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浙江省环保装备行业协会是2009年成立,是以浙江省环保装备和资源综合利用装备制造厂商为主以及从事科技开发、设计和技术服务的企事业单位自愿参加组成的跨地区、跨部门、跨所有制的行业性、全省性的非赢利性社会组织,是经浙江省民政厅核准登记的社会团体法人。
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移动源氮氧化物如何减排?
发布时间:2011-09-23 点击数:
移动源氮氧化物如何减排?
 
 
作者:鲍晓峰 来源:中国环境报第2版
 
 
 

  摘要


  如何有效削减移动污染源氮氧化物排放总量,关系到我国“十二五”氮氧化物总量减排工作的成败,加强移动污染源氮氧化物排放总量控制势在必行。要淘汰高排放车辆,提升车用燃料质量,控制重型柴油车排放控制,掌握非道路移动源排放状况,系统研究移动源氮氧化物排放总量控制策略。


  今年发布的我国国民经济和社会发展“十二五”规划纲要,明确提出了主要污染物排放总量显著减少,化学需氧量、二氧化硫排放分别减少8%,氨氮、氮氧化物排放分别减少10%”的目标。这4项减排目标都是我国“十二五”的约束性指标,化学需氧量和氨氮是水体污染物的主要减排指标,二氧化硫和氮氧化物是大气污染物的主要减排指标。氨氮和氮氧化物是“十二五”规划纲要中实施总量控制的两项新指标。


  “十一五”期间,我国加大了二氧化硫等污染物的治理力度,污染防治工作取得了积极进展,但酸雨、灰霾和光化学烟雾等区域性空气污染问题仍然非常突出,京津冀、长三角、珠三角等区域出现灰霾污染的天数每年都超过100天,广州、南京、杭州、深圳、东莞等城市灰霾污染更为严重,威胁人民群众身体健康,已经成为当前迫切需要解决的环境问题。氮氧化物的大量排放,是造成我国光化学烟雾和灰霾频发、酸雨加剧的重要因素。


  作为大气污染物的氮氧化物,通常主要是指一氧化氮和二氧化氮等源自各种燃料的燃烧产物,主要排放源可分为两大类:一类是电厂锅炉、工业窑炉等固定污染源;另一类是机动车、工程机械、农业机械、内燃机车、船舶和飞机等移动污染源(也称为“流动污染源”)。2007年全国污染源普查结果显示,在已经普查的排放源中,氮氧化物排放总量约为1798万吨,其中仅机动车(道路移动源)的氮氧化物排放量就达到了550万吨,约占已普查排放源的氮氧化物排放总量的1/3。根据初步测算,2010年我国机动车氮氧化物排放量约为600万吨~630万吨,如果再加上工程机械、农业机械、内燃机车、船舶和飞机等非道路移动源,各类移动污染源氮氧化物排放总量将是一个非常巨大的数字。


  我国正处在经济和社会快速发展时期,近10年来,汽车保有量年均增长率超过15%。2009年全球深受金融危机的影响,而我国的汽车产销量却双双突破1300万辆,成为世界第一汽车生产大国和消费大国。2010年汽车产销量均超过1800万辆,创造了历史新高。与汽车保有量增长趋势相似,从1995年到2007年,我国建筑企业自有施工机械设备总台数从348万台增长到949万台;机动船的净载重量由0.4亿吨增长到1.1亿吨,沿海主要港口货物吞吐量从8.0亿吨增长到38.8亿吨;铁路客运量从10.3亿人次增长到13.6亿人次,货运量从16.6亿吨增长到31.4亿吨;民航的客运量从0.5亿人次增长到1.9亿人次,货运量从101万吨增长到402万吨。上述数据表明,汽车、摩托车和低速货车等道路车辆,以及工程机械、农业机械、内燃机车、船舶和飞机等非道路移动源,已经成为我国最重要的大气污染源。可以预见,“十二五”期间各类移动源保有量增长速度将会更加迅猛。因此,要实现氮氧化物排放总量减排目标,必须高度重视移动污染源。


  在我国经济社会持续快速发展的前提下,如何有效削减移动污染源氮氧化物排放总量,关系到我国“十二五”氮氧化物总量减排工作的成败,加强移动污染源氮氧化物排放总量控制势在必行。因此,必须系统研究移动源氮氧化物排放总量控制策略,建设科学合理的监管体系,采取行之有效的控制措施。


  淘汰高排放车辆是氮氧化物减排的重要措施

  ■阅读提示


  淘汰高排放车辆是削减氮氧化物排放总量的重要措施,要把使用时间长、污染物排放量大的老旧车辆进行报废处理。真正意义上的“淘汰”是彻底报废各类高排放车辆,而不是从一个地区转移到另一个地区。


