放率數(shù)據(jù)。

表2 摩托車每公里排放率 g/km

1.3 公交車

1.3.1公交車污染

公交車日行駛里程較多，排放污染總量較大，其最為嚴(yán)重的排放污染物主要有CO、NOx和HC。中國大部分地區(qū)的公交車發(fā)動機(jī)動力為傳統(tǒng)動力，即柴油機(jī)動力，部分地區(qū)(如北京)開始試用混合動力(即燃油電力混合)公交車。廢氣的排放與燃料效率、汽車動力、運(yùn)行模式以及燃料品質(zhì)有很大關(guān)系，正因?yàn)槿绱耍蟛糠止卉嚨呐欧怕视兴煌?/p>

1.3.2公交車每公里排放率

混合動力公交車污染物的每公里排放率比柴油動力公交車要小，這是因?yàn)榍罢叩陌l(fā)動機(jī)采用的是電力與燃油共同驅(qū)動，不會出現(xiàn)發(fā)動機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，性能比后者優(yōu)越，工作效率也比較高。表3中比較了中國柴油動力公交車和混合動力公交車的每公里排放率[5]。由于目前中國國內(nèi)公交車大多采用柴油動力，因此本文在對各種交通方式進(jìn)行比較時(shí)采用的是柴油動力公交車的每公里排放率數(shù)據(jù)。

表3 公交車每公里排放率 g/km

2 比較分析

2.1 使用壽命期內(nèi)總排放量的比較

由于使用的燃料以及使用壽命不同，小汽車、摩托車、公交車的總排放量也各不相同。公交車使用的燃料較多，空氣污染也比較嚴(yán)重，要比小汽車、摩托車等交通工具大很多，但是公交車能承載更多的乘客且出行里程較長。

不同交通方式在使用壽命期內(nèi)的總排放量可按式(1)計(jì)算：

Wi,j=(ER)i,j×(UL)i·αi

(1)

式中，Wi,j為第i種交通方式第j類排放物的總排放量(g)；(ER)i,j為第i種交通方式第j類排放物的每公里排放率(g/km)；(UL)i為第i種交通方式的使用壽命(km)；αi為第i種交通方式使用壽命期內(nèi)總排放量的修正系數(shù)。

根據(jù)表1～3，由式(1)可得不同交通方式使用壽命期內(nèi)總的排放量，如表4所示。

表4 使用壽命期總排放量 kg

由表4可知，小汽車在使用壽命期內(nèi)總的排放量比公交車要小很多，相差幾倍甚至幾十倍，這是因?yàn)樾∑嚨氖褂脡勖?km)以及實(shí)際平均載客數(shù)比公交車小很多，從而導(dǎo)致公交車總的排放物多于小汽車總的排放物；與此同時(shí)，小汽車CO2、NOx總排放量比摩托車大，這是因?yàn)槟ν熊嚨氖褂脡勖谌咧凶钚。挥?0000 km，從而導(dǎo)致摩托車總的排放量比小汽車小。

2.2 每乘客公里排放率的比較

由于實(shí)際平均載客人數(shù)和使用壽命不同，小汽車、摩托車和公交車的每乘客公里排放率也有所不同。小汽車和摩托車污染物總的排放量比公交車小，但是公交車實(shí)際平均載客人數(shù)和使用壽命均比小汽車和摩托車要大。

不同交通方式的每乘客公里排放率可按式(2)計(jì)算:

(2)

式中，Ui,j為第i種交通方式第j類排放物的每乘客公里排放率(g/pax-km)；(ER)i,j為第i種交通方式第j類排放物的每公里排放率(g/km)；(NP)i為第i種交通方式的實(shí)際平均載客人數(shù)(pax)；βi為第i種交通方式每乘客公里排放率的修正系數(shù)。

小汽車的額定載客人數(shù)為4人(桑塔納2000)，實(shí)際平均載客人數(shù)為1.73人[10]；公交車額定載客人數(shù)為95人(金龍XMQ6123G)，滿載率為66.7%[11]，實(shí)際平均載客人數(shù)為63.3人；摩托車額定載客人數(shù)為2人，實(shí)際平均載客人數(shù)為1.1人[10]；小汽車的使用壽命為300000 km[12]，公交車的使用壽命為1000000 km[12]，摩托車的使用壽命為60000 km[12]。根據(jù)表1～3，由式(2)可得不同交通方式每乘客公里排放率，如表5所示。

表5不同交通方式每乘客公里排放率g/pax-km

由表5可知，小汽車CO2、CO、HC和NOx的每乘客公里排放率要高于公交車，分別是公交車的5倍、6.8倍、32.2倍和1.7倍，這是因?yàn)楣卉嚨膶?shí)際平均載客人數(shù)和使用壽命(km)高于小汽車，分別是小汽車的57.5倍和3.3倍；在四種排放物中，HC數(shù)值相差較大，這是因?yàn)楣卉嚤旧鞨C排放量較少，占污染物總排放量的比例很小，幾乎可以忽略；另外，小汽車CO2和NOx的每乘客公里排放率與摩托車基本相當(dāng)，而CO和HC的每乘客公里排放率比摩托車小很多。

3 結(jié) 語

小汽車對環(huán)境的污染主要是從排氣管排出的廢氣污染，其中污染最嚴(yán)重的是光化學(xué)煙霧。根據(jù)不同交通方式的比較可知，小汽車每公里排放率介于公交車和摩托車之間；每乘客公里排放率比公交車要高，CO2和NOx的每乘客公里排放率比摩托車高；而在使用壽命期內(nèi)的總排放量比公交車要低得多，CO2、NOx總的排放量遠(yuǎn)高于摩托車，CO、HC則與摩托車相當(dāng)。

事實(shí)上，運(yùn)用一些技術(shù)手段對小汽車的燃油和發(fā)動機(jī)進(jìn)行改善，可以一定程度上減少小汽車的尾氣排放污染，比如，摻入添加劑，改變?nèi)剂铣煞?。汽油中摻?5%以下的甲醛燃料，或者采用含10%水分的水-汽油燃料，都能在一定程度上減少或者消除CO、NOx、HC和PM的污染效果[6]。對于發(fā)動機(jī)而言，改善噴油器的質(zhì)量，控制燃燒條件。調(diào)整噴油泵的噴油量，可以降低發(fā)動機(jī)功率，使霧化的燃料能與氧氣充分混合完全燃燒?；蛘?，采用催化劑，使CO氧化成CO2，HC氧化成CO2和H2O，NOx還原成N2。

自1998年以來，中國開始對部分大中城市進(jìn)行尾氣治理，經(jīng)過十幾年的不斷努力，目前小汽車廢氣排放已經(jīng)有了很大改善，但是與發(fā)達(dá)國家相比，還有較大的差距，要走的路還很長。如果中國堅(jiān)持實(shí)施小汽車環(huán)境保護(hù)的政策和措施，相信在不久的將來，中國交通環(huán)境將會煥然一新。

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