國Ⅴ公交車燃用生物柴油的顆粒物碳質組分排放特性

胡志遠,章昊晨,譚丕強,樓狄明

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國Ⅴ公交車燃用生物柴油的顆粒物碳質組分排放特性

胡志遠*,章昊晨,譚丕強,樓狄明

(同濟大學汽車學院,上海 201804)

以一輛國Ⅴ柴油公交車為研究對象,在重型底盤測功機上運行中國典型城市公交循環,研究了純柴油(D100),體積混合比例分別為5%,10%和20%餐廚廢棄油脂制生物柴油-柴油混合燃料(即B5,B10,B20)的顆粒物(PM)碳質組分排放特性.結果表明:國Ⅴ柴油公交車尾氣顆粒物碳質組分包括有機碳(OC)和元素碳(EC),OC占73%~82%,OC的主要組分是OC2和OC3,生物柴油對車輛尾氣顆粒物OC組成比例沒有影響;隨著生物柴油混合比例的增加,公交車尾氣顆粒物OC和OC+EC排放呈降低的趨勢,EC排放增加,且B10的OC排放較高;PM0.05～0.1,PM0.1～0.5,PM0.5～2.5,PM2.5～184個粒徑段顆粒物中,PM0.1～0.5的OC和EC排放最高,PM2.5~18的EC排放幾乎為零,生物柴油可改善公交車尾氣超細顆粒(PM0.05～0.1)的OC排放,對公交尾氣顆粒物EC排放基本沒有影響;公交使用生物柴油混合燃料尾氣顆粒物OC/EC減小,且PM0.05～0.1和PM0.5～2.5OC/EC降低幅度明顯,對大氣二次氣溶膠的影響減弱.

餐廚廢棄油脂制生物柴油；公交車；顆粒物；有機碳；元素碳；粒徑

機動車排放的顆粒物主要由有機碳(OC)和元素碳(EC)組成[1].OC和EC主要吸附在空氣中的細顆粒物,被人體吸入后產生毒害[2].在氣溶膠中OC和EC的質量分數達到20%~50%[3].研究表明,國Ⅱ,國Ⅲ,國Ⅳ重型柴油車實際道路尾氣顆粒物中OC和EC質量比分別為38.87%~42.87%和16.22%~ 19.96%[4],北京市柴油車,汽油車排放的可吸入顆粒物PM10中OC+EC質量比分別為49.08%和38.38%[5],香港城市隧道和路邊細顆粒物PM2.5中OC+EC占總顆粒物的70%~82%[6],機動車尾氣顆粒物排放是城市大氣OC和EC主要來源[7-8].柴油公交車作為城市重要的公共交通工具,消耗巨大能源的同時,產生大量的顆粒物等污染物排放[9],采取措施,降低柴油公交車的碳質組分排放,是改善城市大氣環境的重要措施之一.

餐廚廢棄油脂是生產生物柴油的良好原料之一,餐廚廢棄油脂制生物柴油具有十六烷值高,閃點高,潤滑性好等特點[10],公交車燃用餐廚廢棄油脂制生物柴油有利于降低其顆粒物排放[11-14].同時,在城市公交上使用餐廚廢棄油脂制生物柴油有利于餐廚廢棄油脂的集中收集,集中處置和集中使用[15].目前,國內外學者以發動機為研究對象,開展了大豆油、棉籽油、廢棄油脂等原料制生物柴油的顆粒物碳質組分研究.結果表明發動機排放的顆粒物中OC, EC隨大豆油制生物柴油摻混比的升高而降低[16],重型柴油機使用棉籽油制生物柴油的EC降低64%, OC降低15%[17],廢棄油脂制生物柴油有利于降低發動機的碳質組分排放[18].有關公交車使用生物柴油混合燃料的顆粒物碳質組分排放研究較小,僅樓狄明等[19]以國III柴油公交車為試驗樣車,研究了5%, 10%體積混合比例生物柴油混合燃料的顆粒物OC,EC等碳質組分排放特性.國Ⅴ柴油公交車采用缸內清潔燃燒降低顆粒物+選擇性催化還原SCR尾氣后處理裝置降低NO的技術路線,與國Ⅲ,國Ⅳ公交車相比,其噴油壓力增大,噴孔數增多,噴孔直徑減小,燃油霧化效果更好,燃燒更充分,顆粒物排放與國III,國Ⅳ柴油公交車存在較大的區別.

