基于使用年限的汽車排氣污染物檢測結(jié)果分析*

李洪亮 鄒本存 金世洲 儲(chǔ)江偉 阮文就 崔鵬飛 王勝軍

(東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院1) 哈爾濱 150040) (哈爾濱市重點(diǎn)污染源監(jiān)控管理中心2) 哈爾濱 150027)(黑龍江省環(huán)境保護(hù)廳3) 哈爾濱 150090)

基于使用年限的汽車排氣污染物檢測結(jié)果分析*

李洪亮1)鄒本存1)金世洲2)儲(chǔ)江偉1)阮文就1)崔鵬飛1)王勝軍3)

(東北林業(yè)大學(xué)交通學(xué)院1)哈爾濱 150040) (哈爾濱市重點(diǎn)污染源監(jiān)控管理中心2)哈爾濱 150027)(黑龍江省環(huán)境保護(hù)廳3)哈爾濱 150090)

按照加速模擬工況檢測法(ASM)、雙怠速檢測法和自由加速檢測法,對近10萬輛在用汽車排氣污染物檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行了大樣本數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì).對ASM檢測結(jié)果數(shù)據(jù),以不同階段的汽車排放國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行日期作為使用年限區(qū)間分類規(guī)則,參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)排放限值,系統(tǒng)分析了不合格率及變化趨勢、平均值及群體劣化趨勢.

使用年限;汽車排氣污染物;排放限值;不合格率;劣化趨勢

0 引 言

近5年來，我國機(jī)動(dòng)車保有量以年均16%的增長率迅速增加，機(jī)動(dòng)車排放污染物排放量已占大氣污染源85%左右[1].為保持在用汽車使用過程中處于最佳技術(shù)狀態(tài)并及時(shí)對其燃料經(jīng)濟(jì)性和排放性的劣化進(jìn)行控制，國內(nèi)外學(xué)者對在用汽車排氣污染控制政策、排放狀態(tài)檢測技術(shù)、維修方式質(zhì)量控制等方面進(jìn)行了深入研究與系統(tǒng)實(shí)踐.

利用遙感技術(shù)檢測輕型車輛瞬時(shí)尾氣排放，歐V排放標(biāo)準(zhǔn)下NOx排放量可降低30%[2]；結(jié)合GIS技術(shù)建立了各省，市的高空間分辨率的機(jī)動(dòng)車排放清單并對分擔(dān)率進(jìn)行了系統(tǒng)研究[3-6].郭秀銳等基于情景分析法預(yù)測北京市2020年CO,NOx,HC的排放量削減率分別達(dá)到46.4%，42.1%，8.6%[7].Weiss等[8]基于便攜式排放檢測系統(tǒng)對現(xiàn)行的歐VI放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了可行性研究，提出了改進(jìn)的排放檢測方案.劉永紅等[9]研究表明佛山市限行政策期間，單位路段污染物(CO,NOx,VOC,PM)年排放量分別下降48.1%，39.2%，43.6%和49.2%.李新興等[10]提出新的機(jī)動(dòng)車管理改善方案，可減少杭州市“十二五”期間0.746萬t NOx排放量，削減率可達(dá)16.84%.

上述并未對基于在用汽車檢測結(jié)果數(shù)據(jù)信息的管理決策進(jìn)行相關(guān)研究，隨著在用汽車排氣污染物檢測數(shù)據(jù)的積累和管理水平的升級，這將成為汽車排氣污染控制的必然趨勢[11].通過在用汽車排氣污染物檢測大樣本數(shù)據(jù)對汽車群體排氣污染態(tài)勢進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從大量數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值信息，準(zhǔn)確判斷在用汽車中高排放車輛特征，為環(huán)保管理部門制訂相關(guān)汽車排氣污染物排放限值標(biāo)準(zhǔn)和管理決策提供有力數(shù)據(jù)支持.

