珠江三角洲地区轻型车挥发性有机物（VOCs）排放研究

发布时间：2020-07-16 18:24

【摘要】：在珠江三角洲地区,2007到2017年以来SO_2、NO_2和PM_(10)的年平均浓度持续在下降,然而该地区的O_3和VOCs水平却一直保持着上升。所以不论是一次还是二次污染的防控,O_3和关键前体物VOCs都需要得到足够重视。其中道路移动源在珠三角地区城市VOCs排放贡献最大,再加上地区机动车保有量持续上升,机动车排放的VOCs影响就越发关键。据敏感性分析,机动车是人为源清单不确定性的首要来源。但是现有排放因子和源成分谱数据不仅较缺乏本地化数据,而且OVOCs组分的数据更为匮乏,这样的结果很可能带来OVOCs严重低估。另外动态化清单研究中,机动车的动态化活动水平相对易得,动态化源成分谱和源排放因子等动态化数据的需求就很大。以更精细的本地化排放源VOCs测试,识别机动车行驶情况的差异和自身属性的差异带来的影响,将为制定机动车VOCs排放精细化的控制策略提供科学依据。本论文选择了珠三角地区现有车辆组成中主要的国III到国VI车。搭建了VOCs测试系统,得到了汽油车和柴油车在台架和实际道路车载工况下,其尾气流量及VOCs浓度等排放数据,计算并分析了VOCs的排放因子和组分数据,并与不同地区、车辆、工况的VOCs排放研究做了对比。获得了含有OVOCs组分的机动车VOCs源成分谱后,计算出源谱的反应活性,评估机动车不同工况下的臭氧生成潜势(OFP)。然后以含有OVOCs组分的构成,进行了基于不同速度区间的动态化源成分谱测试,而且分析了各代表组分实时排放的变化。最后在台架试验中的冷、热启动后行驶工况,分析了TOG的实时排放并校正了TOG总量,最后构建了碳闭合等式计算了缺失量。轻型汽油车在25 km/h匀速行驶时排放更多C_5~C_7烷烃和OVOCs但更少的烯烃,尾气VOCs成分谱中烷烃最高,其次是芳香烃和OVOCs,烯炔烃和卤代烃较小。尾气中VOCs主要组分是C_5~C_7烷烃、苯系物、醛酮类化合物等。国III、国IV和国V车尾气VOCs排放因子分别是50.12±46.83、40.86±31.15和3.25±0.65 mg/km。对轻型柴油车在城市实际道路进行了车载测试。柴油车在4种速度工况中的排放都是以OVOCs为主,其次是芳香烃。随着速度的上升,各类VOCs的组分数都是下降的。OVOCs甲醛和乙醛排放是较高的,但是在行驶中检测出了较高的甲酸。对轻型车在台架进行了冷启动和热启动后ECE×3重复工况的测试。首先使用FID分析了实时THC排放特征,冷启动+行驶和热启动+行驶基于行驶里程和燃油消耗的NMOG的排放因子分别为:88.35±67.58和75.94±99.38 mg/km、0.68±0.46和0.71±0.85 mg/g燃料。通过NMOG构建的碳闭合等式发现碳缺失比例会随NMOG排放总量上升而上升。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X734.2
【图文】：

路线图,研究技术,路线图,机动车

本文的研究内容主要包括如下几个方面：（1）机动车台架试验，对多辆机动车进行 VOCs 低速匀速工况下，包含高活性OVOCs 组分的离线组分采集和分析；（2）机动车台架试验，识别了车辆属性对 VOCs 排放的影响。（3）机动车实际道路行驶车载测试，首先识别在不同路段的各速度工况下的机动车 VOCs 源成分谱。然后以个别代表物质识别实际行驶中 VOCs 排放的变化特征。（4）机动车台架试验，将车检站 ECE 工况重复 3 次作为测试的 1 个完整工况，识别冷启动、热启动后的行驶过程的 TOG 变化特征，然后以 OVOCs 结果对 TOG 进行校正。最后，基于校正后的 TOG，构建碳闭合等式研究碳缺失量的特征。1.3.3 研究技术路线为完成本论文的研究目标和内容，建立了如下图所示的研究技术路线：

稳态工况

.1 测试机动车类型及工况的选择.1.1 工况的选择.1.1.1 台架测试方法1. 稳态工况法本论文第 3 章和章节 4.1 采样的台架实验在广东省肇庆市某车检站内开展。对汽的检测采用国家标准《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》（GB182005）和广东省地方标准《在用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（工况法）》（DB 44/592-2009）中的稳态工况。标准参考加速模拟工况（ASM），其中 ASM5025 先于 ASM2540（图 2-1）。两工~15s 均是检测底盘测功机的模拟误差，15~90 s 均是 10 s 快速判定和 65 s 正常判定工况共计 4 个判定环节依次进行，但任一判定结果达标则检测不继续进行，所以每车检的完整过程不完全相同，但都包括了 0~25 s 这一段 25.0 km/h 匀速测试。

工况图,瞬态工况,热启动,工况

2. 瞬态工况本论文第 5 章的台架实验在广东省广州市内某车检站进行。对汽油车的检测采标准《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》（GB18285-2005）和地方标准《在用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（稳态工况法DB44/592-2009）中的瞬态工况。如图 2-2a）所示，瞬态工况（即 ECE 工况）每平均车速 19km/h，行驶时间 195s，理论行驶距离 1.013km，而且循环工况以匀速为主。同时根据《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）》轻型汽油车验即冷启动后的 ECE 工况，其中 ECE 工况就是车检站工况中的 195s 瞬态工况，了市区运转循环工况。所以本论文考虑到工况代表意义和离线测试需要的（稍长间，在第 5 章台架测试选择进行冷启动后的 3 次 ECE 重复运转循环以模拟市区减速的过程，并在热浸 10 min 后热启动，进行 3 次 ECE 重复运行循环。

【参考文献】