結(jié)合實(shí)際測(cè)定對(duì)機(jī)動(dòng)車污染物排放因子的論述

許 柱

【摘 要】本文根據(jù)某道路上的兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)獲得的測(cè)試結(jié)果，對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行了有力分析，得出機(jī)動(dòng)車污染物的平均排放因子和有效的計(jì)算結(jié)果。

【關(guān)鍵詞】機(jī)動(dòng)車污染物；排放因子；分析；計(jì)算

1.引言

汽車在運(yùn)行過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中含有的有害成分包括：CO（一氧化碳）、HC（碳?xì)浠衔铮?、NOX（氮氧化合物）等物質(zhì)，不但嚴(yán)重污染了大氣，惡化了環(huán)境，而且直接威脅人們的身體健康。

計(jì)算機(jī)動(dòng)車尾氣污染排放因子的方法主要分為4種：1）通過機(jī)動(dòng)車臺(tái)架實(shí)驗(yàn)獲得排污情況；2）通過排放因子模型，估算機(jī)動(dòng)車的綜合排污因子；3）通過公路隧道試驗(yàn)獲得車流排污系數(shù)；4）直接在路網(wǎng)上選擇合適的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，計(jì)算推導(dǎo)車流排污因子。本文選用第四種方法，對(duì)某次干道進(jìn)行了污染物排放因子的研究，并與國(guó)內(nèi)外的已有數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

2.數(shù)據(jù)采集及分析

2.1 觀測(cè)點(diǎn)的分布

在路段兩側(cè)對(duì)應(yīng)的位置設(shè)兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。在該兩觀測(cè)點(diǎn)采集CO、HC及NOX氣樣（采樣時(shí)間為0.5h），觀測(cè)風(fēng)速、溫度和氣壓等氣象條件，并統(tǒng)計(jì)通過該兩觀測(cè)點(diǎn)的地點(diǎn)車速和不同車型的車流量。

2.2 采樣及分析方法

污染物CO、HC用雙聯(lián)球?qū)F(xiàn)場(chǎng)空氣抽入采氣袋中，洗3次，采氣500ml，用氣象色譜方法進(jìn)行濃度分析（使用GC112A型氣相色譜儀）；污染物NOX用裝有鹽酸萘乙二胺吸收液的采樣管和大氣采樣器采集，用分光光度計(jì)比色法進(jìn)行濃度分析。觀測(cè)點(diǎn)處的風(fēng)速用三杯風(fēng)速儀測(cè)量，用秒表記時(shí)法獲得車輛地點(diǎn)車速。所采氣體樣品在6h內(nèi)分析完，選取時(shí)段涵蓋高峰時(shí)期與非高峰時(shí)期。在5d的觀測(cè)期間HC、NOX污染物有效采樣30組，CO污染物有效采樣23組。

3.測(cè)試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析

3.1 觀測(cè)點(diǎn)處的空氣污染濃度

表1給出了采樣期間觀測(cè)點(diǎn)CO、HC、NOX濃度值統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。在背景時(shí)段（23：00～24：00）測(cè)量獲得的該路段空氣污染物濃度值與觀測(cè)期間測(cè)量獲得的值相比，前者非常小，故可忽略背景濃度，將觀測(cè)期間測(cè)量獲得的濃度值作為實(shí)際車輛排放污染物濃度值。

3.2觀測(cè)點(diǎn)處的交通流性態(tài)

在觀測(cè)期間（每天7：30～8：30，9：00～10：00，11：30～12：30，共5d），累計(jì)每天觀測(cè)期間通過觀測(cè)點(diǎn)1的機(jī)動(dòng)車為1141.4輛。在觀測(cè)點(diǎn)1，車輛的平均流量為380.5輛/h，平均地點(diǎn)車速為24.3836km/h，車流密度為15.6048輛/km；在觀測(cè)點(diǎn)2，車輛平均流量422.6輛/h，平均地點(diǎn)車速為26.9524km/h，車流密度為15.6795輛/km。

3.3 觀測(cè)點(diǎn)處的氣象條件

在觀測(cè)采樣期間，觀測(cè)點(diǎn)處溫度、氣壓分別為16～28℃、102.1～103.5MPa。該兩觀測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速見表2。由表2可知，兩觀測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速相差不大，平均為0.798m/s.風(fēng)向變化比較大，在觀測(cè)點(diǎn)1處以南風(fēng)和西南風(fēng)為主，在觀測(cè)點(diǎn)2處以西南風(fēng)和西北風(fēng)為主。