1 檢測數(shù)據(jù)來源及其分類

1.1 檢測數(shù)據(jù)來源

研究所用的檢測數(shù)據(jù)全部來源于某城市機(jī)動(dòng)車環(huán)保檢測站的實(shí)測數(shù)據(jù)，選取2012年的12個(gè)月近10萬輛在用汽車的排氣污染物檢測數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)信息源，其檢測方法分類及其樣本構(gòu)成比例，見表1.

1.2 基于使用年限區(qū)間的分類規(guī)則

在用汽車排氣污染物檢測數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性分析主要包括檢測數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)、檢測數(shù)據(jù)群體狀態(tài)統(tǒng)計(jì)和ASM檢測數(shù)據(jù)群體態(tài)勢分析等，其中，ASM

表1 檢測數(shù)據(jù)樣本數(shù)量及構(gòu)成比例

檢測數(shù)據(jù)群體態(tài)勢分析是以限值類別、使用年限、基準(zhǔn)質(zhì)量、行駛里程及使用性質(zhì)作為分類規(guī)則，對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行的群體特征分析.本文以使用年限作為分類規(guī)則對相關(guān)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，為便于統(tǒng)計(jì)被檢車輛的使用年限平均值，參照國家機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)劃分的4個(gè)階段，根據(jù)車輛注冊登記日期計(jì)算使用年限，將所有檢測樣本分為5類，分類規(guī)則見表2.

由于從2001年4月16日和2004年7月1日起，全國范圍內(nèi)實(shí)施相當(dāng)于歐I標(biāo)準(zhǔn)的國家機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)第一階段限值(GB 18352.1-2001，簡稱國I標(biāo)準(zhǔn))和相當(dāng)于歐II標(biāo)準(zhǔn)的國家機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)第二階段限值(GB 18352.2-2001，簡稱國II標(biāo)準(zhǔn)).因此，將登記日期介于2001年4月16日至2004年6月30日之間的被檢車輛劃分為第2區(qū)間，其余各區(qū)間的分類規(guī)則同上.

表2 在用汽車使用年限區(qū)間的分類規(guī)則

2 檢測不合格率統(tǒng)計(jì)分析

2.1 ASM條件下的在用汽車排氣污染物排放限值

HJ/T 240-2005中規(guī)定了HC，CO和NOx3種主要排氣污染物的最高限值和最低限值，其中NOx排放限值以NO計(jì)[12].對于2000年7月1日以前生產(chǎn)的第一類輕型汽車和2001年10月1日以前生產(chǎn)的第二類輕型汽車，推薦參考的穩(wěn)態(tài)工況法排放限值稱為第I類排放限值；對于2000年7月1日起生產(chǎn)的第一類輕型汽車和2001年10月1日起生產(chǎn)的第二類輕型汽車，推薦參考的穩(wěn)態(tài)工況法排放限值稱為第II類排放限值[13].HJ/T 240-2005推薦的汽車排氣污染物第I類與第II類排放限值中位值(最高限值/2+最低限值/2)見表3.

2.2 基于使用年限區(qū)間分類的檢測不合格率統(tǒng)計(jì)

ASM5025和ASM2540工況檢測條件下，根據(jù)表3確定的排放限值，HC,CO,NO的檢測不合格數(shù)和不合格率統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4.ASM5025檢測條件下，不合格數(shù)為4 649，不合格率為8.36%；ASM2540檢測條件下，不合格率至少為6.19%(HC,CO,NO中不合格率最大者)；ASM檢測條件下，不合格率至少為14.55%，最大為26.1%.

表3 HJ/T 240-2005推薦的在用汽車排氣污染物第I類與第II類排放限值中位值

表4 按使用年限區(qū)間分類的不同工況下排氣污染物檢測不合格率

2.3 檢測不合格率對比分析

2.3.1 不同工況檢測條件下不合格率對比

由表4可見，各使用年限區(qū)間內(nèi)ASM5025檢測條件下的檢測不合格率大于ASM2540，不同工況檢測條件下HC,CO及NO的檢測不合格率對比結(jié)果見圖1.

