江西省在用汽車排氣污染物限值及檢測方法（遙測法）標準研究

袁靜++周翊++萬調++翁建華++秦文++陳慶華

摘要：介紹了機動車尾氣排放遙測技術的原理和設備類型，通過動態噴氣實驗及與國外同類型設備對比實驗驗證了遙測技術實時監測在用機動車排放、快速篩選高排放車輛的有效性。并通過對江西省的遙測數據進行的統計分析，制定了適應于江西地區的機動車尾氣排放限值，從而更加有效地加強機動車尾氣排放的管理。

關鍵詞：機動車尾氣；遙測法；排放限值

中圖分類號：X506

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）12004304

1引言

機動車尾氣排放對城市空氣中氮氧化物、PM2.5等污染物的貢獻率高達60%以上，是造成城市空氣污染、灰霾天氣頻發的主要污染因素之一，機動車排氣污染防治也是大氣污染防治和重點污染物減排重點。因此，科學、準確、迅速地掌握機動車排放污染情況以及如何判定是否符合排放要求是當務之急。

機動車尾氣遙測技術檢測尾氣具有實時在線、快速、不需要停車、不影響車輛正常行駛的特點，每輛車的檢測時間小于1 s，可同時完成被檢車輛的速度加速度檢測、車輛牌照自動識別、車輛圖片拍攝和排氣中一氧化碳、二氧化碳、碳氫、氮氧化物、不透光煙度等污染物的檢測，是一種實時監測在用機動車排放、快速篩選高排放車輛的有效手段[1～3]。隨著國家大氣法允許采用機動車尾氣遙測方法用于用機動車尾氣檢測以來，全國各地環保局都開始了機動車尾氣遙測篩選高污染車的工作。當前國內機動車尾氣遙測設備主要應用在高排放車輛篩選、限制重污染車進入城市及尾氣排放因子的調查和評估等方面。本文對機動車尾氣排放遙測技術的原理和設備類型做了介紹，通過動態噴氣實驗及與國外同類型設備對比實驗驗證了遙測技術實時監測在用機動車排放、快速篩選高排放車輛的有效性。并通過對江西省的遙測數據進行統計分析，制定了適應于江西地區的機動車尾氣排放限值，從而更加有效的加強機動車尾氣排放的管理。

2遙測的原理及設備類型

2.1遙測的原理

機動車尾氣遙測采用差分光譜吸收檢測技術，特定的分子只能吸收特定頻率的光輻射，當測量光束通過光路中的特定化合物時，只有那些頻率相符的輻射光被吸收，從而產生特征吸收帶，得到光吸收譜圖，可以用來確定未知的化合物。

遙測的基本理論基于燃燒方程。行駛中的機動車發動機排出高壓廢氣經過排氣管尾部排出后，會迅速擴散形成煙羽。受周圍環境的影響，及上擴散作用，煙羽在不斷稀釋，其中各成分的絕對濃度也在不斷的發生變化。然而對于同一尾氣煙羽來說，尾氣中各成分的相對體積濃度比在其不同位置處分別都是相同的。假定燃燒過程為不完全燃燒，則燃燒方程可以表示為：

CH2+m（0.21O2+0.79N2）aCO+bH2O+cC4H6+dCO2+eNO+（0.79m-e2）N2

定義尾氣中各成分相對體積濃度比系數為：

Q=CO/CO2=a/d，

Q′=HC/CO2=c/d，

Q″=NO/CO2=e/d。

根據物質平衡定律，得到：

%CO2=422.79+2Q+1.21Q′+Q″

相應的，可以得到CO、HC和NO的體積百分比濃度：

%CO=%CO2·Q，

%HC=%CO2·Q，

%NO=%CO2·Q。

機動車到達監測點時會遮擋檢測光束，這時系統檢測道路上各組分氣體的背景濃度，同時開始拍攝機動車牌照和圖片，執行車牌自動識別，檢測機動車通過檢測點時的速度和加速度值。一旦車輛通過檢測光束，再次形成光束回路，系統記錄由于尾氣存在引起的光強度變化和光譜結構的變化，應用相應的算法在1 s內完成污染氣體濃度的計算，與速度、加速度、車牌號和牌照圖片一起顯示并存儲。

為了區分數據的有效性，排除由于車主通過檢測點時丟油門或關閉發動機后的無效排放數據，遙測設備在數據處理中還引入了一個機動車比功率。簡化的機動車比功率計算公式：

VSP=v（1.1a+9.81sinα+0.132）+3.02×10-4×v3。

式中：V表示車輛行駛速度，m/s；a表示車輛行駛加速度，m/s2；α表示路面坡度角度。各地環保局普遍推薦的機動車比功率范圍為0～20 kW/t，機動車比功率超出這個范圍的遙感測試數據則不用于后續的評價。

