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汽车排气污染防治重点对策研究         ★★★★ 【字体:
汽车排气污染防治重点对策研究
作者:余小萱 李…    文章来源:不详    点击数:    更新时间:2006-9-23



文章摘要:北京市环境保护局   前言:汽车作为现代化的365JT交通工具,在促进经济繁荣和发展、提高人民生活水平的同时,也给人类赖以生存的环境,特别是365JT城市大气环境带来严重污染,使人们的身心健康受到严重威胁。目前许多国家都将控制汽车排放作为改善大气环境质量的重点工作。通过研究制定汽车排放控制365JT规划,建立和完善排放控制法规及管理机构,对汽车排放进行科学的、系统的监督管理。北京市防治汽车排气污染工作始于八十年代中期,北京市在执行国家有关汽车排放控制法规和标准的同时,制定并执行了一些严于国家的地方法规和标准。随着排放控制法规日趋严格,排放控制365......



北京市环境保护局

  前言:汽车作为现代化的365JT交通工具,在促进经济繁荣和发展、提高人民生活水平的同时,也给人类赖以生存的环境,特别是365JT城市大气环境带来严重污染,使人们的身心健康受到严重威胁。目前许多国家都将控制汽车排放作为改善大气环境质量的重点工作。通过研究制定汽车排放控制365JT规划,建立和完善排放控制法规及管理机构,对汽车排放进行科学的、系统的监督管理。北京市防治汽车排气污染工作始于八十年代中期,北京市在执行国家有关汽车排放控制法规和标准的同时,制定并执行了一些严于国家的地方法规和标准。随着排放控制法规日趋严格,排放控制365JT技术逐步得以应用,使北京市汽车污染增加的幅度得到一定的控制。由于近年来汽车数量增加过快,在汽车的365JT设计制造、使用、维修保养、报废等环节上存在许多问题,加上城市的道路建设相对滞后、交通管理不适应,以致城市汽车排气污染问题仍很严重。

  1.汽车污染状况

  近年来北京市机动车保有量以年递增13%左右的速度增长,到1997年底已超过120万辆。由于汽车技术水平相对较低,应用排气净化技术的步伐迟缓,使目前单车污染物的排放量高于发达国家的数倍。再加上汽车维修保养差、道路建设相对滞后等,导致北京市汽车排气污染问题日益突出,城近郊区大气环境中的氮氧化物(NOx)浓度呈明显上升趋势(见表一)。特别是城近郊区交通干道和路口空气中,一氧化碳(CO)和NOx常年超过国家标准。最近的研究结果表明:北京城市大气环境中的NOx有将近一半来自汽车排放,CO也有80%以上来自汽车排放源。城市大气污染已由原单纯的煤烟型污染逐渐向煤烟和汽车尾气复合型污染转化。

表一 大气环境中污染物浓度变化趋势

项目
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
机动车辆(万辆)
43
47
50
54
60
72
84
98
112
127
氮氧化物(ug/m)
78
83
98
109
119
109
120
122
117
133

  2.排放控制历程

  2.1国外机动车排放控制历程简介

  美国是世界上控制汽车污染排放最早的国家。1968年美国开始实施第一个汽车排气污染物排放标准。标准实施后汽车排放的CO和碳氢化合物比(HC)未控制前分别减少了39%和41%。1972年前美国的汽车排放控制重点是减少CO和HC排放,采用的方法主要是提高化油器怠速流量调整精度、改进流量特性、实行稀化燃烧及提高压缩比等。这些措施使单车CO、HC污染物排放降低了60—70%。但由于稀化燃烧、提高压缩比,又导致了NOx排放的增加。1972—1975年除分阶段严格CO、HC排放标准外,还制定出了NOx排放标准。1975—1993年新车排放标准又进行了多次修订加严,CO、HC、NOx与控制前相比分别降低96%、97%、84%,采取的主要控制措施是使用电控燃油喷射技术和三元催化转化器。1993年后排放标准进一步加严,目前CO、HC、NOx的排放分别比控制前降低96%、98%、94%。