本文以一輛國Ⅴ柴油公交車為研究對象,在重型底盤測功機上運行中國典型城市公交循環,分析柴油,體積混合比例分別為5%,10%和20%餐廚廢棄油脂制生物柴油-柴油混合燃料的顆粒物OC,EC組分特性,以及0.05~0.1μm(PM0.05~0.1),0.1~0.5μm (PM0.1~0.5),0.5~2.5μm(PM0.5~2.5),2.5~18μm(PM2.5~18) 4個粒徑段顆粒物的碳質組分特性,綜合評價餐廚廢棄油脂制生物柴油對國Ⅴ公交車顆粒物碳質組分排放的影響.

1 材料與方法

1.1 試驗樣車及燃料

試驗樣車為滿足國Ⅴ排放標準的柴油公交車,安裝高壓共軌六缸增壓中冷柴油機,主要技術參數如表1所示.試驗燃料為國Ⅴ柴油(D100),國Ⅴ柴油與餐廚廢棄油脂制生物柴油按5%,10%,20%體積比混合的柴油-生物柴油混合燃料(簡稱:B5,B10,B20),在試驗之前對柴油,B5,B10,B20的主要理化指標進行實驗室測量,測量值如表2所示.

表1 試驗樣車主要技術參數

表2 柴油、B5、B10、B20主要理化指標

1.2 試驗裝置及循環

試驗裝置包括MAHA-AIP重型底盤測功機,日本Horiba公司皮托管流量計,Dekati公司FPS-4000尾氣稀釋采樣系統,美國MSP公司11級微孔均勻沉積式顆粒物多級碰撞采樣器(MOUDI),DRI2001A型有機碳/元素碳分析儀等.測試系統如圖1所示.

圖1 試驗裝置連接示意

試驗時將公交車固定在底盤測功機上,根據車輛最大總質量的70%加載,通過滑行確定阻力系數, 試驗車輛為熱車狀態.試驗循環采用GB/T 19754-2005《重型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法》推薦的中國典型城市公交循環.該循環由怠速、低速、勻速、中速和中高速等工況構成,運行時間1314s,平均車速16.16km/h,最高車速60km/h.該循環與公交車實際行駛時低平均車速,高比例怠速,發動機低轉矩,低轉速等工況特點吻合較好[20].試驗時駕駛員根據司機助屏幕顯示的車速-時間曲線駕駛車輛,車輛速度誤差區間為該時目標車速的±3km/h.通過實際駕駛循環與理論循環的相關性系數(>0.95)判斷試驗的有效性.利用FPS-4000射流稀釋器抽取部分尾氣,稀釋比8.21,稀釋溫度120℃,經過FPS-4000稀釋稀釋后的尾氣進入微孔均勻沉積式多級碰撞采樣器,采樣介質為直徑47mm的石英膜,采樣顆粒粒徑范圍為0.056~18μm,共11級.為保證分析顆粒物采集數量,試驗時連續進行,重復3次中國典型城市公交循環.利用DRI2001A型有機碳/元素碳分析儀根據IMPROVE(Interagency monitoring of protected visual environment)分析協議的熱光反射法(Thermal Optical Reflection,TOR)分析采集顆粒的碳質組分,測量范圍為0.20~750μg/cm2.

