基于COPERT IV模型的機(jī)動(dòng)車排放清單研究

謝軼嵩+楊峰+謝放尖

摘 要：該研究應(yīng)用COPERT Ⅳ模型建立了南京市2014年機(jī)動(dòng)車污染排放清單。結(jié)果表明：南京市2014年機(jī)動(dòng)車CO、 NOx、VOCs、PM10和PM2.5排放量分別為6.80萬t、4.46萬t、1.12萬t、0.21萬t和0.16萬t。各車型污染物貢獻(xiàn)率各不相同，小客車排放的CO和VOCs量最大，分別為59.2%和48.2%。重型貨車是NOx、PM10和PM2.5排放的主要來源，貢獻(xiàn)率分別為50.8%、37.2%和41.0%。按排放標(biāo)準(zhǔn)劃分，國III標(biāo)準(zhǔn)的車輛對CO、VOCs、NOx、PM10和PM2.5排放的貢獻(xiàn)率最大，分別為30.4%、55.5%、26.5%、51.3%和54.9%。

關(guān)鍵詞：南京；機(jī)動(dòng)車；COPERT IV；排放清單

中圖分類號(hào) X734.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2017）13-0096-03

Study on Vehicle Emission Inventory Based on COPERT IV Model——A Case of Nanjing City

Xie Yisong et al.

（Nanjing Research Institute of Environmental Protection，Nanjing 210013，China）

Abstract：Based on COPERT Ⅳ model calculation，the motor vehicles emission inventory of Nanjing in 2014 was established. Results showed that the emission amount of pollutants CO，NOx，VOCs，PM10 and PM2.5 were 68.0，44.6，11.2，2.1 and 1.6kt，respectively. Significant differences on the contributions of pollutants emission were existed among the different vehicle types. Emissions of CO and HC caused by the small passenger cars were verified to be the most，accounting for 59.2% and 48.2% respectively. While heavy-duty trucks were the major contributors of NOx，PM10 and PM2.5，which accounted for 50.8%，37.2% and 41.0%，respectively. According to the emission standards，vehicles with the national III standard were the largest contributors for CO，VOCs，NOx，PM10 and PM2.5，with the percentage of 30.4%，55.5%，26.5%，51.3% and 54.9%，respectively.

Key words：Nanjing City；Motor vehicles；COPERT IV；Emission inventory

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的逐步提高，城市機(jī)動(dòng)車保有量迅速增長，2014年全國機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)到2.46億輛，由此造成的尾氣排放已成為我國空氣污染的的重要來源，是造成灰霾、光化學(xué)煙霧污染的重要原因[1]。建立機(jī)動(dòng)車排放清單，分析排放特征，是控制城市機(jī)動(dòng)車排放的基礎(chǔ)[2]。為此，國內(nèi)外廣泛使用MOBILE、IVE、COPERT等模型進(jìn)行城市機(jī)動(dòng)車污染排放的定量計(jì)算[3-4]。樊守彬等[5]應(yīng)用COPERT模型建立了以2009年為基準(zhǔn)年的機(jī)動(dòng)車尾氣排放清單，并通過對典型道路的調(diào)研數(shù)據(jù)分析其排放特征，建立了北京六環(huán)路以內(nèi)尾氣排放空間分布。姚欣燦等[6]利用MOBILE-China和PART5-China模型計(jì)算分車型車隊(duì)綜合排放因子，并在此基礎(chǔ)上建立了廣州市2010年機(jī)動(dòng)車排放清單。王孝文等[7]運(yùn)用修正后的IVE模型計(jì)算出杭州市高速路、快速路、主干道和民用道4種工況下的機(jī)動(dòng)車排放因子，并結(jié)合GIS技術(shù)建立了2010年杭州市1km×1km機(jī)動(dòng)車污染物高時(shí)空分辨率的中觀排放清單。

本研究基于南京實(shí)際數(shù)據(jù)，應(yīng)用COPERT Ⅳ模型建立了2014年南京市機(jī)動(dòng)車排放清單，并對不同車型、不同排放標(biāo)準(zhǔn)機(jī)動(dòng)車污染物排放貢獻(xiàn)率，以及不同車速對污染物排放量的影響進(jìn)行了分析，以期為機(jī)動(dòng)車污染控制和環(huán)境影響分析提供基礎(chǔ)。

1 材料及方法

1.1 COPERT模型簡介 COPERT模型由歐洲環(huán)境署（EEA）資助開發(fā)，從1989年的第一個(gè)版本發(fā)展到今天的COPERT IV。模型可以計(jì)算單輛車或者車隊(duì)一年中的污染物排放量。該模型采用平均速度表征車輛行駛特點(diǎn)，并且采用了大量可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以兼容不同參數(shù)變量和國家標(biāo)準(zhǔn)，為歐洲國家廣泛使用[8]。COPERT模型測試所使用的工況和發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)與中國相近，歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)可以覆蓋我國近期的排放標(biāo)準(zhǔn)，因此COPERT模型被許多國內(nèi)研究者估算機(jī)動(dòng)車排放清單。

1.2 車輛類型劃分 COPERT模型將機(jī)動(dòng)車劃分為小客車、輕型貨車、重型貨車、公共汽車或長途客車或摩托車五大類，再結(jié)合車型、燃料類型、發(fā)動(dòng)機(jī)排量和排放控制標(biāo)準(zhǔn)等影響因素將其劃分為具體的車型。本研究根據(jù)我國現(xiàn)有的車輛分類方法，結(jié)合模型中車輛類型的設(shè)置方法，進(jìn)行車型匹配[9]。

1.3 模型參數(shù)

