首都國際機(jī)場飛機(jī)排放清單的建立

徐 冉,郎建壘,楊孝文,程水源,呂 喆

?

首都國際機(jī)場飛機(jī)排放清單的建立

徐 冉,郎建壘,楊孝文,程水源*,呂 喆

(北京工業(yè)大學(xué),區(qū)域大氣復(fù)合污染防治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100124)

將基于標(biāo)準(zhǔn)起飛著陸(LTO)循環(huán)各階段工作時(shí)間的飛機(jī)排放量計(jì)算方法加以改進(jìn),利用AMDAR資料計(jì)算飛機(jī)的有效排放高度,進(jìn)而準(zhǔn)確計(jì)算出基于逐架飛機(jī)的大氣污染物排放總量.結(jié)果表明,首都國際機(jī)場2013年飛機(jī)NO、CO、HC、SO2和PM2.5排放總量分別為7042.1t、3189.9t、295.3t、429.4t和150.4t.與傳統(tǒng)的基于LTO循環(huán)的方法相比,修正后的首都機(jī)場飛機(jī)NO、CO、HC和SO2排放增加了23.5%、2.3%、2.1%和18.1%.飛機(jī)排放的CO、HC、SO2和PM2.5月變化較小,NO排放受飛機(jī)有效排放高度影響月波動(dòng)較大.1~2月飛機(jī)污染物排放量處于全年最低水平,8月各污染物排放達(dá)到峰值.此外,飛機(jī)在爬升和滑行/慢車兩種模式下污染物排放比例最大,分別占排放總量的37.7%與36.8%.

首都國際機(jī)場；飛機(jī)；大氣污染物；排放清單

當(dāng)前,交通運(yùn)輸業(yè)是我國大氣污染物的重要來源之一,道路交通、火車運(yùn)輸、內(nèi)河航運(yùn)在一定程度上對(duì)大氣環(huán)境和氣候變化有顯著影響[1].中國民航業(yè)正在經(jīng)歷一個(gè)飛速發(fā)展階段,公報(bào)顯示2013年我國機(jī)場旅客吞吐量75430.9萬人次、貨郵吞吐量1258.5萬t,分別是2005年的2.65倍和1.99倍[2].飛機(jī)的能源消耗和廢氣排放量相當(dāng)驚人,世界最大的雙層運(yùn)輸客機(jī)——空中客車A380可以運(yùn)載550名旅客,其發(fā)動(dòng)機(jī)功率約等于3500輛轎車,相當(dāng)于在航空旅行途中每名乘客同時(shí)乘坐6輛轎車.而一架噴氣式客機(jī)從英國倫敦飛往澳大利亞悉尼消耗的汽油約為400輛越野車各自行駛1.6萬km的能源消耗量,因此商用飛機(jī)能源消耗及相應(yīng)的人均廢氣排放量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于任何一款汽車[3].此外,Isaksen等[4]在20世紀(jì)末首次發(fā)現(xiàn)亞音速飛機(jī)排放的NO等大氣污染物能夠改變對(duì)流層中O3和凝結(jié)尾跡的生成從而引起氣候變化.Lee等[5]發(fā)現(xiàn)航空排放尾氣(CO2、NO、顆粒物等污染物)對(duì)大氣氣溶膠輻射強(qiáng)迫效應(yīng)有突出貢獻(xiàn).由此可見,飛機(jī)污染物排放已逐漸成為影響空氣質(zhì)量的重要貢獻(xiàn)源.

建立污染物排放清單是評(píng)估大氣污染、模擬空氣質(zhì)量、制訂污染控制措施及相關(guān)法規(guī)的基礎(chǔ)且高效的途徑之一[6-7].目前,我國對(duì)于機(jī)場大氣污染物排放的研究尚處于起步階段,僅有廣州白云機(jī)場、上海浦東機(jī)場等少數(shù)機(jī)場建立了初步的飛機(jī)排放清單[8-10].為此,本文選取國內(nèi)最繁忙的國際空港——北京首都國際機(jī)場,以2013年為基準(zhǔn)年建立飛機(jī)排放清單,以期為復(fù)合型大氣污染研究提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與對(duì)象

北京首都國際機(jī)場是我國地位最重要、運(yùn)輸生產(chǎn)最繁忙的大型國際航空港.2013年旅客吞吐量達(dá)到8371.2萬人次,貨郵吞吐量184.3萬t,全年航班起降達(dá)56.8萬架次,連續(xù)4年穩(wěn)居世界第二,僅次于美國亞特蘭大哈茲菲爾德國際機(jī)場[2].其位于北京市順義區(qū)天竺鎮(zhèn),距離市中心25.4km.機(jī)場基準(zhǔn)點(diǎn)為40°04.4'N、116°35.7'E,海拔高度35.3m.本文以首都機(jī)場的民用航空飛機(jī)為研究對(duì)象,2013年為基準(zhǔn)年,研究的大氣污染物包括CO、NO、HC、SO2和PM2.5.