2 結果與分析

2.1 顆粒物碳質組分排放特性

由圖2可見,該國Ⅴ柴油公交車燃用不同比例生物柴油混合燃料的OC,EC排放分別為39.6~ 70.9μg/cm2和12.4~15.5μg/cm2,OC組分占73%~82%.隨著生物柴油比例的增加,該柴油公交車顆粒物中OC,OC+EC排放呈降低的趨勢,但B10的OC和OC+EC排放較高.與柴油比較,該國Ⅴ柴油公交車燃用B5,B20的OC分別降低14.3%和28.8%,B10的OC升高29.1%.這是因為,一方面,生物柴油含氧,十六烷值高的特點使其顆粒物排放降低[21];另一方面,生物柴油的密度較大,運動黏度高,導致其噴霧效果變差[22],并且在試驗循環(中國典型城市公交循環)中發動機工況以低速、低轉矩為主[23],燃料揮發性成為影響燃燒的主要因素之一[24];兩種因素綜合作用,導致B5,B20的OC排放降低,B10的OC排放升高.

與柴油比較,該國Ⅴ柴油公交車燃用B5,B10, B20排放的EC分別升高35.0%,53.7%和75.1%,與Tsai等[25]研究結果類似.這是因為,EC主要形成于缸內高溫高壓濃混合氣區域,在燃油噴射量較大的條件下,EC的產生比較明顯[24],由于試驗循環(中國典型城市公交循環)發動機加速度較大,加速頻繁,缸內濃混合氣較多易生成EC,而生物柴油含氧特性對EC的抑制作用不明顯, EC排放增加.

圖2 公交車燃用不同比例生物柴油的OC,EC排放

OC/EC可以用來衡量二次有機氣溶膠在顆粒物中所占的比例,在一定程度上反映了大氣環境的二次污染[26],OC/EC值越高,二次有機氣溶膠所占比例越大,顆粒物在大氣進程中的作用時間越長,反之越短.由圖2可見,該國Ⅴ柴油公交車燃用不同比例生物柴油混合燃料的OC/EC為2.76~4.49,B20的OC/EC為2.27,與陳軍輝等[27]的研究結果(2.88~3.10)接近,明顯高于何立強等[28](1.17~1.56)的研究結果.與柴油比較,B5,B20的OC/EC較低,在大氣中生成二次氣溶膠的潛力較低,這與Tsai等[25]研究所得結果相似;B10的OC/EC較高的原因可能因為B10的低揮發性影響了燃燒,導致在污染物在排氣冷卻過程中成核或凝結在已存在的細小顆粒物上,成為排氣顆粒物中OC的成分[29],OC/EC增大.

Watson等[30]根據形成條件的不同將EC分為char-EC(焦炭)和soot-EC(煙炭)2種形態,char-EC氧化速率明顯高于soot-EC.一般將EC1定義為char-EC,將EC2+EC3定義為soot-EC.char-EC主要通過燃料的裂解形成,一般在燃燒溫度較低時生成,而soot-EC則在較高的缸內燃燒溫度下由氣粒轉化而成.由圖3可知,試驗國Ⅴ柴油公交車分別燃用D100,B5,B10,B20排放的OC主要組分是OC2和OC3,分別占OC排放的83%和17%,油品對車輛尾氣OC組成比例沒有影響;EC排放受油品的影響,隨著生物比例的增加,該柴油公交車EC2所占的比例增加,EC3比例降低.D100排放的EC主要組分為EC3,B5和B10排放的EC中EC1,EC2和EC3比例相當,B20排放的EC主要為EC2.這主要是因為B20密度相對其他3種油品密度較大,運動黏度最大,導致燃油霧化效果和油氣混合速率較差,抑制燃料的裂解及氧化過程,使得缸內燃燒不佳,從而增加了EC2排放.

圖3 公交車燃用不同比例生物柴油的OC和EC組分

圖4 中國典型城市公交循環顆粒數量排放特性

圖4中循環工況主要是低速低轉矩工況和中速中轉矩工況,試驗所用生物柴油密度大,運動黏度高,導致車輛從怠速開始起步加速時,燃料噴霧效果不好,揮發性較差影響燃燒過程,特別是在加速時,顆粒物數量排放明顯上升,相應地也影響顆粒物碳質組分OC和EC的排放.