圖1 不同工況檢測條件下HC,CO,NO檢測不合格率

由圖1可見，隨著使用年限的增加，在用汽車排氣污染物HC，CO，NO的各項(xiàng)檢測不合格率增加，例如，區(qū)間1車輛的檢測不合格率遠(yuǎn)高于區(qū)間5.以區(qū)間5的不合格率為基準(zhǔn)，不同使用年限區(qū)間車輛檢測不合格率增加倍數(shù)統(tǒng)計(jì)對比結(jié)果見圖2.

圖2 不同工況檢測條件下HC，CO，NO檢測不合格率增加倍數(shù)

2.3.2 相同工況下檢測條件下不合格率對比分析

由圖2可見，ASM5025工況檢測條件下，由HC排放超標(biāo)導(dǎo)致的車輛檢測不合格率隨使用年限的增加程度比CO與NO的增加程度小，而ASM2540工況檢測條件下，變化規(guī)律相反，即由HC排放超標(biāo)導(dǎo)致的車輛檢測不合格率隨使用年限的增加程度比CO與NO的不合格率的增加程度大.另外，隨著使用年限的增加，ASM2540工況檢測條件下的HC與NO排放超標(biāo)導(dǎo)致的車輛檢測不合格率的增加率比ASM5025要高；2種工況檢測條件下CO排放超標(biāo)導(dǎo)致的車輛檢測不合格率的增加率基本相近，但區(qū)間2和區(qū)間4內(nèi)，ASM2540工況檢測條件下CO排放超標(biāo)導(dǎo)致的車輛檢測不合格率的增加率比ASM5025要低.

3 檢測結(jié)果平均值及其變化值

3.1 在用汽車排氣污染物檢測結(jié)果平均值

基于使用年限區(qū)間類別，分別對ASM5025工況檢測條件和ASM2540工況檢測條件下，在用汽車排氣污染物HC，CO和NO的檢測結(jié)果平均值統(tǒng)計(jì)見表5，其檢測結(jié)果平均值變化趨勢見圖3.

表5 基于使用年限區(qū)間分類的檢測結(jié)果平均值

圖3中所示的最低限值線(▼)、最高限值線(▲)是在HJ/T 240-2005推薦的穩(wěn)態(tài)工況法排氣污染物排放限值平均值的基礎(chǔ)上，再對ASM5025與ASM2540 2種工況檢測條件下HC,CO和NO的最低限值與最高限值分別取平均值得到，見表6.其中，限值平均值是基準(zhǔn)質(zhì)量RM≤2 500 kg內(nèi)所有各基準(zhǔn)質(zhì)量排放限值的平均值.實(shí)際上，最低限值線、最高限值線是由表6中的平均第II類限值確定.

圖3 HC,CO和NO檢測結(jié)果平均值變化趨勢

表6 在用汽車排氣污染物的平均第I類限值和平均第II類限值

由圖3可見，整個(gè)使用年限區(qū)間內(nèi)，HC，CO檢測結(jié)果的平均值基本都在最低限值線與最高限值線之間；而車輛使用年限大于9年及以上的NO檢測結(jié)果的平均值均高于最低限值線，即氮氧化合物排放的不合率明顯增高.

3.2 在用汽車排氣污染物檢測結(jié)果年均變化值

在用汽車排氣污染物檢測結(jié)果年均變化值的計(jì)算方法為：相鄰年限區(qū)間類別的汽車排氣污染物檢測結(jié)果平均值相減，除以使用年限區(qū)間類別內(nèi)的實(shí)際年數(shù)所得數(shù)值.根據(jù)表5中按照使用年限區(qū)間分類的在用汽車排氣污染物檢測結(jié)果平均值計(jì)算所得不同工況檢測條件下年均變化值見表7.

