重慶市非道路移動源大氣污染物排放清單研究

何斌，楊學(xué)輝，陶鈺休

（重慶交通大學(xué)航運與船舶工程學(xué)院，重慶 400074）

一、研究背景

非道路移動源主要包括挖掘機等工程機械、拖拉機等農(nóng)業(yè)機械以及飛機、船舶和鐵路機車等非陸路交通運輸設(shè)備[1]。非道路移動源通常以柴油和重油為主要燃料，具有耗油量高和污染物單機排放量大等特點，其排放的HC和NOX等廢氣對區(qū)域空氣質(zhì)量和人的身體健康有較大影響[2-3]。

隨著工程基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械化的轉(zhuǎn)變、航運與水運物流的迅猛發(fā)展，非道路移動源逐漸成為主要的大氣污染物來源之一，專家、學(xué)者對此的關(guān)注和研究也豐富起來。亞洲尺度層面，Kurokawa Junichi等[4]以亞洲的能源消耗為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，最新研究數(shù)據(jù)得出亞洲2015年NOX的總排放量為4.48×107t，中國排放占比為54.2%，為亞洲NOX排放最大貢獻源。全國尺度層面，龐凱莉等[5]結(jié)合機械活動水平估算出中國工程機械2015年P(guān)M2.5的排放量為5.74×105t，并預(yù)測到2025年其排放量將下降7.1%～64.7%，但與道路移動源相比，下降幅度較小，其對大氣污染排放的貢獻程度將日益顯著。區(qū)域尺度層面，黃成等[6]建立了長三角區(qū)域2014年非道路移動機械大氣污染物排放清單，提出提升機械排放標(biāo)準(zhǔn)是降低污染物排放量的有效手段。城市尺度層面，張意等[7]建立了天津市2015年非道路移動源大氣污染物排放清單，得出船舶占非道路移動源污染物排放總量的73.7%，非道路移動源在冬季的排放量相比于其他季節(jié)較低。重慶市地處國家“一帶一路”和“長江經(jīng)濟帶”Y字形的節(jié)點上，其水、陸、空等非道路移動源活動頻繁，排放出大量的污染物，卻鮮見有關(guān)非道路移動源大氣污染物排放的研究。

本研究基于重慶市非道路移動源大氣污染物排放管控需求[7]，以2018年為基準(zhǔn)年，對重慶市非道路移動源的保有量構(gòu)成和活動水平等數(shù)據(jù)進行調(diào)研分析，采用生態(tài)環(huán)境部《非道路移動污染源排放清單編制技術(shù)指南（試行）》推薦的清單計算方法[8]，建立重慶市非道路移動源大氣污染物排放清單，以期為污染特征識別和污染控制策略研究提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。

二、研究方法

（一）研究對象

本研究所涉及對象為以柴油和煤油作為燃料的2018年度重慶市非道路移動源，包括主要的工程機械、農(nóng)業(yè)機械、民航飛機和船舶（重慶市2018年鐵路電氣化率達97.1%，且余下鐵路有部分廢棄，在運鐵路線較短，只有貨運機車且車次較少，忽略內(nèi)燃機車的排放）。排放清單的污染物種類包括PM10、PM2.5、HC、NOX和CO。

（二）排放清單計算方法

本研究根據(jù)獲取的各排放源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情況，采用文獻[8]中推薦的排放因子法進行各類非道路移動源大氣污染物排放清單的計算。

1.工程機械、農(nóng)業(yè)機械排放清單計算

工程機械和農(nóng)業(yè)機械大氣污染物的排放清單采用基于機械保有量和機械功率等數(shù)據(jù)的排放因子法進行計算，計算方法如公式（1）所示。

式中：E為工程機械和農(nóng)業(yè)機械PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的排放量，單位為噸；j、k和n分別代表類別、排放階段和功率段；P為保有量，單位為臺；G為平均額定凈功率，單位為千瓦/臺；LF為負(fù)載因子，無量綱；hr為使用時間，單位為小時；EF為排放因子，單位為克/千瓦時。

2.船舶排放清單計算

船舶大氣污染物的排放清單采用基于周轉(zhuǎn)量的排放因子法進行計算，計算方法如公式（2）和公式（3）所示。

式中：E為船舶PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的排放量，單位為噸；Y為燃油消耗量，單位為千克；EF為排放因子，單位為克/千克燃油。

式中：Y為燃油消耗量，單位為千克；ZK為客運周轉(zhuǎn)量，單位為萬人公里；Zh為貨物周轉(zhuǎn)量，單位為萬噸公里；YX為油耗系數(shù)，單位為千克/萬噸公里。

3.民航飛機排放清單計算

民航飛機大氣污染物的排放清單采用飛機著陸與起飛（ landing and take-off，LTO）循環(huán)次數(shù)的排放因子法進行計算[9]，計算方法如公式（4）所示。