1.2 估算方法

飛機(jī)的飛行過程一般分為起飛著陸(LTO)循環(huán)和巡航階段.因此,飛機(jī)排放估算也相應(yīng)地從兩方面進(jìn)行:一是估算基于機(jī)場活動(dòng)飛機(jī)排放的地面大氣污染物,二是估算巡航狀態(tài)排放的以NO為主的氣態(tài)污染物.國際民航組織(ICAO)規(guī)定,飛機(jī)在機(jī)場的活動(dòng)可由LTO循環(huán)描述,一個(gè)理想的LTO包括進(jìn)近、滑行、起飛和爬升4個(gè)工作模式.其中,爬升模式被定義為起飛結(jié)束至飛機(jī)沖到大氣邊界層頂部3000英尺(約915m)的高度[11].有研究表明,飛機(jī)在機(jī)場的活動(dòng)是機(jī)場污染排放的根源[3],飛機(jī)沖出大氣邊界層后對(duì)人類生活環(huán)境的影響較小,所以本文僅考慮飛機(jī)在邊界層以內(nèi)的排放,不包括巡航階段.影響飛機(jī)排放的決定性因素包括:①飛機(jī)類型(機(jī)隊(duì)組成,飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)匹配狀況);②發(fā)動(dòng)機(jī)類型;③邊界層高度;④發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式(推力設(shè)置);⑤每種模式的燃油消耗率、排放因子及運(yùn)行時(shí)間.

目前,國內(nèi)外一般的計(jì)算方法是采用ICAO推薦的標(biāo)準(zhǔn)LTO循環(huán)各階段工作時(shí)間估算從地表到大氣邊界層頂部高度約915m之間的飛機(jī)排放.這種定義固定高度的計(jì)算方法忽略了大氣邊界層高度實(shí)時(shí)變化的客觀性.本研究充分考慮了大氣邊界層高度隨時(shí)間的變化,結(jié)合AMDAR資料對(duì)日最大邊界層高度進(jìn)行計(jì)算,從而更準(zhǔn)確地確定飛機(jī)有效排放高度;進(jìn)一步分階段估算飛機(jī)的排放量,得到改進(jìn)后的計(jì)算模型.

1.2.1 計(jì)算模型 本文主要采用排放因子法計(jì)算飛機(jī)的排放,各階段排放因子選自ICAO推薦的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)庫.但由于其中不包含PM2.5,基于前期大量文獻(xiàn)[12-18]調(diào)研,目前尚未發(fā)現(xiàn)各類型發(fā)動(dòng)機(jī)PM2.5不同模式下的排放因子,無法分階段對(duì)其進(jìn)行估算,因此本研究依據(jù)我國《非道路移動(dòng)源大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南(試行)》[19]中的指導(dǎo)方法,另外采用LTO循環(huán)數(shù)估算PM2.5的總體排放.飛機(jī)排放的大氣污染物總量計(jì)算公式如下:

式中:E為首都國際機(jī)場飛機(jī)污染氣體排放總量,g;E為污染物在工作模式下的排放量, g;為飛機(jī)PM2.5排放總量,g;為污染物類型(包括NO、CO、HC、SO2);為發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式.

各模式飛機(jī)污染氣體排放量計(jì)算見下式:

式中:E為飛機(jī)污染氣體在工作模式下的排放量,g;n為型飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量,臺(tái);F為型飛機(jī)在模式下的燃油消耗率,kg/s; EI為型飛機(jī)在模式下污染物的排放因子,g/kg;t為型飛機(jī)在模式下的工作時(shí)間,s;為飛機(jī)類型;其他符號(hào)同上式.其中,起飛、滑行模式的工作時(shí)間采用本地化LTO循環(huán)規(guī)定時(shí)間.進(jìn)近和爬升模式的實(shí)際工作時(shí)間基于將ICAO定義的大氣邊界層高度915m折算成有效排放高度后進(jìn)行計(jì)算,具體見式(3):

式中:t為型飛機(jī)在進(jìn)近、爬升模式的實(shí)際工作時(shí)間,s;t為對(duì)應(yīng)模式ICAO所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,s;H為型飛機(jī)的有效排放高度,m;為進(jìn)近、爬升模式.