表7 不同工況檢測條件下檢測結(jié)果年均變化值

由表7可知，使用年限大于9年時(shí)，ASM5025檢測條件下年均變化值相對成倍增加；ASM2540檢測條件下，除HC外，CO和NO檢測結(jié)果年均變化值均相對增加；在用汽車整體技術(shù)狀況變差，劣化趨勢增加明顯，不合格率明顯增大.使用年限為6～8年時(shí)，ASM5025檢測條件下，CO和NO檢測結(jié)果的年均變化值比相鄰年限區(qū)間小，且ASM2540工況檢測條件下的NO檢測結(jié)果的年均變化值也與之相類似；表明此使用年限區(qū)間內(nèi)，汽車整體技術(shù)狀況相對較好，汽車污染物排放量增加幅度較小.

4 結(jié) 束 語

基于使用年限區(qū)間分類統(tǒng)計(jì)了近10萬輛在用汽車的排氣污染物檢測數(shù)據(jù)，以HJ/T 240-2005推薦的第I類與第II類的排放限值中位值為基準(zhǔn)，對采用ASM方法的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行了不合格率、平均值及變化值的統(tǒng)計(jì)分析.分析結(jié)果表明：在用汽車排氣污染物檢測不合格率至少為14.55%，最大為26.1%，基本符合HJ/T 240-2005推薦的檢測不合格率應(yīng)控制在10%～25%的要求；ASM5025工況檢測條件下的HC，CO和NO檢測不合格率大于ASM2540，并存在不合格率隨使用年限的遞增而逐漸增大的群體劣化趨勢；使用年限為6～8年時(shí)，ASM5025檢測條件下，CO和NO檢測結(jié)果的年均變化值比相鄰年限區(qū)間小，且ASM2540工況檢測條件下的NO檢測結(jié)果的年均變化值也與之相類似；使用年限大于9年后，汽車排氣污染物檢測結(jié)果年均變化值增加明顯，即應(yīng)重點(diǎn)控制該區(qū)間內(nèi)的“高排放”車輛.以上統(tǒng)計(jì)分析可為提取在用汽車排氣污染物檢測結(jié)果數(shù)據(jù)中的大量有價(jià)值信息，準(zhǔn)確判斷高排放車輛的排氣污染物特征以及制定區(qū)域在用汽車排氣污染物排放限值標(biāo)準(zhǔn)提供參考價(jià)值.

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Exhaust Pollutants Test Results Analysis of Vehicle Based on Useful Life

LI Hongliang1)ZOU Bencun1)JIN Shizhou2)CHU Jiangwei1)RUAN Wenjiu1)CUI Pengfei1)WANG Shengjun3)

(TrafficCollege,NortheastForestryUniversity,Harbin150040，China)1)(HarbinKeyPollutionSourcesEnvironmentalMonitoringManagementCenter,Harbin150027，China)2)(EnvironmentalProtectionOfficeofHeilongjiangProvince,Harbin150090，China)3)

The large sample data classification statistics of exhaust pollutants test data from about 100,000 in-use vehicles were conducted according to acceleration simulation mode (ASM), two-speed idle conditions and free acceleration conditions. Aiming at the test data obtained from ASM, the implementation date of different stages national vehicle emissions standards was regarded as the useful life interval classification rules. Referencing to the emission limits from the industry standard, the nonconforming rate and trends, the mean and group deterioration trends of the test data were analyzed systematically. Apart from the establishment of regional in-use vehicles exhaust emission limits standard, the analysis could provide useful methods not only for extracting a lot of valuable information from in-use vehicles exhaust pollutant test data but also for determining exhaust pollutants characteristics of high-emission vehicles accurately.

useful life; vehicle exhaust pollutants; emission limits; nonconforming rate; deterioration trends

2015-04-10

*國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：51405075)、2013年黑龍江省生態(tài)建設(shè)與節(jié)能減排專項(xiàng)基金(批準(zhǔn)號(hào)：201301061)資助

U491.9

10.3963/j.issn.2095-3844.2015.04.014

李洪亮(1988- )：男，博士生，主要研究領(lǐng)域?yàn)槠囘\(yùn)行品質(zhì)控制理論與方法