南京市工業項目工程機械大氣污染物排放清單研究

林家寶，陳 潔，張 靜

(1.南京大學金陵學院化學與生命科學學院，南京 210089；2.江蘇省環境監測中心，南京 210036)

1 引 言

工程機械作為非道路移動機械的一種，具有種類繁多、保有量大的特點，對大氣的污染日趨嚴重[1～4]。目前，對于工程機械排放清單的研究，長三角、京津冀、珠三角等地都在相繼展開，但是對于各地工程機械的活動水平以及排放因子等數據的研究較為缺乏[5～10]。南京作為中國東部地區重要的中心城市以及長三角的特大城市，是全國重要的科研教育基地和綜合交通樞紐。其城市化建設規模在日益增大，工業項目施工面積也隨之增加，工程機械將會大范圍地投入使用[11]。本文以南京市的典型施工工地金陵石化和揚子石化的改造工程為例，通過調查工程機械的活動水平，依據適當的估算方法及排放因子，核算南京市2017年工業項目工程機械大氣污染物排放清單，為非道路移動源的污染控制提供依據。

2 研究方法

2.1 活動水平計算

本文活動水平根據陳潔等[12]提出的“工程機械累計使用定額系數”和“工程機械月使用定額系數”表示，定額系數越高，說明活動水平越高。計算公式為：

QCt,i=Ni/S

式中：QCt為工程機械累計使用定額系數，臺次/萬m2，i 為機械類型；N 為工程機械累計使用數量，臺次；S為施工面積，萬m2。

QCe,i=QCt,i/P

式中：QCe為工程機械月使用定額系數，臺次/(萬m2·月)，i 為機械類型；P為施工期，月。

2.2 地區工程機械臺次計算

Ni=QCe,i×T×S

式中：N為工程機械累積使用總數量，臺次；i 為機械類型；QCe為工程機械月使用定額系數，臺次/(萬m2·月)；T為地區年施工工期，月；S為地區年施工面積，萬m2。

2.3 單位臺次燃油消耗量計算

Zi=Ti×Wh,i

式中：Z為工程機械單位臺次燃油消耗量，kg；i 為機械類型；T 為工程機械單次使用時間，h；Wh為小時燃油消耗量，kg/h。

2.4 燃油消耗總量計算

Wi=Ni×Zi

式中：W為工程機械燃油消耗總量，kg；i 為機械類型；N為工程機械累計使用總數量，臺次；Z為工程機械單位臺次燃油消耗量，kg。

2.5 排放量計算

本文排放量的計算采用指南[13]中關于非道路移動機械排放清單編制的技術流程和方法中的方法一。工程機械大氣污染物排放量計算公式如下：

Ep=Wi×EFi,p×10-3

式中：p為污染物類型；E為污染物的年排放量，kg；W為燃油消耗量，kg；i 為機械類型；EF為排放因子，g/kg。

二氧化硫排放估算方法

ESO2= 2Wi×S1

式中：E 為SO2年排放量，kg；W為燃油消耗量，kg；i 為機械類型；S1為燃油的含硫率，%；其中含硫率取0.2%計算。

2.6 排放因子

目前，關于工程機械的排放因子的研究工作相對較少。指南所提供的排放因子是在對全國范圍內的工程機械研究的基礎上給出的，對于局部地區排放因子的準確度會存在一定誤差；NONROAD模型的排放因子是依據美國地區的工程機械的整體情況給出的，但由于我國工程機械整體水平與美國存在一定差距，因此也會造成一定偏差；同時，由于不同學者在不同研究中所選用的排放因子也存在一定差異。因此，本研究中的排放因子主要是在參照指南的基礎上并結合相關資料以及對文獻的綜合分析研究[9,12～16]，采用對各種排放因子進行加權平均修正的方法來確定本研究的排放因子。詳見表1。

表1 工程機械排放因子Tab.1 The emission factors of engineering machinery (g/kg)

3 計算結果及討論

3.1 工程機械使用情況統計

揚子石化油品質量升級及原油劣質化改造項施工期約2年，金陵石化油品質量升級改造工程施工期約為1年半。根據現場問卷調查，兩個項目工程機械累計使用情況見表2。

表2 揚子石化和金陵石化工程機械累計使用定額系數Tab.2 The accumulated quota coefficient of engineering machinery in Yangzi petrochemical and Jinling petrochemical

