寒冷地区柴油车大气污染物排放特征研究

In recent years, heavy haze pollution episodes appeared frequently in the cold regions of northeastern China. Vehicular emissions have become the second biggest source after heating sector. Diesel vehicles contribute to more than 90% of fine particles emissions from on-road mobile source. Under the cold meteorological conditions, icy road last for long time, driving cycles such as point brake, low speed and cold start, use of low pour point diesel all influence on the characteristics of diesel vehicle emissions. There are limited studies on vehicular emissions under the temperature of -10 ºC to -35 ºC in cold regions. In this study, we will set up the methods of diesel vehicle driving cycles testing on icy roads, investigate the emission characteristics of atmospheric pollutants in all VSP bins, analyze the characteristics of atmospheric pollutants emissions from different types of low pour point diesel, and build up emission factor models for cold regions. The results will provide theoretical foundation and scientific basis for the studies on the characteristics of vehicular emissions, modeling, emission control, and emission inventory under cold meteorological conditions. Furthermore, it will expand the knowledge of diesel vehicles emissions with the influences of temperature, driving cycles, and the types of oil.

近年来，我国东北寒冷地区采暖期重雾霾污染过程频发。机动车排放已成为仅次于供暖燃料导致雾霾污染的第二大污染源，其中柴油车对细颗粒物排放的贡献最大。在寒冷气温条件下，冰雪路面，机动车出现点式刹车、低速行驶和冷启动等工况，使用低凝点柴油等因素对柴油车排放特征均有影响。本研究针对寒冷地区气温区间为-10 ºC至-35 ºC时柴油车排放特征研究较少的现状，建立测试冰雪路面上柴油车行驶特征参数和大气污染物排放的方法，阐明气温区间为–10 ºC至–35 ºC时各VSP区间大气污染物的排放特征，分析不同型号低凝点柴油燃烧排放特征，归纳构建寒冷地区柴油车排放因子模型，为与寒冷地区、冰雪路面相关的柴油车排放特征、模型、控制和清单的研究，提供理论基础和科学依据，拓宽柴油车排放特征在温度、工况和油品的适用范围和对柴油车排放的认识。

近年来，我国东北地区冬季采暖期雾霾污染已成为主要的环境问题，主要表现为重雾霾污染过程频发，污染物浓度爆表，持续时间长。初步的源解析研究结果表明，机动车排放是导致东北地区冬季重雾霾污染的主要原因之一，已成为仅次于供暖燃料的第二大污染源。我国寒冷地区供暖期间-10 ºC ~ -35 ºC温度区间的小时比为整个供暖期的45%（以哈尔滨市为例）。尽管国内外学者已经开展了大量关于气温对柴油车排放特征影响的研究，但是关于气温区间为-10 ºC ~ -35 ºC的相关研究较少。机动车在冰雪路面上行驶与以往研究中考察的行驶特征差异较大，如：行驶平均速度低、频繁出现点式刹车、引擎制动等情况。并且针对使用低凝点柴油的瞬态排放因子模型研究非常少。本研究按照项目计划书中承诺的研究内容，构建了应用于严寒低温（-10 ºC ~ -35 ºC）机动车排放测试的测试系统；基于车载测试获得寒地机动车颗粒物排放特征数据，研究不同机动车行驶工况和环境参数下柴油机动车排放污染物的变化规律，及污染物排放数据与影响参数之间的形影关系，为解决我国机动车排放清单研究中极寒地区数据空缺的问题，提供实测的科学数据；基于台架测试研究寒冷地区冬季专用的低凝柴油排放特征，发动机工况对低凝柴油排放的影响规律；基于已有排放因子模型，建立寒地排放因子模型分段数据库和模型计算方法。研究结果已发表于SCI期刊，还有多篇论文在筹备中；部分结果应用于地方环保部门在疫情期间撰写的关于疫情期间大气污染分析的政府报告中。本研究构建的污染源测试采样系统应用于秸秆炉灶的现场测试中，获得的数据被生态环保部采用，发表于《蓝天保卫战专家谈/东北地区近期大气重污染成因分析》。