  日本汽车排放控制工作起步比美国稍迟,目前CO、HC、NOx的排放与控制前相比分别降低95%、96%、92%。

  欧洲汽车排放控制晚于美国、日本,1970年起执行ECE15号法规,当时此法规对汽车排放限值没有要求,称为ECE15—00。之后ECE排放法规每三或四年修订加严一次。目前CO、HC、NOx排放与控制前相比分别降低93%、91%、91%。

  图一给出了美国、日本、欧洲及北京轻型车排气污染物变化情况。

  80年代以前,人们认为只要控制好新车排放,汽车污染问题便可得到解决,但实践证明并非如此。因此,美国于1984年又推出了旨在控制在用车污染排放的“检查/维修”计划,定期对在用车进行排放检查。对不能通过排放检查的在用车进行维修。这项计划可以使在用车排放减少17%以上,现正向减少25%的目标努力。

  90年以后,美国在进一步逐年严格新车排放标准的同时,又推出了“流动源污染控制规划”。主要包括发展清洁机动车和清洁燃料,严格的达标计划,及交通控制措施等。具体内容主要有:以零排放机动车为目标,90年代中期分别将过渡型低排放机动车、低排放机动车、超低排放机动车及零排放机动车推向市场。发展清洁燃料,分阶段向市场推出不同的重整汽油、含氧添加剂的汽油及清洁柴油。为更严格地执行在用车达标计划,除使用更先进的故障诊断设备、培训排放检查技师外,1994年起还要求汽车制造厂生产的新车带有“车装故障诊断系统”,以随时监视汽车发动机和其排放控制系统工作情况。将排放控制系统部件的质量保证期提高到7万英里。汽车制造厂必须保证新车在行驶5万英里内能够通过排放检查。在5万英里内(1993年起客车延长到10万英里内)凡经抽测不达标的,汽车制造厂必须将此超标类型车收回,并做技术改进。1991年起对重型柴油车实行路检计划,对超标车车主处以1800美元的罚款,并要求对车辆进行必要的修理。交通控制措施主要包括减少单人乘驾汽车数量,发展公共交通,增加汽车乘座率。另外,还要求大企业的老板鼓励他的雇员选择相互搭乘汽车、乘公共汽车、骑自行车甚至步行去上班。

  2.2北京市汽车排放控制历程

  北京市汽车排放控制工作始于八十年代中期,在贯彻执行国家有关汽车排放控制法规、标准的同时,为进一步加强对汽车排气污染防治工作的管理,于1989年发布了《北京市防治机动车排气污染管理办法》。为严格控制新车和在用车排气污染,1994年发布了严于国家标准的北京市地方《汽车排气污染物排放标准》。此标准为双怠速排放标准,它是在国家现行的怠速排放标准基础上,增加了高怠速(2000转/分)的排放限值,以控制发动机过渡工况的排放。为彻底解决机动车排放铅污染的问题,同时也为进一步提高汽车技术水平,更好地采用催化净化控制措施,1997年发布了《禁止销售含铅汽油改售无铅汽油的通告》。为加强汽车排放的源头控制,1998年又发布了北京市地方《轻型汽车排气污染物排放标准》,此排放标准比现行的国家标准严格许多。

  北京市环境保护局作为北京市对防治机动车排放污染物实施统一监督管理的主管机关,多年来在排放控制管理上,对新生产车采取污染物排放申报审核制度,对不能满足新车排放标准的车辆,不发排放合格证书。对汽车制造厂和销售单位生产、销售的新车进行排放抽查,对生产、销售排放超标车的单位给予处罚。对在用车采用检查/维修制度和限期治理制度。在用车的检查包括年检、路检和抽检,对排放超标的车辆要进行维修治理,并按要求安装排气净化装置。在车用燃料的改进方面,北京现已全部取消了含铅汽油,为执行更加严格的排放排放标准,对汽车排气采取深度净化措施奠定了基础。