對(duì)于飛機(jī)PM2.5排放,基于LTO循環(huán)計(jì)算:

=LTO×EIPM2.5′103(4)

計(jì)算過程中,首先根據(jù)式(3)計(jì)算得到某型飛機(jī)進(jìn)近、爬升模式的實(shí)際工作時(shí)間;再根據(jù)首都機(jī)場各類型飛機(jī)的燃油消耗率、排放因子和LTO循環(huán)次數(shù),按式(2)和(4)計(jì)算得到飛機(jī)在各模式下NO、CO、HC、SO2和PM2.5排放量;最后根據(jù)式(1)得到首都機(jī)場飛機(jī)排放的大氣污染物總量.本文用Matlab語言編程,所有計(jì)算由計(jì)算機(jī)程序完成.

1.2.2 參數(shù)來源及確定 大氣邊界層會(huì)隨著氣象條件的不同而發(fā)生變化.Davies等[20]通過統(tǒng)計(jì)探空資料發(fā)現(xiàn)日混合層高度在500~2000m范圍內(nèi)波動(dòng).邊界層高度早晚較低,在14時(shí)左右達(dá)到最高.對(duì)于飛機(jī)排放而言,在邊界層達(dá)到最高之前邊界層以上的污染也會(huì)隨著高度的抬升而擴(kuò)散,影響大氣環(huán)境.因此,本文在研究中將日最大邊界層高度定為飛機(jī)的有效排放高度.由于白天混合層高度近似于邊界層高度,可利用較易獲取數(shù)據(jù)且相對(duì)準(zhǔn)確的干絕熱線法確定日最大混合層高度近似作為日最大邊界層高度來計(jì)算飛機(jī)相關(guān)排放.

本文基于飛機(jī)氣象觀測(AMDAR)數(shù)據(jù)所確定的8時(shí)探空溫度廓線,結(jié)合機(jī)場跑道氣象站提供的日地面最高溫度,通過干絕熱線法對(duì)2013年首都國際機(jī)場每日最大混合層高度進(jìn)行了計(jì)算, 圖1為月均變化.

我國民航在役航空器類型繁多,以波音和空客系列為主流機(jī)型[21].本文通過收集整理2013年飛機(jī)進(jìn)出港型號(hào)和架次,圖2統(tǒng)計(jì)了首都國際機(jī)場常見機(jī)型及其起降架次比例.

由于飛機(jī)的制造時(shí)間不同,所屬航空公司不同,飛機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配并不固定,一種型號(hào)飛機(jī)可能對(duì)應(yīng)多種型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī).在對(duì)飛機(jī)制造商和國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,本文建立了不同航空器與各類發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,應(yīng)用ICAO推薦的發(fā)動(dòng)機(jī)排放數(shù)據(jù)庫中各工作模式下的燃油消耗和污染物排放指數(shù)值,對(duì)同一機(jī)型的不同發(fā)動(dòng)機(jī)組成進(jìn)行加權(quán)平均,得到首都國際機(jī)場飛機(jī)排放因子數(shù)據(jù)庫.飛機(jī)排放的污染物不僅含有發(fā)動(dòng)機(jī)排放數(shù)據(jù)庫中所提供的HC、CO、NO,還應(yīng)包括SO2.假設(shè)航空煤油中的硫在燃燒過程中全部與氧結(jié)合生成SO2[22],可見SO2的排放指數(shù)僅依賴于航空煤油成分,與發(fā)動(dòng)機(jī)性能無關(guān),此處根據(jù)MEET計(jì)劃選取為1g×kg-1[23].表1為排放因子(部分).