本文屬于宏觀研究，需要綜合考慮各類因素，得到一個統一的定額系數，以便于后續的計算。對于每一個工程來說，樁機、挖掘機、起重機(吊車)、塔吊、攪拌機、發電機、壓路機、推土機等工程機械均是需要用到的，由于統計上的差異，有的工程機械揚子石化沒有統計到，有的工程機械金陵石化沒有統計到，因此，需要對兩個項目的工程機械使用情況進行整合。對于揚子石化和金陵石化均統計到的挖掘機、起重機(吊車)、塔吊，則根據工程機械累計使用臺次之和、面積之和來計算定額系數。見表3。

表3 工程機械累計使用定額系數Tab.3 the accumulated quota coefficient of engineering machinery

3.2 工程機械單次使用平均耗油量

根據金陵石化油品質量升級改造工程與揚子石化油品質量升級及原油劣質化改造項目現場調查得到各機械單次使用耗油量統計數據匯總，數據見表4。

表4 工程機械使用耗油統計Tab.4 Statistics on oil consumption of engineering machinery

續表4

工程機械類型單次使用平均時間(h)單位小時平均耗油量(kg)單次使用耗油量(kg)塔吊125.262.4樁機162.641.6攪拌機1221.5258發電機128.6103.2推土機1212.9154.8壓路機1217.2206.4

3.3 2017年南京市工業項目工程機械大氣污染物排放估算

工業項目施工面積及施工工期來自于南京市住建委和南京統計年鑒及相關工業項目資料統計，2017年南京市工業項目施工面積為173.98萬m2，南京市年平均施工工期為5.31個月[11,17]。由此，建立2017年南京市工業項目工程機械使用統計表。詳見表5。

表5 工程機械使用統計表Tab.5 The usage of engineering machinery

由2017年南京市工業項目工程機械的耗油量可計算各工程機械相應污染物排放總量，據此建立2017年南京市工業項目工程機械污染物排放清單。詳細數據見表6。

表6 工程機械大氣污染物排放清單Tab.6 Air plthvtant emission in vertory of construction machinery (kg)

從燃油消耗情況分析得知，2017年南京市工業項目工程機械總燃油消耗量為267.11t，其中挖掘機耗油量最大，為80.72t，200t以下吊車(起重機)、壓路機、攪拌機等工程機械分別為54.51t、47.58t、40.55 t。相比前面四種工程機械，余下施工機械油耗較小，加在一起只占到總油耗16.38%。2017年南京市工業項目工程機械共排放NOX13 072.13kg，位居污染物排放首位，其次為CO，排放總量為6 194.17kg、VOC排放總量為1 511.82kg、PM10排放總量為932.20kg、SO2排放總量為1 068.42kg、PM2.5排放總量為651.74kg。在所有工程機械之中，挖掘機為最大污染貢獻源，占污染物排放總量的30.22%，200t以下吊車(起重機)占比為20.41%、壓路機占比為17.81%、攪拌機占比為15.18%。

4 結 論

4.1 2017年南京市工業項目工程機械總燃油消耗量為267.11t，其中挖掘機耗油量為80.72t，處于工程機械耗油量第一位；200t以下吊車(起重機)、壓路機、攪拌機等工程機械耗油量分別為54.51t、47.58t、40.55 t，分別位列第二、第三、第四位。

4.2 2017年南京市工業項目工程機械共排放NOx13 072.13kg，占污染物總量的55.79%，為最大污染貢獻源；CO排放總量為6 194.17kg、VOC排放總量為1 511.82kg、PM10排放總量為932.20kg、SO2排放總量為1 068.42kg、PM2.5排放總量為651.74kg，分別占比為：26.44%、6.45%、3.98%、4.56%、2.78%。其中挖掘機為工程機械最大污染貢獻源，占污染物排放總量的30.22%；200t以下吊車(起重機)次之，占比為20.41%；壓路機、攪拌機分別為第三、第四污染貢獻源，占比分別為17.81%、15.18%。

4.3 南京市僅工業項目施工機械所排放的大氣污染物的量就如此可觀，可想而知，南京市非道路移動機械的污染是十分嚴峻的。因此，在道路機動車流動源污染物的控制日益收緊的當今，對于非道路移動機械的控制已經迫在眉睫了，應當引起相關的重視與妥善處理控制。