广州市机动车尾气污染现状及控制措施
摘要：随着人口和经济的快速发展，广州市机动车数量急剧上升。本文通过对广州市机动车的保有量、构成和发展趋势进行调研分析，并对机动车尾气排放的特性和现状进行研究，根据广州市空气污染现状机动车的污染物排放因子和各类车型排放分担率进行研究分析。文章结合广州市的地方特点提出控制广州市机动车尾气污染的可行措施。
关键词：机动车,污染,排放因子,分担率
1 广州市机动车现状及发展趋势
广州市地处华南地区，作为沿海经济开放城市，随着经济的迅速发展，机动车保有量迅速增加，进一步加剧了广州市的环境污染。2002 年广州市平均空气污染指数为67.8，2003 年为75.8；大气污染从以煤烟型为主逐步过渡到以氮氧化物为主的机动车燃油氧化型污染。采取何种措施减少和控制机动车尾气排放已成为广州市环保部门所亟需解决的问题。
2006 年末，广州市机动车保有量约为183 万辆，比上一年增加了5.6 万辆，增长率为3.2%。图1 所示是1997 年至2006 年广州市机动车保有量的变化趋势图。
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2 机动车尾气排放及对大气环境影响
2.1 机动车尾气排放特性及其现状
机动车发动机每燃烧1kg 汽油，消耗15kg 新鲜空气，排出150~200g 的CO，4~8g 的HC，4~20g 的 NOx 以及少量的四乙基铅。人们已从机动车尾气中分离出80 多种有害物质，其中以CO、CO2、HC、 NOx、SO2 和颗粒为主。CO 是燃料不完全燃烧而产生的中间产物；HC 是碳氢化合物的总称；NOx 是在内燃机气缸内产生的，其排放量取决于燃烧温度、时间、空燃比等因素。据WHO 数据统计，每年大约有 80 万人死于城市空气污染，其中机动车尾气是主要因数。
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表 1 是汽油机汽车和柴油机汽车在不同运行工况下尾气中主要污染物度，可以看出，柴油机CO 排放小于0.5%，汽油机小于10%，汽油机为柴油机的 20 倍以上；柴油机HC 排放量小于500ppm，汽油机小于3000ppm，汽油机为柴油机的5 倍以上；柴油机NOx 的排放量1000~4000ppm，汽油机为2000~ 4000ppm，二者基本相当。机动车排汽污染与行驶状况有着密切的联系，当机动车快速行驶时，废气排放量最大，但废气中污染物浓度却与空燃比有关：当机动车空档、减速行驶和突然加速时，由于燃烧不完全，CO、HC 和颗粒物排放浓度高，NOx 浓度低；当机动车高速行驶时，当机动车以中速度均匀行驶时，NOx、CO、HC 和颗粒物排放量最小。广州市小型车(出租车及其它小型车) 和摩托车是CO、 HC 及颗粒物的重要排放源，公共汽车等大型车是 NOx 主要排放源。
1990 ~1997 年间广州市机动车年均递增率为 30.83%，同期道路面积递增率仅有14.7%，因而机动车行驶工况差，机动车在城区道路上行驶时，怠速时间占总运行时间的17.77% ， 加速时间占 29.11%，减速占27.16%，匀速仅占25.95%，平均车速只有14.14km/h，因此进一步增加了机动车尾气。
2.2 广州市空气污染现状
空气污染是一个复杂的现象，在特定时间和地点空气污染物浓度受到许多因素影响，影响空气质量的主要因素主要有两个：一个是污染物质的排放量，再一个就是气象条件。1984 年广州市建立空气质量自动监测系统，2000 年6 月5 日开始环境空气质量公报。该系统主要由计算机中心控排放量。制室、自动监测子站和一个质量与技术持组三部分组成：环境监测仪器、有线数据通讯、计算机控制网络，可迅速采集和处理数据。每个监测子站都装有监测空气中二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、臭氧和可吸入颗粒物等污染物的监测仪器，以及测定温度、湿度、风向、风速等气象参数的仪器。
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图2 为广州市1997~2004 年NO2 和SO2 年均浓度的变化规律图，可以看出，SO2 浓度呈先降后升的趋势；NO2 浓度整体亦呈先降后升的趋势，但均超过国家二级标准，NO2 年均值在0.101~0.139mg/m3 之间；通过计算可以发现NO2/ SO2 比率的年际变化整体呈先升后降的趋势，2001 年达历史最高峰。NO2 污染均超过SO2 污染，说明广州市的大气污染已由过去的煤烟型污染向现在的机动车尾气型污染转化， NO2 已成为首要污染物。
3 广州市机动车排放因子和排放分担率
3.1 机动车污染物排放因子
表2 是运用MOBILES 尾气排放系数模式，结合广州市实际情况计算出的2000 年和2010 年广州市机动车污染物的排放因子。由表中可以看出：机动车污染物排放因子与车型、燃料和车速均有关。其中，CO 排放因子最小的是重型柴油车、最大的是重型汽油车；HC 排放因子最小的是重型柴油车；NOx 排放因子最小的是摩托车、最大的是重型柴油车；各车型的CO 和HC 排放因子均与其运行速度呈反比关系。2010 年的机动车排放因子比2005 年低，这可能与严格的排放标准、不断提高的机动车技术等有关。