表1 首都國際機(jī)場飛機(jī)排放因子數(shù)據(jù)表(部分) Table 1 Factor of emissions from commercial aircraft in Beijing Capital International Airport

飛機(jī)在機(jī)場的全部活動(dòng)過程可以由起飛、爬升、進(jìn)近和滑行/慢車四個(gè)階段來描述.ICAO規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)LTO循環(huán)各階段的工作時(shí)間,如表2所示.本文依據(jù)首都機(jī)場長期飛行數(shù)據(jù)得到,飛機(jī)在滑行/慢車階段實(shí)際工作時(shí)間為26min,其中包括進(jìn)港滑行9min以及出港滑行17min.

表2 LTO循環(huán)下各階段的工作時(shí)間(min) Table 2 LTO cycle in terms of time spent in the specific modes (min)

注:“-”為無固定時(shí)間,需根據(jù)公式(3)計(jì)算.

2 結(jié)果與討論

2.1 大氣污染物排放量

表3 2013年首都國際機(jī)場飛機(jī)大氣污染物排放清單與國內(nèi)外其他機(jī)場的對(duì)比(t) Table 3 Aircraft emissions of Beijing Capital International Airport in 2013 compared with other airports at home and abroad (t)

注: “ [a]”按VOCs排放量的(1.15)-1進(jìn)行折算[13].

本文通過文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)地調(diào)查等手段獲取直接、高精度的首都機(jī)場飛機(jī)進(jìn)出港活動(dòng)水平,首先采用傳統(tǒng)的基于LTO標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)的方法估算,再依據(jù)上述改進(jìn)模型進(jìn)行估算,分別得出飛機(jī)大氣污染物排放清單(表3).2013年,首都機(jī)場飛機(jī)的NO、CO、HC、SO2和PM2.5排放量依次為7042.1、3189.9、295.3、429.4和150.4t,占排放總量的63.4%、28.7%、2.7%、3.9%和1.3%.其中,NO和CO的貢獻(xiàn)尤為突出.由于首都機(jī)場飛機(jī)起降活動(dòng)頻繁,高峰時(shí)段日均起降航班可達(dá)1600多架次,航空運(yùn)輸飛速發(fā)展導(dǎo)致了機(jī)場區(qū)域非道路移動(dòng)源污染物排放迅猛增加.對(duì)比結(jié)果可知,修正后的首都機(jī)場飛機(jī)NO、CO、HC和SO2排放分別增加了23.5%、2.3%、2.1%和18.1%,各污染物的估算結(jié)果均高于傳統(tǒng)方法,差異主要體現(xiàn)在NO和SO2.這是由于改進(jìn)模型充分考慮了飛機(jī)有效排放高度隨大氣邊界層高度發(fā)生變化,導(dǎo)致飛機(jī)在爬升和進(jìn)近模式的實(shí)際工作時(shí)間并不固定,同時(shí)考慮了飛機(jī)的本地化進(jìn)、出港滑行時(shí)間,而傳統(tǒng)方法直接采用ICAO推薦的標(biāo)準(zhǔn)LTO循環(huán)各階段工作時(shí)間對(duì)排放量進(jìn)行估算.

針對(duì)不同機(jī)場間的飛機(jī)排放情況進(jìn)行比較,如表3所示.對(duì)比國外可知,本研究結(jié)果高于土耳其的伊斯坦布爾(Ataturk)和安塔利亞(Antalya)機(jī)場,低于美國亞特蘭大機(jī)場.與國內(nèi)相比,首都機(jī)場的飛機(jī)污染物排放量均大于上海浦東、深圳寶安和廣州白云機(jī)場的研究結(jié)果,其NO排放量呈逐年上升趨勢.各民航機(jī)場飛機(jī)排放總量的大小與對(duì)應(yīng)的LTO循環(huán)數(shù)排序基本相同,說明首都機(jī)場的飛機(jī)估算量處于較為合理的水平.

2.2 飛機(jī)排放特征分析

2.2.1 各階段排放分布 進(jìn)一步分析了飛機(jī)排放量與運(yùn)行模式的關(guān)系,結(jié)果表明不同工作模式下污染物排放比例差異較大.由圖3可以看出在LTO循環(huán)中,起飛、爬升、進(jìn)近與滑行/慢車模式所排放的大氣污染物分別占飛機(jī)排放總量的13.7%、37.7%、11.8%與36.8%,其中,爬升和滑行/慢車兩種模式污染物排放最大.對(duì)于不同污染物,NO排放主要集中在爬升階段,占該污染物總排放量的55.6%,進(jìn)近、滑行/慢車和起飛階段依次占14.0%、10.0%和20.4%.Stettler等[13]通過研究也發(fā)現(xiàn)飛機(jī)在起飛、爬升等發(fā)動(dòng)機(jī)高推力模式下,NO排放顯著.而CO和HC主要在滑行/慢車階段排放,分別占其排放量的91.4%.這是由于低推力環(huán)境下,燃燒室入口處壓力、溫度都較低,導(dǎo)致燃油燃燒不完全,HC和CO大量排放;相反地,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)推力上升,排放強(qiáng)度將會(huì)大幅降低,起飛階段CO和HC的排放比例已驟減至0.4%和0.8%.