  3.排放控制对策与措施

  汽车排放控制是一项庞大而复杂的系统工程,它与汽车的设计、制造、使用、维修保养、燃油品质等直接相关,同时也与城市的道路建设、路网状况、客货运输的组织、城市交通管理以及财税政策等紧密相连。汽车排放控制需要得到全社会各行各业的关心与支持,要抓住每一个影响汽车污染排放的环节,特别是要抓好新车制造、在用车维修保养、燃料品质、城市交通运输和管理等重点环节,才能使汽车污染排放得到有效控制。

  3.1新车排放控制

  新车排放控制是汽车排放控制系统工程中最重要的组成部分。控制新车排放首先要制定严格的排放标准和排放控制法规,同时还要建立控制新车排放的各种制度,如新车排放认证制度、检查制度、产品回调制度等。

  我国目前汽车制造厂有100多家,这些汽车制造厂的生产能力、技术水平参差不齐。除极少数的企业达到一定的生产规模、产品具有一定技术水平外,多数企业生产技术条件落后,生产的产品质量较低、油耗高、污染排放严重。国家在制定汽车排放标准时,除要考虑各地区的空气质量因素外,还要考虑全国多数企业执行标准的技术经济可行性,制定的标准要使大部分企业经过努力可以达标,少数落后企业自然淘汰或转产。由于我国幅员辽阔,各地区、各城市的空气污染类型有很大不同。汽车保有量多的大城市,汽车排放已逐渐成为城市空气污染的主要来源。因此对于重点大城市,可以考虑制定严于国家汽车排放标准的地方标准。[Page]

  北京是我国的首都,又是特大城市,北京的汽车保有量占全国的1/10。特别是近年来汽车数量迅速增加,汽车排气污染问题日益突出。为严格控制汽车排气污染,北京市于1998年8月发布了严于国家的控制轻型汽车排气污染物的地方排放标准。北京市在制定地方排放标准时考虑的侧重点与国家的有很大不同,在考虑城区空气质量、污染物排放分担率、经济承受能力等的同时,重点考虑的是我国几家主要的技术水平较高、又具有一定生产规模的汽车企业,经过努力在不长的时间内,可以满足严格的标准要求。在市场方面采取市场准入的形式,哪家企业哪种车型满足了排放标准,哪种车型便可进入市场。这种形式有助于形成市场竞争势态,在减少汽车排气污染的同时,可有力地推动汽车工业的技术进步、及车辆技术水平和产品质量的提高。北京市执行严格的排放标准,对于一些生产规模小、技术相对落后的企业,暂时会被挤出北京市场,但不会对其总体生产和经营造成大的影响,相反可作为一种刺激,促其进行技术改造,推进技术进步。

  严格的新车排放认证制度及监督检查是贯彻执行排放标准的前提。北京将使目前采用的新车污染物排放申报审核制度,逐步完善过渡到新车排放认证制度。同时将进一步建立、完善其他有关控制新车排放的法规和标准,进一步抓好汽车排放的源头控制。

  3.2在用车排放控制

  在用车排放控制是汽车排放控制系统工作中的重要环节,它主要包括在用车的检查与维修,在用车的改造,以及老旧车辆的强制报废。 汽车经一段时间运行后,汽车发动机的技术状况会发生变化,特别是化油器式发动机变化更为明显。研究结果表明:在一般情况下,汽车经8万公里运行后,CO、HC、NOx的排放会成倍增加,其中CO、HC增加幅度最大。北京市环保局的调查结果表明:维修出厂后的车辆经6000公里运行后,高、低怠速的一氧化碳排放浓度均增加1倍以上。因此对汽车特别是化油器式发动机的汽车要进行经常性的检查和维修保养,使发动机处于良好的技术工作状态,以减少污染排放、降低油耗、保持良好的动力性。

