農(nóng)業(yè)機(jī)械排放研究現(xiàn)狀及展望

胡金義，尹 靖

（河南科技職業(yè)大學(xué) 汽車工程學(xué)院，河南 周口46000）

1 引 言

近幾年，大氣重度污染現(xiàn)象頻發(fā)，嚴(yán)重影響居民出行及身體健康，也給國民經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重?fù)p失，在非道路移動(dòng)機(jī)械產(chǎn)生污染物中農(nóng)業(yè)機(jī)械排放占有一半以上的比例，而農(nóng)業(yè)機(jī)械主要是農(nóng)用拖拉機(jī)，我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)用拖拉機(jī)基數(shù)較大，而且農(nóng)用拖拉機(jī)分布廣泛，作業(yè)工況環(huán)境復(fù)雜，農(nóng)用拖拉機(jī)實(shí)際工況下的研究較少，排放控制難度較大，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的提高及公眾環(huán)境意識(shí)的提升，對農(nóng)用拖拉機(jī)排放的要求會(huì)更高。

2 國內(nèi)相關(guān)研究現(xiàn)狀

2.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械排放貢獻(xiàn)率的相關(guān)研究

通過排放清單可以清晰看出農(nóng)業(yè)機(jī)械各污染物貢獻(xiàn)率的多少，許多國內(nèi)學(xué)者利用基于燃油消耗的因子建立一種模型計(jì)算出非道路移動(dòng)源排放清單[1-6]，發(fā)現(xiàn)農(nóng)機(jī)排放物貢獻(xiàn)率較大，農(nóng)機(jī)污染治理空間較大，但是對于國內(nèi)建立清單的現(xiàn)狀胡乃濤等人[7]提出了存在的問題：建立排放清單模型單一，不具有普及性，適應(yīng)性較差，對非道路農(nóng)用柴油機(jī)的排放研究較少，國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定落后與歐洲及美國，生產(chǎn)企業(yè)對于先進(jìn)的減排技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)較少，阻礙了未來排放技術(shù)在我國的研究與發(fā)展。

2.2 農(nóng)用拖拉機(jī)排放特性相關(guān)研究

付明亮等人[8-10]利用PEMS，在怠速、行駛、耕作三種工況下對農(nóng)用拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行排放測試研究，研究實(shí)際作業(yè)模式下，基于時(shí)間、基于燃油、基于里程等分析CO、HC、NOx 等排放因子的排放特性。

2.3 減少農(nóng)用柴油機(jī)排放，提高排放性能的優(yōu)化與探索

關(guān)于技術(shù)路線方面，譚丕強(qiáng)等人[11]對現(xiàn)在農(nóng)業(yè)機(jī)械柴油機(jī)排放現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，目前關(guān)于農(nóng)業(yè)機(jī)械采用的減排路線主要是油品升級、機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)、機(jī)外減排技術(shù)等，范京龍[12]通過對目前國內(nèi)農(nóng)用柴油機(jī)械的現(xiàn)狀，總結(jié)出了電控化、高壓化、直噴化三種技術(shù)路線，加快燃油標(biāo)準(zhǔn)的制定，油料的升級，老舊農(nóng)機(jī)回收等制度的配合也是重中之重。關(guān)于催化劑使用方面，相關(guān)學(xué)者也做了相關(guān)研究。關(guān)于技術(shù)升級方面，有學(xué)者通過優(yōu)化增壓技術(shù)，改變?nèi)加凸┙o系統(tǒng)及各方面優(yōu)化配合來減少污染物排放。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械排放研究存在的不足

（1）研究對象的缺失：關(guān)于非道路柴油機(jī)排放特性的研究面狹窄，研究主要局限于燃料的供給改善，機(jī)內(nèi)外凈化路線來優(yōu)化排放性能；通過一定的模型建立排放清單分析非道路各類機(jī)械污染物貢獻(xiàn)率或者從生命周期的角度分析農(nóng)用機(jī)械的排放影響；通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速負(fù)荷等因素建立與排放特性的關(guān)系等，很少針對農(nóng)用旋耕機(jī)，農(nóng)用運(yùn)輸車等農(nóng)用機(jī)械做實(shí)況下的排放研究，這無疑會(huì)阻礙下一階段非道路排放法規(guī)的制定。

（2）海拔高度對排放影響的研究缺失：尤其海拔高度對農(nóng)用機(jī)械排放的影響相關(guān)方面的研究少之又少，我國海拔高度在1000m 以上的地區(qū)占國土面積的58%以上，海拔高度在2000m 以上的地區(qū)占國土面積的33%以上，且高原大氣壓力低、空氣密度小、溫度低、紫外線強(qiáng)、晝夜溫差大、風(fēng)沙大等特點(diǎn)影響著柴油機(jī)的排放等性能，對柴油機(jī)影響顯著，其中大氣壓力的變化是影響柴油機(jī)排放性能的主要因素，大氣壓力的降低導(dǎo)致在進(jìn)入氣缸空氣容積不變的情況下質(zhì)量減小，燃料不完全燃燒，導(dǎo)致尾氣排放物增加，為解決高原環(huán)境給柴油機(jī)帶來的動(dòng)力影響采用的渦輪增壓技術(shù)，提升了柴油機(jī)進(jìn)氣溫度，熱負(fù)荷上升，NOx排放增加，至今關(guān)于高原環(huán)境非道路移動(dòng)源的排放限值及測量方法沒有出臺(tái)。