2.2.2 時(shí)間分布特征 由于航班進(jìn)出港活動(dòng)頻次及大氣邊界層高度不盡相同,飛機(jī)排放量也會(huì)隨時(shí)間變化發(fā)生波動(dòng).本文利用可獲取的活動(dòng)水平數(shù)據(jù),建立了首都國際機(jī)場飛機(jī)排放量月均變化時(shí)間特征圖,結(jié)果如圖4所示.可以看出,首都機(jī)場的民航飛機(jī)在1~2月各污染物排放水平相對(duì)較低,這主要是由于春節(jié)通常集中在這兩個(gè)月,節(jié)假日北京市流動(dòng)人口大幅下降,客貨運(yùn)輸航班數(shù)量減少;此外,冬季北京地區(qū)太陽輻射減弱,邊界層高度較低[26],有效排放高度也較低,爬升和進(jìn)近階段的排放受到影響,從而使得飛機(jī)污染物排放量在此期間處于全年最低水平,HC、CO、SO2和PM2.5平均排放比例均在7%左右.從3月開始,飛機(jī)各污染物排放量呈現(xiàn)逐漸上升趨勢,在8月達(dá)到峰值,主要是因?yàn)檫@6個(gè)月天氣情況漸趨穩(wěn)定,飛機(jī)活動(dòng)正常;夏季日照時(shí)數(shù)增加,太陽總輻射和直接輻射均為一年中高值區(qū),利于大氣邊界層的發(fā)展,導(dǎo)致有效排放高度升高,污染物排放量也隨之上升.9~12月受低溫影響飛機(jī)排放量有所下降,寒潮過境,不利于航空輸送活動(dòng)的進(jìn)行.總體而言,除NO以外,首都國際機(jī)場飛機(jī)其他污染物月排放量變化較小,主要是每日進(jìn)出港航班大多具有固定的時(shí)間及線路安排,全年飛行活動(dòng)頻次沒有明顯變化,因此,其污染物月均排放量維持較為穩(wěn)定的水平;而由上述分析可知NO排放主要集中在爬升階段,排放情況隨有效排放高度的變化而變化,導(dǎo)致其月排放量波動(dòng)較大.

2.3 不確定性分析

在編制過程中,排放因子和活動(dòng)水平等關(guān)鍵數(shù)據(jù)缺失、數(shù)據(jù)代表性不足或估算方法存在局限性等因素,使得大氣污染物排放源清單具有一定的不確定性[27].由于我國機(jī)場移動(dòng)源的活動(dòng)水平數(shù)據(jù)和本地化排放因子尚屬匱乏階段,本研究采用定性方法對(duì)首都國際機(jī)場飛機(jī)大氣污染物排放清單的不確定性進(jìn)行初步分析.

本清單在估算過程中涉及參數(shù)眾多,飛機(jī)排放的不確定性主要來源于以下3方面:①確定有效排放高度時(shí),采用的是干絕熱線法計(jì)算每日最大混合層高度,并將其近似作為日最大邊界層高度,這與真實(shí)的大氣邊界層條件有一定差異,故引入了不確定性.②建立首都機(jī)場在役航空器與各類發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí),主要是依據(jù)飛機(jī)制造商相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,用主流飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)匹配數(shù)據(jù)作為代表,并未涵蓋機(jī)隊(duì)的所有組成類型,因此存在一定的不確定性.③由于本地化飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)排放因子的匱乏,估算所用的基礎(chǔ)排放因子大多來源于ICAO飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)排放數(shù)據(jù)庫,是在海平面靜態(tài)條件和7%、30%、85%、100%額定推力設(shè)置下發(fā)動(dòng)機(jī)的測試數(shù)據(jù).但在實(shí)際飛行過程中,受到天氣條件和飛機(jī)具體工作模式等因素的影響,飛機(jī)每個(gè)階段的工作時(shí)間、燃油消耗率和排放因子與理想值并不相同,因此這些參數(shù)具有較大的不確定性.