2.2遙測設備類型

國內在運行的遙測設備根據技術方案、安裝方式、光路結構等分為多種類型，總結如表1所示。

3遙測對比實驗

本文進行了動態噴氣實驗，并且將國內設備與國外同類產品進行了對比實驗，引用了工況法對比實驗的結果。通過分析，證明了國內遙測設備檢測數據的有效性，從而為進一步的限值的確定奠定基礎。

3.1動態噴氣實驗

動態噴氣實驗使用一輛零排放的電動車，將標氣瓶裝在車上。標氣瓶接減壓閥和電磁閥，電磁閥輸出接噴氣管，噴氣管固定在電動車尾部。電磁閥由電源控制，電瓶車經過遙測設備時，打開電磁閥，將5種不同濃度的標氣噴向光路，遙測設備測出不同標氣的濃度值。每種濃度的標氣實驗測量10次以上，所得遙測數據與標氣真實值結果如表2所示。

在系統測量過程中將出現的負值設置為無效數據，因此在真實值濃度為0的情況下（無CO排放），測量平均值為0.11%，可視為正噪聲水平，即系統測量CO的探測精確度約為±0.1%。將真實值與測量平均值進行相關性分析，二者經線性擬合得到的斜率為0.996，相關系數為0.998。測量值與真實值呈現強相關性表明系統在汽車排氣動態測量方面具有可靠性（圖1）。

3.2與國外同類設備對比實驗

該實驗使用不同的車輛，依次通過一臺由安徽寶龍環保科技有限公司生產的BDH-1型設備，以及一臺由國外廠商ESP生產的RSD4600型設備，對檢測結果進行比對。被檢車輛均以25 Km/h左右速度加油通過。實驗結果如圖2、3、4所示。通過該實驗可以看出，BDH-1型遙測設備與國外同類型設備具有較好的相關性。

3.3工況法對比實驗

工況對比實驗是將被檢車輛固定在工況檢測臺架上，遙測儀光路安裝在被檢車排氣管后面，在進行工況法測量的同時進行遙測法測量。周賢杰等人[4]通過遙感法與ASM5025工況法對照檢測尾氣排放，通過回歸分析表明，CO工況值與遙測值之間線性關系顯著。

4限值的確定

4.1國內城市遙測法限值基本情況

為了更好的應用機動車尾氣遙測技術，達到有效監督管理機動車排放的目的，國內已經有北京、廣東、安徽、山東、江蘇、遼寧、天津、河北、陜西等多個省市制訂了地方遙測法標準[5～10]，上海等其他省市也在制訂中。已經制訂的省市遙測法限值如表3所示。

各地對2001年10月1日后CO的排放限值基本接近，其他氣體限值的控制目標有較大差異，根據國家標準和相關部頒標準有關對機動車排放限值的確定方法和先寬后嚴，新車新標準，老車老標準的原則，有的省市在NO和HC的限值上主要是針對老舊車限值較高，或者說控制高排放車占城市保有量的比例較寬。

4.2針對江西省遙測法限值制定的參考

本文將根據實地測量的遙感檢測數據對江西省地標進行初步確定。遙感檢測點主要位于具有一定的代表性的位置，測量期間，檢測點的平均風速為0m/s，平均溫度為22.92℃，平均濕度42.77度，平均氣壓1011.377（單位）。根據車型，車輛登記時間提取數據，去除無法識別的無效數據，最終獲得柴油車的數據807組，汽油車的數據9819組。柴油車煙度數據統計如表4所示。

為保證標準能切實有效推進，設定限值時，車輛超標百分比一般保持在5%～10%范圍內，參照其他省市遙測標準，本文設定三段時間的柴油車的超標限值為不透光煙度25%，對應的超標車輛占比約為8%，見表5，汽油車數據統計結果如表6所示。

按照在設定限值時，汽油超標百分比一般保持在5%范圍內的思路。對汽車所排放的NO、CO進行與柴油車類似的統計分析，所確定的限值如表7所示，此時單項指標超標車輛約為5%。

5結論

本文首先通過動態噴氣實驗、國內外設備對比、工況法對照研究了遙測法的有效性。然后根據江西省內遙測數據統計分析結果，初步制定了適應于江西地區的

收稿日期：20170422

作者簡介：王煒（1978—），男，高級工程師，主要從事大氣污染防治管理工作。

[HT][CDH01248*4/5]

汽車尾氣排放限值參考。其中柴油車不透光煙度限值為25%。汽油車CO、NO限值分別為2（%）、1400（10-6）。

袁靜，等：江西省在用汽車排氣污染物限值及檢測方法（遙測法）標準研究

環境與安全

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