  北京对在用车的检查主要有年检、路检和入户抽检,这些都属于强制性检查。检查的主要内容是双怠速尾气排放,对于排放超标的车辆要进行治理。强制性检查还应包括防止排放控制系统(或装置)被任意篡改的检查,但此项检查目前尚未开展。在用车的检查也包括自愿检查,自愿检查指是汽车驾驶员或车辆所有者,自愿定期的和在车辆维修保养后对车辆排放所做的检查。目前自愿检查的数量还很少,自检数量的提高主要取决于汽车驾驶员和车辆所有者的环保意识,环境管理部门的监管力度、以及服务机构与设施的完善。政府各有关部门要采取宣传引导等措施,培养广大汽车驾驶员和车辆所有者自觉定期对车辆进行排放检查的意识,对超标车辆进行积极主动的维修治理。

  汽车的维修保养与汽车排放关系十分密切,维修保养质量的好坏直接影响着汽车污染排放程度。据统计,北京市在汽车维修管理部门登记注册的汽车维修企业有5000多家,其中有汽车排放检测仪器并能正确使用的不到50%。也就是说有多数汽车维修企业在对汽车进行维修保养后,对车辆的排放是否达标不清楚。一些维修企业对车辆维修后,只要车能开,就可竣工出厂。从全国各城市的路检排放情况看,达标状况不容乐观。这一现象与汽车的维修质量差有着直接关系。因此政府有关部门应加强对汽车维修行业的管理,同时引导汽车使用者到有条件汽车修理厂进行车辆维修保养,或在维修保养后到从事排放检测的部门对车辆的排放情况进行检查。

  对在用车进行改造,特别是对排放污染严重车辆进行改造也是在用车排放控制的内容之一。改造的主要内容包括:对无排放控制系统或装置的车辆加装排放控制系统或装置,对某些特定用途的车辆进行使用清洁气体燃料的改造。但改造的前提应是发动机主要部件完好、技术状态正常。换句话说就是在车辆做好维修保养、使发动机恢复正常技术状态的基础上,进行技术改造。实施在用车排放控制改造计划比实施新车排放控制计划和在用车检查/维修计划相对复杂,难度较大。清华大学对采用几种主要的排放控制措施进行过成本效益分析,结果表明采用在用车改造措施的污染物削减成本要高于新车控制和在用车检查/维修的成本(见表二)。

表二 各种排放控制措施削减成本比较 单位:元/吨

 
在用车改造
旧车强制淘汰
在用车的检查/维修
新车排放控制
一氧化碳(CO)
468
1983
102
121
氮氧化物(NOx)
18333
25439
2766
3761

  3.3车用燃料的改进

  随着汽车排放法规标准逐步严格,汽车技术水平、特别是排放控制技术必将得到发展和提高。而技术水平高、排放低的汽车对车用燃料的品质提出了更高的要求。首先,汽油必须无铅化。铅本身就是一种污染物,含铅汽油在发动机内燃烧后,绝大部分的铅经尾气管排入大气。铅污染物通过呼吸或其他途径被人体吸收,并蓄积在人体内,可引发多种疾病,特别是对儿童和孕妇的危害极大。淘汰含铅汽油的另一主要目的是为使汽车能够满足更加严格的排放标准,为提高汽车的技术水平、应用催化转化技术创造良好条件。因为铅会使汽车催化转化器和发动机闭环电喷系统中的氧传感器损坏或失效,导致发动机工作状况恶化、排放增加。北京已于1997年底全部取消了含铅汽油,为贯彻执行更加严格的汽车排放标准,应用催化转化器创造了条件。

  汽油中的硫同样会使催化转化器的催化活性和转化效率降低,从而影响排放净化效果。我国无铅汽油标准(行业标准)中规定无铅汽油中的硫含量不大于0.15%,而美国及欧洲等国家的汽油含硫量要求在0.1%以下,日本则要求0.01%以下。由于稀烃和一些芳香烃的反应活性强,在阳光照射下极易与NOx反应生成臭氧(O3)等二次污染物。所以减少汽油中稀烃和芳香烃含量,有助于减少03等光化学污染物的产生。降低饱和蒸汽压可以减少汽油蒸发排放,同样可以降低光化学烟雾的污染。因此,为减少汽车排放对环境的污染,应进一步提高燃料品质,对车用汽油中的硫含量、稀烃和芳香烃含量、以及饱和蒸汽压加以限制。

