珠江三角洲典型移动源挥发性有机物排放特征研究

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研究表明,移动源是我国城市区域大气污染的重要贡献来源。移动源主要分为道路移动源和非道路移动源,其挥发性有机物(VOCs)排放量大、成分复杂,是形成臭氧和细颗粒物(PM2.5)污染的重要前体物,亟需对其VOCs排放特征和影响因素开展深入研究,为制定科学有效的臭氧和PM2.5污染防控策略提供科学支撑。现有研究中轻型汽油车尾气排放VOCs的研究多集中在采用不同测试工况模拟机动车实际排放的台架试验,但对于珠三角地区本地的车辆VOC不同工况下的实时排放趋势研究较为欠缺。相比机动车,非道路移动源VOC排放特征研究仍处于起步阶段,现有排放因子和源成分谱数据不仅较缺乏本地化数据,而且缺少含氧挥发性有机化合物(OVOC)的测量,这很可能带来非道路源VOCs整体排放水平严重低估。为此,本论文对19辆轻型汽油车进行在线台架测试,识别了轻型汽油车不同工况下模拟城市地区驾驶的总碳氢化合物(THC)实时排放趋势和排放特征,将为制定机动车VOCs排放精细化的控制策略提供科学依据。对珠三角区域较为典型的工程机械和内河船舶进行VOC全谱的离线采样分析,以便能完整地描述非道路移动源排放的VOC排放特征,更准确地估算非道路源的排放量。本研究得到结论如下:轻型车冷启动工况下国一到国六的排放因子分别是523.83、420.72、402.61、150.33、10.4、30.18±9.36 mg/km,热启动工况下国一到国六排放因子分别是176.72、182.63、109.15、24.68、4.64、5.72±5.00 mg/km,轻型汽油车THC排放主要发生在第一个速度循环,且冷启动排放显著高于热启动,在第三个速度循环测试中冷热启动的THC浓度随测试速度的变化趋势较为相似。简易瞬态工况下国二到国四车辆排放因子分别是731.90±157.24、194.80±115.15、138.14±52.36 mg/km。工程机械和内河船舶OVOCs都占VOC排放的主要部分,占比范围是46.9-76.5%,工程机械和内河船舶各组分排放占比大小一般为烷烃(芳香烃)(27)炔烃(27)烯烃(27)OVOCs,甲醛和乙醛是排放最多的OVOC物种,这体现出将OVOC纳入源成分谱测量的重要性。压路机,平地机和打桩机的基于燃料的排放因子分别为3.12、3.12和7.36 g/kg,货船和快艇排放因子是1.46±0.62和0.44 g/kg。内河船舶源成分谱与工程机械较为类似,体现出非道路移动源由于燃油类型和燃烧方式的相同而导致VOCs组分特征较为相近。基于采用自展模拟的方法估算2017年广东省工程机械排放的VOCs约为8851.0吨,内河船排放的VOCs约为4361.0吨,分别相当于2012年非道路移动源的47.8%和23.6%,这表明工程机械和船舶是非道路移动源中VOC排放的主要来源。
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