  高排放车辆是指氮氧化物、颗粒物、一氧化碳和碳氢化合物排放量较高的车辆,通俗的说法就是“黄标车”。自2000年起我国开始分阶段控制汽车污染物排放标准。2000年、2004年和2008年在全国范围内分别实施了第Ⅰ、第Ⅱ和第Ⅲ阶段汽车排放控制标准,并计划于今明两年在全国实施第Ⅳ阶段轻型汽车和重型汽车排放控制标准。分阶段控制汽车污染物排放主要是针对新上市的汽车,达到不同阶段排放标准的汽车在使用过程中污染物排放量差异很大。例如,2000年后购买的达到第Ⅰ阶段排放标准的家用轿车,每行驶1公里排放的氮氧化物约为0.65克,而目前市场销售的达到国家第Ⅳ阶段排放标准的轿车每公里排放氮氧化物仅为0.08克,两者相差8倍之多。


  汽车正常使用寿命一般为10年左右。累计行驶里程在10万公里之内时,一般能够达到国家排放标准规定的排放限值。超过10万公里后,随着发动机性能下降和净化装置老化,污染物排放量将显著增加。淘汰高排放车辆是削减氮氧化物排放总量的重要措施,要把使用时间长、污染物排放量大的老旧车辆进行报废处理。淘汰高排放车辆要处理好淘汰与转移的关系。真正意义上的淘汰是彻底报废各类高排放车辆,而不是从一个地区转移到另一个地区。转移高排放车辆是不会减少氮氧化物排放总量的。然而淘汰高排放车辆虽然对于削减氮氧化物排放总量具有重要作用,但不是惟一措施,实施过程还存在许多不确定的因素。完全寄希望于淘汰,难以实现氮氧化物排放减少10%的约束性指标。

  提升车用燃料质量是氮氧化物减排的基本保障


  ■阅读提示


  车用燃料是机动车排放污染的源头,实施更严格机动车排放标准必须有高质量的车用燃料作保障。目前我国的市售车用燃料、润滑油及清净剂质量在全国范围内还缺乏有效的环境监管,急需建立完善的车用油品环境监管机制。


  车用燃料是机动车排放污染的源头,实施更严格机动车排放标准必须有高质量的车用燃料作保障。车用燃料质量标准至少要与机动车排放标准同步实施,严格地讲,还应提前于机动车排放标准。欧美和日本车用燃料标准与机动车排放标准同步实施,我国却出现车用燃料标准严重滞后于机动车排放标准的局面,导致车用燃料供应落后于环保需求,更严格的机动车排放标准迟迟无法实施。目前,我国除北京、上海和广州因奥运、世博和大运会等原因实施了地方车用燃料标准、能够供应符合第Ⅳ阶段机动车排放标准的车用燃料外,全国其他地区至今还在销售仅能满足第Ⅱ和第Ⅲ阶段机动车排放标准的车用燃料。不能供应高质量的车用燃料,较严格的机动车排放标准就无法实施。这不仅影响低排放新车的上市时间,增加在用机动车污染物的排放量,还会对今后数年的机动车污染产生长期影响。


  影响机动车排放的车用燃料质量主要体现在几个关键指标上,如车用燃料硫含量、清净性能等环保技术指标。国内外的研究结果均表明,当车用汽油硫含量过高时,汽油车三元催化器效率会降低,污染物排放大幅度增加。当使用高硫柴油时,除了柴油车选择性催化还原装置、颗粒物捕集器无法正常工作外,还会排放大量含有硫酸盐的碳烟颗粒。世界各国都采取强制措施降低车用燃料硫含量,为应用技术先进、减排效果明显的尾气净化装置提供基本保障。


  车用燃料清净性能是衡量燃料燃烧时对发动机沉积物影响的重要指标。清净性能好的车用燃料可以保持发动机内部清洁,维持发动机正常工作,有利于保持低排放的耐久性。而清净性能差的车用汽油会在进气阀和燃烧室等部位产生大量沉积物,使进气阀密封不严,影响发动机动力性和排放性能。清净性能差的车用柴油则会在燃油喷嘴等精密部件处产生沉积物,不仅会大幅增加污染物排放量,严重时会影响柴油车的正常行驶。提高车用燃料的清净性能,一是通过改进石油加工和燃料调配工艺,降低燃料中易产生沉积物的组分含量。二是在车用燃料中加入适量的清净剂。我国大部分汽油中烯烃含量较高,与发达国家的汽油相比,更容易在发动机内生成沉积物。柴油机喷嘴虽然对沉积物的生成有一定的抵抗力,但长期使用低质量柴油最终也会导致喷嘴堵塞,通常需要在车用柴油中加入清净剂。添加清净剂是提高车用燃料清净性能的一条有效途径。


  目前我国的市售车用燃料、润滑油及清净剂质量在全国范围内还缺乏有效的环境监管,急需应用车用燃料有害物质和清净性能快速检测技术和设备,建立完善的车用油品环境监管机制。北京市环保局在车用油品环境监管方面走在了前面,自2008年逐步建立起一套车用油品环境监管方案。每年不定期对市售车用燃料和清净剂进行抽查评估,极大地提高了北京地区的车用油品质量,对于保障更严格的机动车排放标准有效实施、减少机动车污染物的排放量起到了重要作用。


