城市機動車排放污染管控整體解決方案

倪初寧

城市機動車排放污染管控整體解決方案

倪初寧

2015年12月8日，北京首次啟動空氣重污染紅色預警，環保部已確認北京的PM2.5污染來源主要是機動車尾氣排放，我國許多城市和北京一樣，一旦出現靜穩氣象條件便會發生嚴重霧霾，這說明我國許多城市已用盡了環境容量，解決城市機動車排放污染問題已刻不容緩。

1 城市機動車排放污染的因素分析

導致城市機動車排放污染嚴重的因素很多，但最突出的是以下5大因素。

1.1 私家車短途行駛，城市交通擁堵嚴重

國外私家車主要用于郊區到市區、城市之間、旅行等長途行駛，而我國私家車則主要用于上下班、接送孩子、購物等短途行駛。在日本東京，90%以上的人外出都以軌道交通為主，只有不到6%的人以開車為主；而在北京，34%的人外出以開車為主，開車距離在5 km以內的要占44%，在2 km以內的要占12%，在1 km以內的要占7%，由于80%的機動車尾氣排放污染發生在車輛冷起動后幾分鐘內，因此機動車短途行駛要比長途行駛帶來的機動車尾氣排放污染高出許多倍。另外，短途行駛還會導致交通擁堵，城市交通擁堵主要發生在早晚上下班高峰時段，北京交通擁堵嚴重時車速只有5 km/h，該車速下機動車的油耗和尾氣排放污染要比正常行駛時高出約5倍，因此，在我國僅僅因為短途行駛和交通擁堵，一輛私家車的尾氣排放污染就相當于國外5輛私家車的尾氣排放污染。

1.2 柴油車排放污染問題

我國柴油車占機動車總量的17%，但其尾氣排放污染則要遠遠超出汽油車的尾氣排放污染，其中的氮氧化物排放量占機動車氮氧化物排放總量的70%，一次性顆粒物的排放量占機動車一次性顆粒物排放總量的99%。另外，柴油車尾氣排放的毒性也遠比汽油車大的多，多環芳烴是汽油車尾氣排放中的致癌物，而柴油車尾氣排放的一硝基多環芳烴則是多環芳烴的升級版，其致癌性要比多環芳烴高出一個量級。

2013年10月27日，《北京青年報》上一篇《重卡深夜進京，排污相當于幾百萬輛轎車》的報道引起大家的廣泛關注。北京每天有數萬輛外埠柴油貨車深夜進京，北京每天PM2.5顆粒物污染高峰值都在夜間零時左右，按照環保部現行標準，進京柴油車必須達到國3標準，但北京環保部門檢查發現，90%的進京柴油貨車根本達不到國3標準，都是由國1、國2柴油車冒充的。國3柴油車與國1、國2柴油車有著本質上的區別，那就是其發動機燃油供給系統從機械式噴油變為電控噴油，一輛國1柴油車的排放要相當于500輛國4柴油車的排放，至少相當于100多輛汽油車的排放，因此幾萬輛柴油車夜間進城就相當于幾百萬乘用車晚上在街上跑。另外，北京每天還有20多萬輛柴油車過境，柴油車的排放污染程度可想而知。另外，柴油貨車使用劣質柴油和工況普遍較差也是造成柴油車排放污染嚴重的重要因素，因柴油貨車的油耗普遍較高，車主往往為了降低使用成本而選用劣質柴油。

1.3 出租車污染問題

在我國，每個的城市出租車占在用機動車總量的1%～2%，雖然數量不是很多，但其排放污染物總量卻比占機動車總量80%私家車的排放污染物總量高出幾倍，為什么出租車的排放污染如此嚴重呢？筆者分析認為其主要原因有以下幾個方面。

（1）出租車排放基本處于失控狀態。眾所周知，控制機動車尾氣排放的部件主要是三元催化轉化器，但三元催化轉化器是有使用壽命的，國3、國4機動車的三元催化轉化器有效期限為8萬km～10萬km，而出租車每年少則行駛10多萬km，多則行駛20萬km～30萬km，因此出租車三元催化轉化器均處于超期使用狀態，少的超期2倍～3倍，多的則超期8倍～9倍，表1所列為四川省機動車尾氣凈化工程技術研究中心提供的不同行駛里程在用機動車PM2.5排放測定結果，可見三元催化轉化器超期使用對PM2.5排放的影響巨大，出租車排放污染嚴重程度也就可想而知了。