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3.2 机动车排放分担率
机动车排放分担率可以反映机动车排放对城市大气环境污染的程度，是用城市机动车排放污染物的多少占大气总污染数量的百分比来计算。据欧美发达国家大中城市的监测数据显示，城市中各类主要污染物如一氧化碳、二氧化碳、臭氧、碳氢化合物、醛类、氮氧化物、二氧化硫和悬浮粒子的40%~90%来自机动车尾气。如伦敦1996 年的监测数据表明：大气中74%的HC 来自于机动车排放。根据广州市机动车辆构成比率以及各类车型的出行量，再依据表2 的机动车污染排放因子可计算出汽油车中各类的污染排放分担率，见表3。
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qi=Qi/Q×100%
式中，qi 为某类汽油车的污染排放量占汽油车污染排放总量的百分比；Qi 为某类型汽油车的污染排放量， kg/m3；Q 为所有汽油车的污染排放总量，kg/m3。从表3 可以看出，在移动源排放的污染中，小型车(出租车、其他小型车) 和摩托车是一氧化碳、碳氢化合物的主要排放源；公共汽车在氮氧化物分担率已占22.35%，若同时考虑柴油车，公共汽车在各类车辆中的氮氧化物污染排放分担率将更高。所以在移动源排放的污染中，公共汽车等大型车是氮氧化物的主要排放源之一，而摩托车对氮氧化物的污染分担率最低。
4 结论
通过对广州市机动车尾气排放的特性和现状进行研究，并根据广州市空气污染现状以及对于机动车的污染物排放因子和各类车型排放分担率进行研究分析得出以下结论。
(1) 广州市机动车保有量逐年递增，从1997 年到2006 年的年均增长速率为8.87%。
(2) 机动车排放已成为广州市的主要污染源。机动车排放污染分担率CO 为86.8%，HC 为97.4%， NOx 为38.2%。
(3) NOx 污染在广州大气污染中的比重越来越大，大气污染类型已从过去的煤烟型向现在的机动车尾气型转化；而CO 污染有轻微下降。
(4) 在机动车排放的污染中，小型车（包括出租车）、和摩托车是CO、HC 的主要排放源；公共汽车等大型车是NOx 的主要排放源。所以对广州市机动车污染控制应着重控制摩托车、小型车(特别是轿车和出租车)、公共汽车的污染排放。
5 建议
广州市政府以及环保局已制定了相应的法规和管理办法，但还要通过更有效的控制和管理措施来控制机动车的尾气排放。鉴于广州地区的机动车以及环境污染的现状和特点，建议采用以下措施：
（1） 提前实施“欧3”标准。跨越标准阶段，提前实施“欧3”标准对广州市具有特殊的实际意义，相对于“欧2”标准而言，“欧3”标准主要是加强了对NOx 的控制限值，CO 和HC 则基本没有什么变化，而广州作为NOx 污染严重的城市，急需加强对 NOx 排放的控制。
（2） 燃料的品质对机动车的排放控制也是一个关键因素。对应于机动车排放标准要求，参照欧洲汽油标准，来确定广州市未来对汽油质量的要求。
（3） 在市区各路段建立机动车遥测系统。在道路上用红外仪遥测CO、CO2、HC，用激光、紫外仪遥测NOx，可以迅速、廉价地获得大量机动车的实际排放数据，并将高排放的汽车识别出来，然后要求其进行维修。
（4） 对在用车的排气污染控制重点应放在重型车、出租车和公共汽车上。因为在广州市，重型车 NOx 的排放占流动源排放的40%以上，属于高排放车群，另外，出租车和公共汽车，在市区的行驶里程最高，为重点控制对象。控制公共汽车的排气污染措施不能限制其出行，而应使用低排放水平的发动机，在大力提倡公共交通的同时，降低其污染排放。对于出租车的排放控制，可以提高出租车的更新速度，或增加对出租车的检测频率，监控其排放，以及时对排放超标准的车辆进行维修。
（5） 加速淘汰、转移和改造在用车。没有排放控制装置的旧车是典型的高排放源，即使有排放控制的在用车，随着使用年限的增加，排放装置保养不当，排放也会恶化，对这部分污染贡献较大的车辆，采取淘汰或改造的措施。
（6） 大力发展电车、LPG 等清洁燃料车。采用 LPG 等替代燃料最大的优点是可以有效减少CO、HC 和颗粒物的排放，对CO、HC 减排幅度分别达到80 ~85%，还可延长发动机寿命；发展电车可以有效地消除或大幅度减少NOx、CO、HC 和颗粒物的排放。
（7） 改善道路交通状况，采取科学的交通管理可以减少堵塞。提供良好的运行状况，对控制机动车污染非常重要。采用多种交通运输方式如地铁、电车等，进行交通分流；加强对现有道路的有效使用，包括实行公交优先，设置自行车道或自行车专用道路网络，设置步行设施，采用交通渠化设置，建立交通监控系统、信息咨询系统；分散交通需求。
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