  控制重型柴油车排放是氮氧化物减排的重点


  ■阅读提示


  重型柴油车氮氧化物排放量约占机动车总排放量的60%~80%,控制重型柴油车排放是削减氮氧化物排放总量的重点。要研究制订适合国情的重型柴油车整车排放控制标准,提出符合我国国情的重型柴油车氮氧化物总量减排技术政策和监管方案。

  重型柴油车在城市内主要用于公交、邮政和环卫等短途运输车辆,在城市间主要用于长途客运、货运车辆。重型柴油车氮氧化物排放量约占机动车总排放量的60%~80%,单车排放约为轻型汽车的10~100倍。因此,控制重型柴油车排放是削减氮氧化物排放总量的重点。


  目前,对于控制重型柴油车的氮氧化物排放,在我国还只是在柴油机定型时,判定氮氧化物排放是否能够达到国家排放标准要求。而柴油机一旦定型、安装到车上投入使用后,就不再监测氮氧化物的排放状况了。重型柴油车虽然也做年度检验,但只是检测其排气烟度。欧洲和美国最近几年刚刚开发了车载便携式排放测试方法和设备,并配套制定了适合于重型柴油车整车排放的控制标准,用于监控在用重型柴油车排放的氮氧化物等污染物。


  我国若要有效控制重型柴油车的氮氧化物排放,首先,需要开发适合于重型柴油车整车氮氧化物排放的监测技术和检测设备,为削减氮氧化物排放总量提供一种有效的监测手段。除了车载便携式排放测试技术和设备之外,还应根据我国国情,利用已经建立的在用柴油车年检线,开发具有氮氧化物检测功能的测试设备和检测方法。其次,需要尽快研究制修订适合国情的重型柴油车整车排放控制标准。这既包括新制订车载便携式排放限值和测量方法标准,也包括修订压燃式发动机汽车烟度排放限值及测量方法标准,能够为控制重型柴油车的氮氧化物排放提供法规依据。再次,需要调研分析我国各类重型柴油车的氮氧化物排放实际控制水平和使用状况,系统评估我国重型柴油车氮氧化物排放监管体系,研究重型柴油车氮氧化物排放的治理措施和减排潜力,借鉴欧美等发达国家的经验,综合考虑我国的实际情况,提出符合我国国情的重型柴油车氮氧化物总量减排技术政策和监管方案。


  掌握非道路移动源排放状况是核算排放总量的基础


  ■阅读提示


  科学核算氮氧化物排放总量一定要建立在宏观把握各类排放源的基础之上。要全面掌握非道路移动源的排放状况,调研我国各类非道路移动源的排放控制技术水平、年产量、保有量、产品分布和活动状况,分析研究发达国家非道路移动源的排放控制经验,提出符合国情的非道路移动源氮氧化物污染防治对策。


  美国、瑞士等国外环保机构的研究结果表明,除机动车外,工程机械、船舶、内燃机车等非道路移动源所产生的污染物总量与道路车辆相当甚至更高,从美国环保局发布的2008年全美氮氧化物排放总量按源分类的统计结果可以窥见一斑。其中道路车辆占31.86%、非道路移动源占26.04%、电力生产占18.40%、工业生产占16.78%、其他占6.92%。各类移动污染源排放总量高达57.9%,仅非道路移动源氮氧化物排放量就超过1/4,因此,对非道路移动源的排放问题不可忽视。长期以来,我国一直把污染控制重点放在机动车上,而对非道路移动源排放问题关注很少,对非道路移动源的排放因子、活动状况和排放总量的认识比较匮乏。


  科学核算氮氧化物排放总量一定要建立在宏观把握各类排放源的基础之上。要全面掌握非道路移动源的排放状况,调研我国各类非道路移动源的排放控制技术水平、年产量、保有量、产品分布和活动状况,选择工程机械、内河船舶等典型非道路移动源开展实际工作状态下的排放测试,获得非道路移动源的排放因子,建立非道路移动源排放模型。还需分析研究发达国家非道路移动源的排放控制经验,综合考虑我国的实际情况,提出符合国情的非道路移动源氮氧化物污染防治对策。


  总之,实现“十二五”期间氮氧化物排放总量减少10%的约束性指标,已经成为各级政府和社会各界必须面对的现实问题。环境保护部部长周生贤在2011年全国环境保护工作会议上提出了“十二五”环保工作总体思路和主要目标,明确要求狠抓污染减排、务求首战告捷。各级环保机构,应抓住当前有利时机,认真研究移动源氮氧化物排放总量控制策略,从淘汰高排放车辆的结构减排,车用燃料升级、实施重型柴油车和非道路移动源治理的工程减排,监测油品质量和车辆排放的监管减排,以及法律、经济和管理等政策减排入手,力争全面实现我国国民经济和社会发展“十二五”规划纲要提出的主要污染物排放总量显著减少的宏伟目标。


  作者单位:中国环境科学研究院