式中：E為民航飛機PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的排放量，單位為噸；CLTO為著陸與起飛循環(huán)次數(shù)，單位為次；EF為排放因子，單位為千克/LTO。

（三）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的來源主要有現(xiàn)場調(diào)研、專家咨詢和文獻調(diào)研等方式，具體來源如表1所示。

表1 非道路移動源數(shù)據(jù)來源方式

三、結(jié)果與分析

（一）排放清單結(jié)果

重慶市2018年非道路移動源大氣污染物排放清單如表2所示，全市非道路移動源大氣污染物排放總量達2.46×105t。按污染物類型進行劃分，PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的污染物排放總量分別為9.40×103t、8.94×103t、1.99×104t、1.28×105t和8.06×104t。按排放源進行劃分，工程機械、農(nóng)業(yè)機械、民航飛機和船舶的污染物排放總量分別為1.07×105t、3.95×104t、4.83×103t和9.52×104t。

表2 重慶市2018年非道路移動源大氣污染物排放清單（t）

（二）排放特征分析

各類非道路移動源污染物排放占比如圖1所示。工程機械為非道路移動源大氣污染物的最大貢獻源，占污染物排放總量的43.4%，其排放占比大主要源于其社會保有量大、單機功率大且年使用時間較長所引起。船舶為第二大貢獻源，占污染物排放總量的38.6%，其排放占比較大主要是由于重慶處于“長江經(jīng)濟帶”Y字形的節(jié)點上，具有優(yōu)越的航運位置，航運業(yè)發(fā)達，船舶年吞吐量和周轉(zhuǎn)量巨大，頻繁的航運活動造成了大量的污染物排放。農(nóng)業(yè)機械為第三大貢獻源，占污染物排放總量的16.0%，農(nóng)業(yè)機械的社會保有量大，但單機功率較小，部分機械使用在農(nóng)作物的栽種、收割有季節(jié)性閑置，其年使用時間較短，從而使得其保有量大但污染物排放量相對較少。民航飛機為非道路移動源大氣污染物的最小貢獻源，占污染物排放總量的2.0%。

圖1 各類非道路移動源污染物排放占比

各類非道路移動源污染物排放分擔(dān)率如圖2所示。船舶為PM10和PM2.5的最大貢獻源，分別占該類污染物排放總量的45.4%和45.7%。工程機械為HC、NOX和CO的最大貢獻源，分別占該類污染物排放總量的47.7%、42.5%和46.5%。民航飛機為PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的最小貢獻源，分別占該類污染物排放總量的1.0%、1.0%、2.2%、2.1%和1.9%。

圖2 重慶市2018年各類非道路移動源污染物排放分擔(dān)率

工程機械中，挖掘機和裝載機以40.0%的保有量，占各類污染物排放總量的66.9%～70.4%，為污染物主要貢獻源，其主要是因為此兩類工程機械平均功率大。農(nóng)業(yè)機械中，農(nóng)產(chǎn)品初加工機械以36.8%的保有量，占各類污染物排放總量的33.6%～34.6%，為污染物最大貢獻源，主要是因為此類機械保有量大；排灌機械也具有較大的保有量，但其單機功率相對較小，為農(nóng)業(yè)機械第二大污染物貢獻源。綜上，機械保有量和單機功率對機械污染物排放量起著重要作用。

四、結(jié)論

重慶市2018年非道路移動源大氣污染物排放總量達2.46×105t。PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的污染物排放總量分別為9.40×103t、8.94×103t、1.99×104t、1.28×105t和8.06×104t。工程機械、農(nóng)業(yè)機械、船舶和民航飛機的污染物排放總量分別為1.07×105t、3.95×104t、9.52×104t和4.83×103t，由此可知，工程機械為非道路移動源大氣污染物排放的最大貢獻源。

船舶為PM10和PM2.5的最大貢獻源，分別占該類污染物排放總量的45.4%和45.7%；工程機械為HC、NOX和CO的最大貢獻源，分別占該類污染物總量的47.7%、42.5%和46.5%。

工程機械中，挖掘機和裝載機對各類污染物的排放分擔(dān)率大致相當(dāng)，共占工程機械PM10、PM2.5、HC、NOX和CO排放總量的66.9%、67.1%、68.9%、70.4%和68.3%，為污染物前兩大貢獻源。農(nóng)業(yè)機械中，農(nóng)產(chǎn)品初加工機械占農(nóng)業(yè)機械PM10、PM2.5、HC、NOX和CO排放總量的34.6%、34.6%、33.6%、33.7%和34.0%，為污染物最大貢獻源。機械保有量和單機功率對機械污染物排放量起著重要作用。