基于车载测试的汽油车尾气排放VOCs组分特征研究

可挥发性有机物（Volatile organic compounds, VOCs）是形成光化学烟雾的重要前体物,对人体健康和环境十分有害。在VOCs人为源排放中约有35%来自于机动车，在一些城市城区甚至高达60%以上，研究和控制机动车VOCs排放有着重要意义。本研究首先结合车载测试技术与常规VOCs采样技术，搭建机动车VOCs车载采样系统；以汽油轿车为研究对象，选择典型排放控制技术车型（如国0、国1、国2、国3和国4）和典型道路，分高峰和非高峰时段进行实际道路尾气VOCs车载测试采样；参照美国国家环保局推荐的TO-14、TO-15方法，利用GC/MS对VOCs样品组分进行定量分析；基于测试分析，建立VOCs车载采样测试规范，解析行驶工况和排放控制技术等因素对汽油轿车VOCs排放的影响，确定汽油轿车VOCs排放成分谱，为机动车VOCs排放控制、环境VOCs源解析以及大气污染模拟提供科学依据。

基于车载测试技术，搭建了VOCs车载采样系统。采用固定路线紧跟车流的方法，针对国0、国I、国II、国III和国IV等5种排放标准的轻型汽油车进行实际道路车载排放测试，共测试车辆30辆。采用美国EPA推荐的TO-15方法，利用GC/MS对测试车辆VOCs排放组分进行定量分析。基于测试定量得到测试车辆VOCs组分排放结果，共定量出66种VOCs物种，包括25种烷烃、6种烯烃、16种芳香烃、1种炔烃、10种卤代烃、以及8种其它物种。. 基于测试结果，解析得到工况和排放标准对VOCs排放的影响。结果表明：行驶工况是影响机动车排放的重要因素之一。总体而言，城市热启动工况VOCs排放最高，城市热运行工况次之，快速路最低。国0、国I、国II、国III和国IV技术测试车辆VOCs平均排放因子分别为463.2、75.8、36.1、27.1和14.6mg/km。随着排放标准的加严，轻型汽油车VOCs呈明显降低趋势。以国0车为基准，国I、国II、国III和国IV技术测试车辆VOCs平均排放因子分别降低83.6%、92.2%、94.1%和96.8%。. 基于测试数据，确定得到不同技术车辆以及基于我国机动车技术分布数据权重的平均VOCs排放成分谱结果， VOCs组分分担率排名前10的污染物分别为异戊烷、甲苯、苯、间,对－二甲苯、戊烷、3-甲基戊烷、二氯甲烷、2-甲基戊烷、庚烷、乙烷，占总VOCs排放的55.6%。