表1 不同行駛里程在用機動車PM2.5排放測定結果

（2）出租車大量非法改裝成燃氣機動車。除北京等少數城市外，我國大部分城市出租車為了降低運營成本，都被非法改裝成燃氣機動車。由于燃氣燃料與三元催化凈化系統不匹配，從而造成出租車的氮氧化物排放嚴重超標，正常情況下，汽油燃料機動車氮氧化物排放的檢測值一般為10×10-6～50×10-6，而燃氣燃料機動車氮氧化物排放的檢測值都為3 000×10-6～5 000×10-6，是正常使用汽油機動車的幾百倍，從而造成嚴重污染。

（3）出租車每天路上行駛時間長。北京曾對私家車每天路上行駛時間作過統計，私家車每天路上平均行駛時間為45 min，而出租車每天路上行駛時間少則10 h，多則24 h兩班倒，因此，從路上行駛時間上看，一輛出租車每天排放的污染相當于10幾輛甚至20幾輛私家車的排放污染。

綜合以上因素，只要粗略估算一下，一輛出租車的排放污染至少相當于1 000多輛排放正常機動車的污染，由此可見，每一輛出租車就是一個嚴重的污染源，要想控制機動車排放污染首先就要控制出租車的排放污染。以北京為例，目前機動車總量約為560萬輛，出租車約為6萬輛，這樣出租車帶來的排放污染就相當于6 000萬輛排放正常私家車的排放污染，由此可見，解決了出租車排放污染問題就相當于減少了6 000萬輛機動車的排放污染。

1.4 在用車三元催化轉化器超期使用問題

世界發達國家控制機動車尾氣排放污染最重要的措施之一是定期更換三元催化轉化器。三元催化轉化器是控制汽油車氮氧化物排放的關鍵部件。機動車尾氣排放污染主要來自在用車排放的氮氧化物，氮氧化物在空氣中會轉化為PM2.5顆粒物，成為空氣中危害最大的污染物，三元催化轉化器的工作狀況往往直接決定了機動車的排放狀況。當三元催化轉化器工作良好時，機動車處于正常排放狀況；當三元催化轉化器凈化效率下降時，機動車的排放也隨之變差；當三元催化轉化器部分失效時，機動車的排放開始惡化；當三元催化轉化器完全失效時機動車排放會嚴重超標，污染環境。

但三元催化轉化器是有使用壽命的，而且使用壽命的長短取決于其使用的環境，在世界發達國家好的燃油、路況使用環境下，歐3排放標準以上機動車三元催化轉化器的有效期限為16萬km。我國制訂的標準中，國3排放標準的機動車，其三元催化轉化器的有效期限為8萬km，國4排放標準的機動車，其三元催化轉化器的有效期限為10萬km，但目前在我國燃油和路況等使用環境下，許多機動車三元催化轉化器的使用壽命只有4萬km～5萬km。三元催化轉化器超過有效期限后，大部分會因為高溫失活等原因處于凈化效率下降、部分失效和完全失效狀況，從而使機動車尾氣排放變差、惡化，甚至不受控制，造成嚴重的環境污染。三元催化轉化器超期使用對機動車尾氣排放污染有多大影響呢？采用穩態工況檢測，正常機動車氮氧化物排放一般為10×10-6～50×10-6，三元催化轉化器超期的機動車氮氧化物排放一般位1 000×10-6～5 000×10-6，也就是說，三元催化轉化器超期失效機動車排放的氮氧化物濃度相當于幾十輛甚至上百輛排放正常的機動車。

世界發達國家對于到期的三元催化轉化器均采用定期更換的方法解決，避免由于三元催化轉化器超期失效導致機動車尾氣排放對環境造成的污染，而我國，由于缺乏環保意識，加上更換三元催化轉化器的成本高，大多車主不愿意定期更換三元催化轉化器，又由于我國缺少強制定期更換三元催化轉化器的制度，致使我國大批在用車三元催化轉化器超期使用，再加上我國道路擁堵和燃油品質差等原因，這部分機動車基本處于排放惡化和嚴重污染狀況。

截至2016年底，全國機動車保有量達2.9億輛，其中汽車1.92億輛。其中汽油車占83.5%約2.42億輛，保守計算，三元催化轉化器超期的機動車要占到在用車的60%左右，約為1.45億輛。更為可怕的是，自從2009年月我國機動車產銷達到1 000萬輛以上后，意味著我國未來幾年三元催化轉化器超期的機動車要以每年1 000多萬輛的速度增長。這個問題如果不解決，我國城市機動車污染形勢會越來越嚴峻。