  燃料中的胶质、沉积物会附着在发动机化油器、燃油喷嘴等油路系统中,影响发动机正常工作,严重时导致排放加重、动力性下降。随着电喷发动机汽车逐渐增多,这一问题可能会更加突出。解决的办法是在汽油中加入清净剂,及时清除附着在发动机供油系统和燃烧室内的沉积物,使发动机保持正常的技术工作状态。中国石油化工科学研究院等单位已针对我国汽油开发生产出汽油清净剂,现已有产品在一些加油站使用。

  另外,为使汽车能够满足越来越严格的排放法规和标准,在汽油中加入无害的含氧化合物,有助于进一步减少一氧化碳的排放。

  3.4优先发展公共交通

  发展公共交通,减少市区、特别是城市中心区的车流量,是减少汽车污染物排放、改善城区大气环境质量的有效措施。尽管十年来北京市道路建设有了很大发展,道路系统逐步完善,但仍满足不了车辆迅猛发展的需要,交通阻塞问题仍十分严重,城区汽车经常处在怠速、低速、加速、减速等排放恶劣工况下工作,加重了城区特别是城区交通道的空气污染,同时造成能源浪费。北京市环科院的研究结果表明:一般来说,小轿车的车速由20公里/时提高到50公里/时,其尾气排放的一氧化碳、碳氢化合物可减少50%左右。因此解决交通阻塞,提高道路通行能力,可大大减少交通污染。

  北京市的客运系统主要由公共电汽车、地铁、出租汽车运输方式构成。从北京城市汽车的总体客运情况看,1998年全市公共电汽车近5400辆,其中汽车4800多辆(汽、柴油车各占一半左右),公共汽、柴油车平均日运客量为800多万人次。全市出租小客车为6.5万辆,平均日运客量150万人次。经初步计算,全市出租小客车的运客量不足公共汽车的20%,假设出租小客车与公共汽车日行驶距离相同,出租小客车的燃料消耗却是公共汽车的3.9倍,一氧化碳、碳氢化合物的排放分别比公共汽车的排放高7.4、12.8倍。若按在市区同样运送100名乘客计算,使用公共汽车运客与使用小型客车运客相比,道路占用长度减少近9倍,节省油耗为约5倍,排放的CO、HC、NOx分别降低6、15、10倍左右(见表三)。 [Page]

表三 城区公共汽车、小客车运送百人情况比较

 
车辆数
占用道路
油耗
污染物排放量(公斤/百公里)
 
(辆)
长度(米)
(升/百公里)
一氧化碳
碳氢化合物
氮氧化物
公共汽车
2
80
62
65.8
4.6
1.6
小客车
40
780
360
464.6
75.2
18.0

注:
1.公共汽车平均载客量按50人计,小客车平均乘坐人数按2.5人计。
2.公共汽车长度按15米计,车间距按25米计。小客车长度按4.5米计,车间距15按米计。
3.公共汽车油耗按31升/百公里·辆计。小客车油耗按9升/百公里·辆计。
4.污染物的排放量为市区行驶的汽油车污染物排放量。

  为减少日益严重的交通污染,必须大力发展公共交通,限制小客车保有量过快增长,或限制其过度使用。要为优先发展公共交通创造良好的条件。要采取相应的鼓励公交发展、限制小客车使用的对策措施,如进一步增加公共汽车专用车道,在公交及交通枢纽地区建设大型停车场,提高城区停车收费标准,在市中心繁华街道设立步行街或禁止非公共汽车通行,快速车道行驶的小客车必须乘坐2人以上,征收燃料环境税。同时公共汽车也必须抓好车辆的排气污染控制,特别是炭烟颗粒物和氮氧化物的排放控制。要进一步提高服务水平及行车正点率,真正做到方便广大乘客、方便市民出行。

  汽车排放控制涉及的范围及其广泛,需要得到全社会的关心与支持。抓好排放控制各个环节,每个单位、每个部门、每个公民都应积极参与支持汽车污染防治工作,使防治汽车排气污染成为每个人的自觉行动。为保护和改善大气环境质量贡献力量。



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