3 結(jié)論

3.1 首都國際機(jī)場2013年飛機(jī)排放的NO、CO、HC、SO2和PM2.5總量分別為7042.1、3189.9、295.3、429.4和150.4t,占排放總量的63.4%、28.7%、2.7%、3.9%和1.3%.其中,NO和CO的貢獻(xiàn)尤為突出.與傳統(tǒng)的基于LTO標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)的方法相比,修正后的首都機(jī)場飛機(jī)NO、CO、HC和SO2排放增加了23.5%、2.3%、2.1%和18.1%.

3.2 飛機(jī)在爬升和滑行/慢車兩種模式下污染物排放比例最大,占飛機(jī)排放總量的37.7%與36.8%.對(duì)于不同污染物,NO在起飛、爬升等發(fā)動(dòng)機(jī)高推力模式下排放顯著;而CO和HC主要在滑行/慢車階段排放,分別占其排放總量的91.4%,且排放強(qiáng)度將會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)推力上升而大幅降低,起飛階段CO和HC的排放比例已驟減至0.4%和0.8%.

3.3 飛機(jī)在1~2月污染物排放量處于全年最低水平,8月各污染物排放量達(dá)到峰值,9~12月飛機(jī)排放量再次下降.總體而言,首都國際機(jī)場飛機(jī)排放的CO、HC、SO2和PM2.5月變化較小,而NO月排放量受飛機(jī)有效排放高度影響波動(dòng)較大.

[1] Zang H S, Ki H K, Sang K S. Long-term trend in NO2and NOlevels and their emission ratio in relation to road traffic activities in East Asia [J]. Atmospheric Environment, 2011,45(18):3120- 3131.

[2] 中國民用航空局.2013年全國機(jī)場生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)公報(bào) [EB/OL]. http://www.caac.gov.cn/I1/K3/201403/t20140324_62919.html

[3] 夏 卿.飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)排放對(duì)機(jī)場大氣環(huán)境影響評(píng)估 [D]. 南京:南京航空航天大學(xué), 2009.

[4] Isaksen I S A, Stordal F, Berntsen T. Model Studies of Effects of Highflying Supersonic Commercial Transport on Stratospheric and Tropospheric Ozone [R]. Report no. 76, Institute of Geophysics, University of Oslo, Norway, 1989.

[5] Lee D S, Fahey D W, Forster P M, et al. Aviation and global climate change in the 21st century [J]. Atmospheric Environment, 2009,43(22/23):3520-3537.

[6] Fan W Y, Sun Y F, Zhu T L, et al. Emissions of HC, CO, NO, CO2, and SO2from civil aviation in China in 2010 [J]. Atmospheric Environment, 2012(3),56:52-57.

[7] 楊柳林,曾武濤,張永波,等.珠江三角洲大氣排放源清單與時(shí)空分配模型建立 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2015,35(12):3521-3534.

[8] 聶 磊,李 靖,王敏燕,等.城市尺度VOCs污染源排放清單編制方法的構(gòu)建 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2011,31(Suppl):6-11.

[9] 黃清鳳,陳桂濃,胡丹心,等.廣州白云國際機(jī)場飛機(jī)大氣污染物排放分析 [J]. 環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù), 2014,26(3):57-59.

[10] 儲(chǔ)燕萍.上海浦東國際機(jī)場飛機(jī)尾氣排放對(duì)機(jī)場附近空氣質(zhì)量的影響 [J]. 環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警, 2013,5(4):50-52.

[11] The Environment Branch of the International Civil Aviation Organization (ICAO). ICAO Environmental Report 2013 [R]. International Civil Aviation Organization, 2014.

[12] 張禮俊,鄭君瑜,尹沙沙,等.珠江三角洲非道路移動(dòng)源排放清單開發(fā) [J]. 環(huán)境科學(xué), 2010,31(4):886-891.

[13] Stettler M E J, Eastham S, Barrett S R H. Air quality and public health impacts of UK airports. Part I: Emissions [J]. Atmospheric Environment, 2011,45(31):5415-5424.