1.5 在用車排放控制系統失控問題

在我國目前燃油、路況使用環境下，機動車行駛一段里程后，其排放控制系統的工作狀況會逐步惡化，尾氣排放污染會逐步增加。例如，機動車行駛4.8萬km后，其PM2.5的排放會比5 000 km時增加1.92倍，機動車行駛12萬km后，其PM2.5的排放會比5 000 km時增加4.43倍，因此如果不對機動車排放控制系統進行檢查維護，便會導致機動車尾氣排放污染失控。

世界發達國家對機動車排放控制系統的檢查維護是通過在機動車上安裝OBD車載診斷系統實現的，OBD可以對機動車排放控制系統的工作狀況和尾氣排放狀況實時監測，一旦發現排放控制系統工作不正?；蛭矚馀欧懦瑯藙t立即報警，機動車必須馬上進行維護修理，從而避免了尾氣排放污染失控。

我國在2008年8月1日推行國3排放標準時，國3排放標準中便明確規定國3排放的機動車必須安裝OBD車載診斷系統，但是我國機動車生產企業除了在北京銷售的機動車安裝了OBD外，在其他地區銷售的機動車則沒有全部安裝OBD車載診斷系統，即使是安裝了OBD車載診斷系統的機動車也起不到監測的作用，尾氣排放超標幾十倍也不報警，從而造成我國機動車尾氣排放污染全面失控，導致現如今城市機動車尾氣排放污染嚴峻的局面。

2 城市機動車尾氣排放污染的管控措施

城市機動車尾氣排放污染的根本原因是政府職能部門未能采取有針對性的措施管控機動車尾氣排放，如果對前述5大因素實行有效而系統的管控措施，就能將城市機動車尾氣排放污染減少90%以上。

2.1 在早晚上下班高峰時間實行單雙號限行

私家車用途最多的是上下班，道路擁堵最主要原因也是因為上下班高峰，控制在用機動車污染最直接的方法是減少短途使用，減少道路擁堵。這項措施一旦實行，可以大幅度減少用于上下班短途行駛私家車，大幅降低短途行駛帶來的尾氣污染，可以大幅度緩解上下班高峰交通擁堵，大幅降低因交通擁堵帶來的尾氣污染。

2.2 在進城的柴油車油箱內強制添加催化清潔劑

對于柴油車而言，無論是機械噴油發動機，還是使用劣質柴油，還是發動機工況差，其帶來的最大污染問題都是柴油的燃燒效率低，從而導致顆粒物排放高，催化清潔劑可以大幅提高柴油的燃燒效率，加入油箱后可以在很短時間內將柴油車顆粒物排放減少50%～80%，清潔尾氣。此項措施實行將大大減少進城柴油車的污染，改善城市環境。

2.3 用電動出租車全部取代燃料出租車

每一輛出租車就是一個嚴重污染源，用電動出租車每取代一輛燃料出租車就相當于減少了1 000輛排放正常私家車的污染。政府可以先采取中心城區對燃料出租車限行的管控措施促進出租車公司對燃料出租車的更新換代。這一措施一旦實行可從根本上改變我國城市機動車排放污染現狀。

2.4 建立“城市在用機動車排放污染管控體系”

解決在用機動車三元催化轉化器超期問題和排放控制系統失控問題最根本的措施，是建立“城市在用機動車排放污染管控體系”，這一管控體系由政府職能部門、機動車排放管控互聯網站、維修企業成立的檢查維護（M）站、檢測機構成立的檢測（I）站構成，采用互聯網+法規+檢查維護+環保檢測模式運行，通過政府職能部門制訂城市在用機動車排放管控法規，通過機動車排放管控互聯網站為每一輛在用機動車建立技術檔案，并根據檢測數據對其排放狀況進行評估和診斷，由檢查維護（M）站定期檢查在用機動車排放控制系統的工作狀況，對排放正常車輛定期維護，對排放不正常車輛治理維修，對行駛里程超過10萬km的在用機動車強制更換三元催化轉化器，年檢時對不按規定檢查維護的在用機動車收取排污費，對于不按要求更換三元催化轉化器的機動車不予年檢，強行淘汰報廢，實現對在用機動車從新車上路到報廢，全過程排放污染的管控，使其長期保持良好的技術狀況，使排放長期達到或接近原車要求的水平，從根本上有效控制城市在用機動車排放污染。

2017-04-06）