2.2 不同粒徑顆粒物碳質組分排放特性

為分析柴油公交車顆粒物排放對大氣顆粒物的貢獻,把微孔均勻沉積式顆粒物多級碰撞采樣器采集的顆粒物根據粒徑大小分為0.05<D￡0.1μm (PM0.05～0.1),0.1<D￡0.5μm(PM0.1～0.5),0.5<D￡2.5μm (PM0.5～2.5)和2.5<D￡18μm(PM2.5～18)4個粒徑段,分析不同粒徑段顆粒物的碳質組分排放特性,研究生物柴油對不同粒徑段顆粒物碳質組分的影響.

由圖5(a)可見,該國Ⅴ柴油公交車尾氣顆粒物PM0.05～0.1,PM0.1～0.5,PM0.5～2.5,PM2.5～18的OC組分不同,PM0.1～0.5的OC組分最高,PM0.05~0.1的OC組分最少.與柴油比較,該柴油公交車燃用B5,B10,B20排放的尾氣顆粒物PM0.05~0.1的OC組分分別降低33.6%, 3.6%和36.8%; B5,B20尾氣顆粒物PM0.1~0.5的OC組分分別降低18.3%和26.0%,PM0.5~2.5的OC組分分別降低1.2%和38.3%,PM2.5~18的OC組分分別降低13.9%和15.5%;B10尾氣顆粒物PM0.1~0.5,PM0.5~2.5, PM2.5~18的OC組分分別升高43.7%,30.3%和4%.生物柴油含氧的特點可改善超細粒徑段(0.05<D￡0.1μm,PM0.05~0.1)的OC排放,受含氧促進燃燒和霧化性能變差,不利于燃燒的共同影響,生物柴油混合比例對車輛尾氣顆粒物PM0.1～0.5,PM0.5～2.5,PM2.5～18中OC排放的影響存在不確定性.

由圖5(b)可見,該國Ⅴ柴油公交車尾氣顆粒物PM0.05～0.1,PM0.1～0.5,PM0.5～2.5,PM2.5～18的EC排放不同,PM0.1～0.5的EC組分最高,占EC總排放的約70%,PM2.5~18的EC組分幾乎為零.與柴油比較,該柴油公交車燃用B5,B10,B20排放的尾氣顆粒物PM0.05～0.1,PM0.1～0.5,PM0.5～2.5的EC組分增加.王廣華等[31]對上海市嘉定區大氣顆粒物研究結果表明,大氣中粒徑D<0.49μm及D>3.0μm的顆粒排放較高,D<3.0μm顆粒物的OC,EC排放分別占總顆粒物OC,EC的59.8%~80.0%和58.1%~82.4%,EC組分主要集中在D<0.49μm粒徑段;唐小玲等[32]對廣州大氣顆粒物碳質組分研究也得到了類似的結果.說明柴油公交車尾氣顆粒物排放是大氣中粒徑D< 0.49μm顆粒物OC,EC組分的主要來源.因此,柴油公交車燃用生物柴油可以改善大氣中超細粒物(0.05<D￡0.1μm,PM0.05~0.1)的OC排放,對EC排放基本沒有影響.