[14] Song S K, Shon Z H. Emissions of greenhouse gases and air pollutants from commercial aircraft at international airports in Korea [J]. Atmospheric Environment, 2012,61(7):148-158.

[15] Morten W, Uffe K, Thomas E, et al. Emissions of NO, particle mass and particle numbers from aircraft main engines, APU’s and handing equipment at Copenhagen Airport [J]. Atmospheric Environment, 2015,100:148-158.

[16] Schürmann G, Sch?fer K, Jahn C, et al. The impact of NO, CO and VOC emissions on the air quality of Zurich airport [J]. Atmospheric Environment, 2007,41(1):103-118.

[17] Kesgin U. Aircraft emissions at Turkish airports [J]. Energy, 2006,31(2/3):372-384.

[18] 隗 瀟.京津冀非道路移動(dòng)源排放清單的建立 [C]//中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì), 2013:1631-1637.

[19] 中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部.《非道路移動(dòng)源大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南(試行)》[EB/OL]. http://www.zhb.gov.cn/ gkml/hbb/bgg/201501/W020150107594587960717.pdf

[20] Davies F, Middleton D R, Bozier K E. Urban air pollution modeling and measurements of boundary layer height [J]. Atmospheric Environment, 2007,41(19):4040-4049.

[21] 夏 卿,左洪福,楊軍利.中國民航機(jī)場飛機(jī)起飛著陸(LTO)循環(huán)排放量估算 [J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2008,28(7):1469-1474.

[22] 陳 林.我國航空運(yùn)輸LTO階段和巡航階段排放量測算與預(yù)測 [J]. 北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2013,12(4):27-33.

[23] Kalivoda M T, Kudrna M. Methodologies for estimating emissions from air traffic: future emissions [R]. MEET Project ST-96-SC, 1997,204,Vienna, Austria: Perchtoldsdorf-Vienna, 46-53.

[24] 樊守斌,聶 磊,李雪峰.應(yīng)用EDMS模型建立機(jī)場大氣污染物排放清單 [J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào), 2010,10(4):93-96.

[25] Unal A, Hu Y T, Chang M E, et al. Airport related emissions and impacts on air quality: Application to the Atlanta International Airport [J]. Atmospheric Environment, 2005,39(32):5787-5798.

[26] 尤煥苓,劉偉東,潭江瑞.北京地區(qū)平均最大混合層厚度的時(shí)間變化特征 [J]. 氣象, 2010,36(5):51-55.

[27] 潘月云,李 楠,鄭君瑜,等.廣東省人為源大氣污染物排放清單及特征研究 [J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2015,35(9):2655-2669.

* 責(zé)任作者, 教授, chengsy@bjut.edu.cn

Establishment of aircraft emission inventory for Beijing Capital International Airport

XU Ran, LANG Jian-lei, YANG Xiao-wen, CHENG Shui-yuan*, LV Zhe

(Key Laboratory of Beijing on Regional Air Pollution Control, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China)., 2016,36(8)：2554~2560

The calculation method of aviation emissions based on time spent in various modes in LTO cycles was improved. The effective emission height was calculated based on AMDAR data, instead of using the height (915m) proposed by ICAO. Then, the total amount of atmospheric pollutant emissions from aviation was estimated accurately. The total emissions of NO, CO, HC, SO2and PM2.5from aviation in Beijing Capital International Airport (BCIA) were about 7042.1, 3189.9, 295.3, 429.4 and 150.4t, respectively. As compared with the traditional method based on LTO cycles, the result estimated with the improved method revealed that emissions of NO, CO, HC and SO2had increased by 23.5%, 2.3%, 2.1% and 18.1%, severally. Monthly emissions of CO, HC, SO2and PM2.5from aircraft in BCIA presented a relatively steady trend, but NOwas fluctuated on a large scale. Emissions from aviation were lower in January to February; and monthly emission was peaked in August. Moreover, as for different operation modes, the climbing and taxiing course were found with the largest emission. Approximately 37.7% and 36.8% of the total aircraft emissions were produced in climbing and taxiing, respectively.

Beijing Capital International Airport；aircraft；atmospheric pollutants；emission inventory

X831

A

1000-6923(2016)08-2554-07

徐 冉(1990-),女,北京市人,碩士,主要從事環(huán)境規(guī)劃管理與污染防治研究.

2016-01-13

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(91544232);國家環(huán)保公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201409006,201409007)