1.3.1 車輛排放標(biāo)準(zhǔn) 本研究獲取了2014年南京市分車型、分燃料、分登記年份的機(jī)動(dòng)車保有量數(shù)據(jù)。各車型機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)的劃分參考環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《道路機(jī)動(dòng)車大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南（試行）》[10]（以下簡稱“指南”）。

1.3.2 平均車速 根據(jù)本地實(shí)際情況，平均車速取值22km/h。

1.3.3 年均行駛里程 南京市出租車平均行駛里程為291km/d[11]，其余車型的年均行駛里程采用指南推薦值。

1.3.4 其他參數(shù) 燃料參數(shù)和氣象參數(shù)按本地實(shí)際情況輸入，平均行駛里程、負(fù)載和坡度等均按模型默認(rèn)值計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 車型匹配結(jié)果 本研究比較COPERT Ⅳ模型和我國機(jī)動(dòng)車車輛分類方法，同時(shí)結(jié)合其他文獻(xiàn)[9，12]進(jìn)行車型匹配，得到結(jié)果如表1所示。

2.2 排放清單結(jié)果 將相關(guān)參數(shù)輸入模型，得到2014年南京市機(jī)動(dòng)車污染物排放量（表2）：CO-6.80萬t，NOx-4.46萬t，VOCs-1.12萬t，PM10-0.21萬t，PM2.5-0.16萬t。

有一定的可比性。利用COPERT Ⅳ模型估算得到的各污染物排放量要略低于指南結(jié)果，其中，CO排放量估算結(jié)果兩者差異相對較大，這可能是由于車輛在車型匹配過程中存在不可避免的誤差所造成的。

2.3 不同車型排放分析 計(jì)算不同車型機(jī)動(dòng)車排放貢獻(xiàn)率，從圖2中可以看出，小客車是CO和VOCs排放的最大貢獻(xiàn)源，貢獻(xiàn)率分別為59.2%和48.2%。其次是摩托車，分別為21.0%和25.2%。重型貨車保有量雖僅占全市機(jī)動(dòng)車保有量的2.6%，但其對NOx、PM10和PM2.5排放貢獻(xiàn)均最大，分別達(dá)到了50.8%、37.2%和41.0%。大客車是NOx的第二貢獻(xiàn)源，為34.7%。小客車以汽油燃料為主，其顆粒物排放相對柴油車少，但保有量較大使得小客車對PM10、PM2.5分擔(dān)率達(dá)到了32.3%和24.3%，僅次于重型貨車。

2.4 不同排放標(biāo)準(zhǔn)排放分析 將機(jī)動(dòng)車按排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，統(tǒng)計(jì)分析不同排放標(biāo)準(zhǔn)車輛污染物排放量（圖3）。由圖3可知，2014年，南京市機(jī)動(dòng)車國IV、國III和國II排放標(biāo)準(zhǔn)車輛保有量占比較大，分別為41.3%、28.1%和19.3%。從污染物排放量來看，國III標(biāo)準(zhǔn)的車輛對CO、NOx、VOCs、PM10和PM2.5排放的貢獻(xiàn)率最大，分別為30.4%、55.5%、26.5%、51.3%和54.9%。國II排放標(biāo)準(zhǔn)車輛對CO、NOx和VOCs排放貢獻(xiàn)第2位，分別為20.1%、17.7%和21.2%。對于PM10和PM2.5，國IV標(biāo)準(zhǔn)的車輛排放貢獻(xiàn)率僅次于國III標(biāo)準(zhǔn)的車輛，分別為22.5%和17.3%。

2.5 不同車速對污染物排放量的影響分析 為研究機(jī)動(dòng)車行駛速度對污染物排放量變化的影響，本文以10km/h作為速度梯度，分別計(jì)算不同車速下的機(jī)動(dòng)車污染物排放量（圖4），并將結(jié)果與2014年排放清單結(jié)果進(jìn)行對比。從圖4可以看出，隨著速度的提高，機(jī)動(dòng)車污染物排放量呈下降趨勢。車速為10km/h時(shí)，機(jī)動(dòng)車污染物排放量相較清單結(jié)果要高出27.0%～49.4%，其中CO、VOCs和NOx排放量均高出40%以上。車速提升至30km/h時(shí)，污染物排放量相對清單結(jié)果減少了9.3%～14.9%。當(dāng)車速升至50km/h時(shí)，污染物排放量減少的幅度達(dá)到了26.7%～53.0%。由此可以看出，機(jī)動(dòng)車平均行駛速度對污染物排放量有重要的影響。通過合理的交通規(guī)劃和信號(hào)控制，提高路網(wǎng)機(jī)動(dòng)車平均行駛速度，能夠降低機(jī)動(dòng)車綜合排放水平，減少各種污染物的排放。

[變化率（%）][車速（km/h）]

圖4 不同車速下污染物排放量與清單結(jié)果對比

3 結(jié)論

（1）南京市2014年機(jī)動(dòng)車CO、NOx、VOCs、PM10和PM2.5的排放量分別為6.80萬t、4.46萬t、1.12萬t、0.21萬t和0.16萬t。

（2）小客車排放的CO和VOCs最大，分別為59.2%和48.2%；重型貨車是NOx、PM10和PM2.5排放的主要來源，貢獻(xiàn)率分別為50.8%、37.2%和41.0%。

（3）國III標(biāo)準(zhǔn)的車輛對CO、NOx、VOCs、PM10和PM2.5排放的貢獻(xiàn)率最大，分別為30.4%、55.5%、26.5%、51.3%和54.9%。

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（責(zé)編：張宏民）