（3）柴油替代燃料的瓶頸：生物柴油的研究是減少燃油車排放有一措施，但是生物柴油的原料來源存在不可再生問題，而且生物柴油存在普及難度較大，生產(chǎn)技術(shù)成小作坊化的模式，而且生物柴油也是碳燃料，隨之產(chǎn)生的溫室氣體也成為眾矢之的，全球溫度上升會(huì)帶來全方面的危機(jī)，全球氣候行動(dòng)進(jìn)展報(bào)告《排放差距報(bào)告2019》顯示全球溫度上升2℃比上升1.5℃所帶來的環(huán)境影響：海平面上升100cm，幾乎所有的珊瑚礁滅絕，農(nóng)作物和植物受影響面積達(dá)到100%，北冰洋每十年將會(huì)出現(xiàn)一次無冰現(xiàn)象，受災(zāi)居民會(huì)大幅度上升。

（4）農(nóng)機(jī)報(bào)廢更新速度較低：由于我國家庭承包制的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，農(nóng)機(jī)保有量位居世界前列，保有基數(shù)龐大，報(bào)廢更新力度較低，云南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳和云南省財(cái)政廳于2019 年9 月11 日聯(lián)合印發(fā)《云南省2019 年農(nóng)機(jī)報(bào)廢更新補(bǔ)貼試點(diǎn)工作實(shí)施方案》，截止2019 年10 月23 日，共收到農(nóng)機(jī)報(bào)廢更新補(bǔ)貼申請33 份，完成初審15 份，實(shí)施報(bào)廢更新補(bǔ)貼2 臺(tái)，可見報(bào)廢更新速度緩慢。

（5）后處理排放裝置試用范圍有限：由中國統(tǒng)計(jì)年鑒2018 可見，我國近幾年大、中、小拖拉機(jī)保有量保持不變，報(bào)廢車輛數(shù)目有限，由此看出我國農(nóng)用拖拉機(jī)產(chǎn)銷量很低，而我國關(guān)于農(nóng)用拖拉機(jī)減排技術(shù)的研究局限應(yīng)用于新生產(chǎn)車輛，新生產(chǎn)車輛數(shù)目相對于我國農(nóng)機(jī)保有量來說微乎甚微，所以研究并沒有達(dá)到實(shí)際減排效果。

4 農(nóng)業(yè)機(jī)械排放研究展望

（1）擴(kuò)大研究對象，使研究成果具有代表性：我國幅員遼闊，區(qū)域環(huán)境差異較大，農(nóng)用機(jī)械種類繁多且保有量基數(shù)龐大，研究農(nóng)機(jī)排放要全面且具有代表性，加大對農(nóng)用旋耕機(jī)及農(nóng)用運(yùn)輸車的實(shí)況排放研究，為下一步我國科學(xué)有效的控制非道路農(nóng)業(yè)機(jī)械排放提供參考和依據(jù)。

（2）制定相關(guān)排放法規(guī)：提升排放標(biāo)準(zhǔn)是減少農(nóng)用機(jī)械排放污染物的有力舉措，所以高原農(nóng)用機(jī)械的排放研究的步伐要加快，選取不同的海拔對典型農(nóng)用機(jī)械高原排放進(jìn)行適應(yīng)性研究，對比非道路移動(dòng)源的排放限值，研究出高原環(huán)境非道路移動(dòng)源的排放測量方法與尺度，盡快建立高原農(nóng)用機(jī)械的排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3）替代燃料要有前沿性：農(nóng)用機(jī)械燃油替代燃料的研究要緊跟世界形勢的發(fā)展，氫能源市場逐漸擴(kuò)大，有關(guān)氫能源的研究應(yīng)運(yùn)而生，利用氫能源的無污染排放優(yōu)勢，擴(kuò)大其在農(nóng)業(yè)機(jī)械的燃料領(lǐng)域的應(yīng)用。

（4）加快老舊農(nóng)機(jī)的報(bào)廢更新：建立老舊農(nóng)機(jī)使用年限及超標(biāo)限值，加大老舊農(nóng)機(jī)超標(biāo)排放懲治力度，加大各地區(qū)農(nóng)機(jī)低排放區(qū)域，增加農(nóng)機(jī)報(bào)廢補(bǔ)給力度，提高人們報(bào)廢更新的積極性。

（5）提高農(nóng)機(jī)排放后處理裝置的普及性：統(tǒng)一后處理裝置的安裝標(biāo)準(zhǔn)，減少后處理裝置的生產(chǎn)及安裝的復(fù)雜性，降低成本，提高其可應(yīng)用性，推廣其在老舊農(nóng)機(jī)及其它在用農(nóng)機(jī)的安裝使用。