2.3 不同粒徑段的OC/EC特性

由圖6可見,國Ⅴ柴油公交車燃用不同比例生物柴油混合燃料尾氣顆粒物PM0.05~0.1,PM0.1~0.5, PM0.5~2.5的OC/EC值不同,所有粒徑段的OC/EC值均大于1,說明柴油公交車尾氣顆粒物排放對大氣中二次氣溶膠的影響大于一次氣溶膠.其中,PM0.05~0.1和PM0.5~2.5的OC/EC值較高,主要對大氣中二次氣溶膠的影響較大;PM0.1~0.5的OC/EC值相對較低,對大氣中一次,二次氣溶膠均產生影響.PM2.5~18的EC排放非常低,該粒徑段的OC/EC結果沒有參照價值.與燃用柴油比較,該柴油公交車燃用B5,B10,B20尾氣顆粒物PM0.05~0.1,PM0.1~0.5,PM0.5~2.5的OC/EC降低,且PM0.05~0.1和PM0.5~2.5的OC/EC降低幅度較大,說明該柴油公交車燃用生物柴油的尾氣顆粒物排放對大氣中二次氣溶膠的影響減弱.石曉燕[33]通過在柴油中添加乙醇研究含氧燃料對發動機顆粒物排放的碳質組分特性,結果表明氧含量導致發動機大多數工況下PM2.5中OC/EC值升高,與本研究得到的生物柴油尾氣顆粒物OC/EC降低的結果不同.這是因為,一方面,乙醇的密度低于柴油,在柴油中添加乙醇有利于燃油的霧化和燃燒,EC降低;另一方面,由于公交車的負荷較低,生物柴油含氧,有利于燃燒的特點沒有充分體現,EC幾乎沒有降低;二種因素綜合作用導致本研究得到的生物柴油尾氣顆粒物OC/EC低于柴油.因此,采取措施改善餐廚廢棄油脂制生物柴油的霧化效果,可進一步降低柴油公交車的OC,EC排放.

圖6 公交車燃用不同比例生物柴油分粒徑段OC/EC

3 結論

3.1 國Ⅴ柴油公交車燃用不同比例生物柴油混合燃料尾氣顆粒物OC,EC排放不同,與柴油比較,餐廚廢棄油脂制生物柴油混合燃料尾氣顆粒物OC, OC+EC呈降低,EC排放呈增加的變化趨勢, B10的OC排放較高.

3.2 國Ⅴ柴油公交車燃用不同比例生物柴油混合燃料尾氣顆粒物碳質組分主要為OC,占顆粒物排放的73%~82%,OC的主要組分是OC2和OC3,分別占OC排放的83%和17%,油品對車輛尾氣顆粒物OC組成比例沒有影響;隨著生物柴油比例的增加,尾氣顆粒物的EC2比例增加,EC3降低.

3.3 國Ⅴ柴油公交車尾氣顆粒物PM0.05~0.1,PM0.1~0.5, PM0.5~2.5,PM2.5~18的OC和EC排放不同,PM0.1~0.5的OC和EC排放最高,PM0.05~0.1的OC排放較少, PM2.5~18的EC排放幾乎為零.生物柴油可改善公交車尾氣超細顆粒(0.05<D￡0.1μm,PM0.05~0.1)的OC排放,對顆粒物PM0.1~0.5,PM0.5~2.5,PM2.5~18中OC的影響存在不確定性,對公交尾氣顆粒物EC排放基本沒有影響.

3.4 國Ⅴ柴油公交車燃用不同比例生物柴油混合燃料尾氣顆粒物PM0.05~0.1,PM0.1~0.5,PM0.5~2.5,PM2.5~18的OC/EC不同,生物柴油混合燃料的OC/EC較低,且PM0.05~0.1和PM0.5~2.5的OC/EC降低幅度較大,生物柴油公交車尾氣顆粒物排放對大氣二次氣溶膠的影響減弱.

[1] Kim K W, Kim Y J, Bang S Y. Summer time haze characteristics of the urban atmosphere of Gwangju and the rural atmosphere of Anmyon, Korea [J]. Environ-Monit. Assess, 2008,141:189-199.

[2] 荊丹華,牟 玲,王 潔,等.機械煉焦過程生成飛灰中含碳組分分布特征 [J]. 中國環境科學, 2017,37(11):4097-4102.

[3] 繆 青,張澤鋒,李艷偉,等.黃山夏季大氣顆粒物中碳粒徑分布特征及其輸送潛在源區 [J]. 中國環境科學, 2015,35(7):1938-1946.

[4] 王 剛,郎建壘,程水源,等.重型柴油車PM2.5和碳氫化合物的排放特征 [J]. 中國環境科學, 2015,35(12):3581-3587.

[5] 石愛軍,馬俊文,耿春梅,等.北京市機動車尾氣排放PM10組分特征研究[J]. 中國環境監測, 2014,30(4):44-49.

