基于实际道路车载测试的柴油车甲醛排放特征研究

Formaldehyde (HCHO), a key precursor of free radicals, plays an important role in the formation of ozone and secondary organic aerosol. It can be emitted directly from many sources or produced in the atmosphere via chemical reactions. Direct emissions of HCHO from diesel vehicles are the largest source of primary HCHO. However, due to the limitation of HCHO measurement technology, most HCHO emission tests at the present stage still heavily rely on bench test, tunnel test method or off-line measurement based on PEMS method. All these methods cannot reveal HCHO emission characteristics of vehicles under the real-world driving condition. Also, it cannot precisely quantify impacts of different factors and driving conditions on HCHO emissions. In this study, we will develop a HCHO emission measurement system for diesel vehicles based on a portable real-time on-board HCHO emission measurement instrument. Using this measurement system, the real-time emission test of HCHO from diesel vehicles under real-world driving conditions will be carried out and high-resolution emission factors will be obtained to analyze HCHO emission characteristics. This study could largely improve the accuracy of HCHO emission estimates and provide critical data to help better understand the mechanism of free radicals and secondary pollution formation in China.

甲醛是大气自由基的关键前体物，对臭氧和细颗粒物的形成都有重要贡献，既可来自污染源的直接排放也可通过大气化学反应生成，其中柴油车是甲醛排放的重要贡献源。然而，由于受甲醛测量技术限制，现阶段对柴油车的甲醛排放多采用基于台架实验、隧道实验或车载的离线采样测试方法，无法反映机动车在实际道路行驶条件下的甲醛实时排放特征，也无法量化分析不同因素和行驶工况对甲醛排放的影响，且不同研究者获得的甲醛排放因子差异明显。基于此，本研究以柴油车为案例，拟采用本团队在国家重大科研仪器研制项目支持下研制的便携式机动车甲醛实时排放测试仪搭建柴油车甲醛排放测试系统，开展柴油车在实际道路行驶工况下的甲醛实时排放测试，建立不同工况下的排放因子，分析柴油车的甲醛排放特征，提高甲醛排放定量表征的准确性，为研究自由基的生消机理和科学控制我国二次污染提供关键基础数据。

机动车尾气是城市甲醛（HCHO）的主要贡献源，不仅对HCHO的一次排放有突出贡献，同时尾气中的烯烃会促进HCHO的二次生成。HCHO作为对流层大气中最丰富的羰基化合物，是大气OH自由基的重要来源，在对流层光化学反应中起着关键作用。目前，我国机动车尾气HCHO排放的量化大多通过2,4-二硝基苯肼吸附管开展，该技术操作简单，但无法实现机动车尾气HCHO排放的在线监测。鉴于此，本研究通过便携式机动车排放测试系统（Portable Emission Measurement System，PEMS）与在线HCHO测试系统相结合，开展台架测试和实际道路测试，获取柴油货车的HCHO排放数据。. 本研究的主要结论如下：（1）通过台架测试建立了国Ⅲ~国Ⅴ轻型、中型和重型柴油货车的CO2、CO、NOx、HC、CH4、PN和HCHO的排放因子。台架工况与实际行驶工况差异较大，需开展机动车实际道路测试。（2）通过进一步的柴油货车实际道路测试，建立了国Ⅲ~国Ⅴ轻型和重型柴油货车CO2、CO、NOx、HC、CH4、PN和HCHO的排放因子。除轻型柴油货车的NOx和HC排放因子随排放标准的加严而上升，其他污染物的排放因子均随着排放标准的加严出现不同程度的下降。（3）轻型柴油货车基于机动车比功率（Vehicle specific power，VSP）分布的HCHO排放速率随着排放标准的加严呈现下降趋势，但国Ⅴ车辆的HCHO排放速率略高于国Ⅵ车辆；国Ⅳ重型柴油货车基于VSP分布的HCHO排放速率最小，仅为国Ⅲ和国Ⅴ车辆的7.6%和6.3%。（4）车辆负载对HCHO排放有一定的影响，高速公路工况的HCHO排放因子大于城市道路。柴油货车的HCHO排放因子与车辆累积行驶里程呈正相关。. 本研究以柴油货车为例，通过PEMS结合在线HCHO测试系统开展了机动车HCHO排放特征研究，建立了不同工况的柴油货车HCHO排放因子，不仅可为机动车非常规污染物测试和排放因子建立提供方法参考，也为建立我国本地化的机动车排放模型提供数据支持。