4.平均單車污染物排放因子計(jì)算

4.1利用大氣擴(kuò)散模型反推計(jì)算實(shí)際路段機(jī)動(dòng)車排污源強(qiáng)

由于實(shí)驗(yàn)所選觀測(cè)點(diǎn)兩側(cè)較空曠，無(wú)高大建筑物及其他障礙物的影響。這些條件符合高斯模式的基本假設(shè)，因此，對(duì)觀測(cè)點(diǎn)處機(jī)動(dòng)車路網(wǎng)污染物濃度的計(jì)算可使用無(wú)限長(zhǎng)線源高斯模式。選取的坐標(biāo)系，是將通過線源下風(fēng)向任意點(diǎn)P處的垂線設(shè)為y軸，線源為x軸，z軸垂直于水平面，向上為正，即為右手坐標(biāo)系。

對(duì)傳統(tǒng)無(wú)限長(zhǎng)線源高斯模式進(jìn)行反推計(jì)算后，可以獲得大氣擴(kuò)散模型逆向反演模式的基本公式。風(fēng)向與線源垂直時(shí)

在以上式中，式（1）、（2）適用于風(fēng)向與線源成大夾角時(shí)（θ≥45°）的情況；式（3）、（4）適用于風(fēng)向與線源成小夾角的情況。其中σz的值隨下風(fēng)向距離、大氣穩(wěn)定度的變化而變化，可選用擴(kuò)散參數(shù)計(jì)算得到，也可參見國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)取值計(jì)算。

由于實(shí)驗(yàn)觀測(cè)點(diǎn)處的兩個(gè)源產(chǎn)生影響的效果相似，且在觀測(cè)期間，通常路段兩側(cè)的風(fēng)向均為吹向觀測(cè)點(diǎn)處，故忽略兩個(gè)線源對(duì)兩觀測(cè)點(diǎn)的交叉影響，即認(rèn)為源1只對(duì)觀測(cè)點(diǎn)1產(chǎn)生影響，源2只對(duì)觀測(cè)點(diǎn)2產(chǎn)生影響。

4.2確定機(jī)動(dòng)車平均排放因子

兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)處的觀測(cè)時(shí)段中所有機(jī)動(dòng)車組成車組的平均排放因子，可以直接利用下式簡(jiǎn)單計(jì)算得到（共可獲得30個(gè)平均排放因子數(shù)值）

5.排放因子計(jì)算結(jié)果

5.1平均排放因子

利用式（1）～（4），分別對(duì)不同時(shí)段觀測(cè)到的污染物濃度值和相應(yīng)的大氣條件參數(shù)進(jìn)行擴(kuò)散反推計(jì)算，可以得出30組機(jī)動(dòng)車無(wú)限長(zhǎng)線源的源強(qiáng)數(shù)值。再利用式（5），計(jì)算30組不同的污染物平均排放因子，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表3所示。

5.2各類機(jī)動(dòng)車的排放因子

利用式（6），對(duì)觀測(cè)時(shí)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析，得到各類機(jī)動(dòng)車綜合排放因子，結(jié)果和相應(yīng)的判定系數(shù)見表4。由表4可知，目前，城市交通次干道路段機(jī)動(dòng)車的排放水平表現(xiàn)為大型客車、貨車的污染物（主要是CO、HC和NOx3類污染物）排放水平大大高于中、小型車輛的污染物排放水平，而摩托車、助動(dòng)車的排放因子，除HC與小客車、出租車等接近以外，其他污染物排放因子水平不高。

6.結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果的比較可知，中國(guó)城市交通次干道上的機(jī)動(dòng)車污染物排放因子明顯高于歐洲和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的排放水平。同時(shí)，基于城市交通次干道的機(jī)動(dòng)車排放因子高于高速公路機(jī)動(dòng)車CO、HC排放因子，但NOX排放因子卻偏低。城市隧道機(jī)動(dòng)車污染物排放因子大部分低于城市路網(wǎng)直接測(cè)得的數(shù)據(jù)，而臺(tái)架實(shí)驗(yàn)的污染物排放因子數(shù)據(jù)明顯小于城市隧道與城市路網(wǎng)的結(jié)果。該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果適用于城市交通次干道路段，車輛運(yùn)行速度范圍在20～30km/h之間。a.在路網(wǎng)中選不同道路等級(jí)的路段進(jìn)行觀測(cè)試驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析，獲得不同速度下排放因子修正值；b.在路網(wǎng)中選適當(dāng)交叉口進(jìn)行觀測(cè)試驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析，獲得不同運(yùn)行工況下排放因子的修正值。

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