高温高湿地区柴油商用车有害物排放特性研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:zhongguorenaaa
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根据最新的国务院环境保护主管部门发布的源解析结果,深圳移动源排放占细颗粒物(PM2.5)的贡献率为52.1%。深圳作为港口运输城市,对柴油商用车的依赖性大,尽管柴油车只占深圳市机动车保有量的10.93%,但是其排放的NOX、PM2.5占机动车排放总量的92.41%、86.77%,柴油商用车排放成为深圳市大气环境治理的关键难题。本文对高温高湿典型地区深圳市的重型柴油商用车的实际道路行驶进行了排放测试和理论研究,研究对深化在典型环境下柴油商用车排放机理和建立本土化国产柴油车排放模型具有重要的学术意义,同时可为开展柴油商用车的尾气排放治理及其大气环境保护措施提供技术支撑。
  本文利用便携式汽车污染物测试仪器SEMTECH-DS和ELPI以及多种辅助设备搭建了车载排放测试系统,完成了柴油商用车在实际道路运行过程中各类污染物排放量的测试。利用功基窗口法对所测得的柴油商用车实际道路排放数据进行了处理分析,测试路线包括市区工况、市郊工况和高速工况。分析实验结果表明,柴油商用车的CO排放总体低于法规限值,在启停较多的市区工况下,燃料燃烧不完全,CO排放相对较高。NOX和PM排放远大于法规限值,不受行驶工况的影响,PM的排放在市区工况偏高。
  本研究中针对柴油商用车颗粒物排放的理化特征进行了研究,得到以下结论:在城市道路工况下,颗粒物数量浓度在粒径为20-30nm之间达到峰值,在高速公路工况下,数量浓度在40nm左右达到峰值。此粒径范围的颗粒物主要是以核模态的形式存在,受到速度和加速度共同影响。分布于100nm以下粒径段的颗粒物数量占全部粒径数量浓度的90%左右。粒径小于100nm的颗粒物数量主导着整个颗粒物的数量浓度,粒径大于100nm的颗粒物质量主导着整个颗粒物的质量浓度。颗粒物微观形态呈现不规则的形状,由外观光滑的基本粒子聚集而成。整体观察发现,它们大多以聚集体的形式呈现,很少有单个粒子的存在,呈现出块状、絮状或链状结构。经过超声震荡后得到的基本颗粒外观呈现近似球状的结构,其粒径基本上在50nm左右。进一步超声萃取及超声震荡后可以看出,基本粒子呈现出更好的分散性,微观形状更加近似于球形,其粒径范围变化不大。柴油商用车在高速路上行驶采集的颗粒物中金属元素含量按照质量浓度从高到低依次为Ca>Al>Mg>Zn>Fe>Cu>Mn。其中Ca、Al、Mg和Zn的含量占据金属元素的绝对比例,Fe的含量相对较少,Cu和Mn的含量相比较之下更少。
  本研究中对MOVES模型的微观层次中重要参数进行本土化修正,得出以下结论:在用MOVES模型模拟小型客车的排放因子时,在城市高速路上,除HC的模拟值远小于实测值,其他污染物的排放因子模拟值与实测值接近,可以反映小型客车在该类型道路上的实际排放水平。在城市主干道上只有CO2和NOX的模拟值接近实际排放值。在用MOVES模型模拟大型柴油商用客车的排放因子时,在城市快速路上,污染物NOX、HC和PM的排放因子模拟值与实测值接近,可以表征大型柴油商用客车在该类型道路上的实际排放水平,在城市主干道上只有CO2和CO的模拟值较能反应其实际排放值。在用MOVES模型模拟重型柴油商用货车的排放因子时,在城市快速路上其模拟值与实测值接近,在城市主干道上只有CO、NOX和HC等部分模拟值接近实际排放值。另外,针对深圳市柴油商用车的现状,提出了经济鼓励老旧车提前淘汰、对柴油商用车执行OBDⅢ远程监控和构建深圳市柴油车绿色积分体系三种柴油车排放控制策略途径。
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