[6] Cheng Y, Lee S C, Ho K F, et al. Chemically-speciated on-road PM2.5motor vehicle emission factors in Hong Kong [J]. Science of the Total Environment, 2010,408(7):1621-1627.

[7] 張仁健,石 磊,劉 陽.北京冬季PM10中有機碳與元素碳的高分辨率觀測及來源分析 [J]. 中國粉體技術, 2007,13(6):1-4.

[8] 曹軍驥,李順誠,李 楊,等.2003年秋冬季西安大氣中有機碳和元素碳的理化特征及其來源解析 [J]. 自然科學進展, 2005,15(12): 1460-1466.

[9] 胡志遠,秦 艷,譚丕強,等.國Ⅳ柴油公交車上海市道路NO和超細顆粒排放 [J]. 同濟大學學報(自然科學版), 2015,43(2):286-292.

[10] 李麗萍,何金戈.地溝油生物柴油在發動機上的應用現狀和發展趨勢 [J]. 中國油脂, 2014,39(8):52-56.

[11] 胡志遠,謝亞飛,譚丕強,等.在用國IV公交車燃用B5生物柴油的排放特性[J]. 同濟大學學報(自然科學版), 2016,44(4):625-631.

[12] 樓狄明,陳 峰,胡志遠,等.公交車燃用生物柴油的顆粒物排放特性[J]. 環境科學, 2013,34(10):3749-3754.

[13] 樓狄明,趙成志,徐 寧,等.不同排放標準公交車燃用生物柴油顆粒物排放特性[J]. 環境科學, 2017,38(6):2301-2307.

[14] 譚丕強,沈海燕,胡志遠,等.不同品質燃油對公交車道路顆粒排放特征的影響[J]. 環境科學研究, 2015,28(3):340-346.

[15] 傅麗萍.餐廚廢棄油脂全程管理實現途徑研究[J]. 再生資源與循環經濟, 2013,6(2):19-22.

[16] Tsai J H, Chen S J, Huang K L, et al. PM, carbon, and PAH emissions from a diesel generator fuelled with soy-biodiesel blends [J]. Journal of Hazardous Materials, 2010,179(1):237-243.

[17] Song W W, He K B, Wang J X, et al. Emissions of EC, OC, and PAHs from cottonseed oil biodiesel in a heavy-duty diesel engine [J]. Environmental Science & Technology, 2011,45(15):6683.

[18] Cheng M T, Chen H J, Young L H, et al. Carbonaceous composition changes of heavy-duty diesel engine particles in relation to biodiesels, aftertreatments and engine loads. [J]. Journal of Hazardous Materials, 2015,297:234.

[19] 樓狄明,耿小雨,譚丕強,等.公交車燃用不同比例生物柴油的顆粒物組分特性研究[J]. 中國環境科學, 2017,37(9):3285-3291.

[20] 胡志遠,磨文浩,宋 博,等.在用國Ⅲ/國Ⅳ/國Ⅴ柴油公交車的顆粒物質量及固態PM2.5數量排放特性[J]. 環境科學研究, 2016, 29(10):1426-1432.

[21] Jiaqiang E, Pham M, Zhao D, et al. Effect of different technologies on combustion and emissions of the diesel engine fueled with biodiesel: A review [J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2017:620-647.

[22] 朱浩月,王春海,方俊華,等.生物柴油高壓共軌噴油規律與噴霧特性的試驗研究[J]. 內燃機工程, 2013,34(s1):1-4.

[23] 郭佳棟,葛蘊珊,譚建偉,等.國Ⅳ公交車實際道路排放特性[J]. 環境科學研究, 2014,27(5):477-483.

[24] Tian L, Zhen H, Cheung C S, et al. Size distribution of EC, OC and particle-phase PAHsemissions from a diesel engine fueled with three fuels [J]. Science of the Total Environment, 2012,438(3):33-41.

[25] Tsai J H, Chen S J, Huang K L,et al. Emissions from a generator fueled by blends of diesel, biodiesel, acetone, and isopropyl alcohol: Analyses of emitted PM, particulate carbon, and PAHs [J]. Science of the Total Environment, 2014,466–467(1):195-202.

[26] 張 菊,林 瑜,喬玉紅,等.成都市西南郊區夏秋季PM2.5碳組分化學特征[J]. 環境工程, 2017,35(10):100-104.

[27] 陳軍輝,范武波,李 媛,等.成都市國Ⅲ柴油車PM2.5表面形貌與碳質組分研究[J]. 環境工程, 2016,34:546-550.

[28] 何立強,胡京南,祖 雷,等.國Ⅰ~國Ⅲ重型柴油車尾氣PM2.5及其碳質組分的排放特征[J]. 環境科學學報, 2015,35(3):656-662.

[29] Chang D Y, Gerpen J H V. Determination of particulate and unburned hydrocarbon emissions from diesel engines fueled with biodiesel [J]. Dissertation Abstracts International, Volume: 58-11, Section: B, page: 6186.; Major Professor: Jon H. 1998.

[30] Chow J C, Watson J G, Pritchett L C, et al. The dri thermal/optical reflectance carbon analysis system: description, evaluation and applications in U.S. Air quality studies [J]. Atmospheric Environment. part A. general Topics, 1993,27(8):1185-1201.

[31] 王廣華,位楠楠,劉 衛,等.上海市大氣顆粒物中有機碳(OC)與元素碳(EC)的粒徑分布[J]. 環境科學, 2010,31(9):1993-2001.

[32] 唐小玲,畢新慧,陳穎軍,等.不同粒徑大氣顆粒物中有機碳(OC)和元素碳(EC)的分布[J]. 環境科學研究, 2006,19(1):104-108.

[33] 石曉燕,賀克斌,張 潔,等.含氧柴油對柴油機排放及細顆粒物碳質組分的影響[J]. 環境科學, 2009,30(6):1561-1566.

Emission of carbonaceous components from a bus fueled with waste cooking oil based biodiesel blends.

HU Zhi-yuan*, ZHANG Hao-chen, TAN Pi-qiang, LOU Di-ming

(School of Automotive Studies, Tongji University, Shanghai 201804, China)., 2018,38(8)：2921~2926

Research on a diesel bus certified to China V emission standards, run China city bus cycle on a heavy chassis dynamometer, the bus was fueled with D100 (the pure diesel), biodiesel blends B5, B10 and B20 (the volume mixing ratio are 5%, 10% and 20% of waste cooking oil based biodiesel blends), to carry out the emission characteristics of Particulate Matters (PM) carbonaceous components. The results show that China five bus’s exhaust particulate carbonaceous components include Organic Carbon (OC) and Elemental Carbon (EC), where OC account for 73%~82%, and the main components of OC are OC2 and OC3. Biodiesel has no effect on the OC composition ratio of vehicle exhaust particulate matter; With the increase of biodiesel mixing ratio, the emissions of bus exhaust OC and OC+EC have a decreasing trend, EC emissions have increased, wherease B10 has higher OC emissions; In four particle diameters as PM0.05-0.1, PM0.1-0.5, PM0.5-2.5, PM2.5-18, OC and EC have the highest emissions in PM0.1-0.5, EC has almost zero emission in PM2.5-18, biodiesel can improve OC emission of ultrafine bus exhaust particles (PM0.05-0.1), which has virtually no effect on the emission of bus exhaust particulate matter; The OC/EC of using biodiesel decreases, especially in PM0.05-0.1and PM0.5-2.5, which weakens the impact on the secondary air aerosol.

waste cooking oil based biodiesel；bus；particulate matter；organic carbon；element carbon；particle diameter

X513

A

1000-6923(2018)08-2921-06

胡志遠(1970-),男,河北安國人,副教授,博士,主要研究方向為汽車能源技術及汽車低排放設計技術.發表論文100余篇.

2018-01-07

上海市科委科技攻關計劃(16DZ1203001)

* 責任作者, 副教授, huzhiyuan@tongji.edu.cn