基于车载测试的重型柴油车黑碳与多环芳烃排放特征研究

发布时间：2021-01-29 17:24

　　黑碳（BC）和多环芳烃（PAH）是柴油车颗粒物（PM）的关键组分,其对大气环境、人体健康都具有显著的负面效应,此外,BC还具有强烈的温室效应。研究重型柴油车BC和PAH的排放特征,建立其与车辆控制技术和道路工况等因素之间的定量响应关系,对于控制重型柴油车排放具有重要意义。本研究集成等比例、二级稀释、车载诊断系统（OBD）等先进技术,搭建了一套新型车载排放测试系统,从等比例采样的准确性等6个方面构建了车载测试质控体系并从组分提取等3个关键环节优化了PAH分析方法,实现了重型柴油车尾气PM中BC排放的实时瞬态测量和PAH在线采集。研究首次获得了不同控制技术的重型柴油车瞬态的BC排放特征,构建了车辆BC排放随发动机比功率-瞬时车速（VSP-V）变化的函数,车辆的BC排放速率随VSP-V的增加而增加。基于该速率,发现平均车速和BC排放之间存在强相关性,并可通过复合函数（R2=0.71）进行表征。研究发现车辆的BC排放因子受以下3个因素影响:1)排放标准,国III/IV/V车辆的BC排放相比于国II车辆分别下降66%、77%和93%;2)道路工况,车辆在城市道路时的BC排放比快速路高125±11... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 柴油车颗粒物关键组分对大气环境、人体健康和全球气候的影响
        1.1.2 中国重型柴油车保有量变化趋势
        1.1.3 重型柴油车的排放控制进程
        1.1.4 对重型柴油车颗粒物中关键组分的关注
    1.2 国内外研究概况
        1.2.1 柴油车排放的测试方法
        1.2.2 柴油车颗粒物中黑碳及多环芳烃的测定方法
        1.2.4 中国重型柴油车排放清单的研究情况
    1.3 研究目的、内容及意义
        1.3.1 研究的目的及意义
        1.3.2 研究内容
第2章 车载测试平台的建立和化学分析方法的优化
    2.1 测试车辆信息及测试路线
        2.1.1 测试车辆
        2.1.2 测试路线
    2.2 建立第三代车载测试平台
        2.2.1 Semtech-Ecostar气态污染物分析仪
        2.2.2 EFM尾气流量计
        2.2.3 FPS4000稀释系统
        2.2.4 ELPI+颗粒物分析仪
        2.2.5 Aethalometer黑碳分析仪
        2.2.6 MPS等比例采样系统
        2.2.7 车辆工况记录系统
        2.2.8 其他附属设备
    2.3 颗粒物中多环芳烃分析方法的优化
    2.4 质量控制与质量保证
        2.4.1 车辆工况数据的准确性
        2.4.2 车载测试和台架测试数据的一致性
        2.4.3 部分流采样的代表性
        2.4.4 仪器之间数据的同步性
        2.4.5 Aethalometer数据的准确性
        2.4.6 等比例采样的准确性
        2.4.7 多环芳烃分析的准确性
    2.5 机动车排放因子和排放速率处理方法
    2.6 本章小结
第3章 重型柴油车黑碳的排放特征研究
    3.1 基于实际道路的黑碳整体排放水平
        3.1.1 黑碳的排放因子
        3.1.2 与其他研究的比较
    3.2 重型柴油车黑碳排放水平的影响因素
        3.2.1 排放标准
        3.2.2 道路工况
        3.2.3 车辆维护水平
    3.3 黑碳的排放速率及与车速的关系
        3.3.1 黑碳的排放速率
        3.3.2 黑碳排放速率和车速的关系
    3.4 高排放车对车队平均排放因子的影响
    3.5 重型柴油车排放颗粒物中黑碳的比例
        3.5.1 柴油车颗粒物质量的计算
        3.5.2 柴油车颗粒物的质量排放因子
        3.5.3 基于发动机技术和道路工况的车辆排放BC/PM比值
        3.5.4 基于微观工况单元的BC/PM比值
        3.5.5 BC/PM比值的不确定性
    3.6 本章小结
第4章 重型柴油车颗粒物中多环芳烃的排放特征研究
    4.1 重型柴油车颗粒物中多环芳烃的总体排放水平
        4.1.1 颗粒物中多环芳烃总排放因子和单体排放因子
        4.1.2 与其他研究结果的比较
    4.2 重型柴油车颗粒物中多环芳烃排放水平的影响因素分析
        4.2.1 排放标准
        4.2.2 道路工况
    4.3 多环芳烃特征化合物的比值
    4.4 重型柴油颗粒物中多环芳烃的毒性
        4.4.1 毒性当量因子的确定
        4.4.2 多环芳烃毒性当量及其不确定性
    4.5 本章小结
第5章 重型柴油车黑碳及多环芳烃排放清单的建立
    5.1 排放清单中关键参数的确定
        5.1.1 排放总量的计算
        5.1.2 车型分类、保有量及活动水平
        5.1.3 排放标准实施情况
        5.1.4 排放因子的确定
    5.2 中国重型柴油车黑碳排放清单
        5.2.1 近十年重型柴油车黑碳排放总量
        5.2.2 分车型的黑碳排放特征
        5.2.3 施行控制措施带来的黑碳减排收益
        5.2.4 重型柴油车黑碳排放的空间分布
        5.2.5 与其他研究的结果比较及重型柴油车贡献率的变化
    5.3 中国在2013年的重型柴油车颗粒物中多环芳烃排放清单
        5.3.1 重型柴油车颗粒物中多环芳烃排放总量
        5.3.2 与其他研究结果的比较
        5.3.3 重型柴油车颗粒物中多环芳烃排放的空间分布
        5.3.4 重型柴油车基于毒性当量的多环芳烃排放
    5.4 本章小结
第6章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Mass concentrations and temporal profiles of PM10, PM2.5 and PM1 near major urban roads in Beijing[J]. Liu YANG,Ye WU,Jiaqi LI,Shaojie SONG,Xuan ZHENG,Jiming HAO.  Frontiers of Environmental Science & Engineering. 2015(04)
[2]实施更加符合中国国情的机动车排放标准[J]. 曹晓昂.  汽车纵横. 2014(09)
[3]柴油车排放法规及后处理技术的现状与展望[J]. 帅石金,唐韬,赵彦光,华伦.  汽车安全与节能学报. 2012(03)
[4]我国重型柴油机国Ⅳ及未来阶段排放控制技术路线选择分析研究[J]. 张亚军,苏军,张春润.  内燃机. 2009(05)
[5]重型柴油机国IV技术路线及实施建议[J]. 李孟良.  现代零部件. 2008(11)
[6]柴油发动机颗粒排放物的组分研究[J]. 沈言谨.  车辆与动力技术. 2005(04)
[7]机动车尾气中氮氧化物的分析检测技术[J]. 徐鲁华,吴晓东,翁端,沈美庆.  环境污染治理技术与设备. 2003(11)
[8]煤焦沥青诱发大鼠肺癌的实验研究[J]. 程元恺.  工业卫生与职业病. 1985(02)

博士论文
[1]含碳气溶胶采样与分析方法研究[D]. 程远.清华大学 2011
[2]基于交通流控制的城市交通环境颗粒物污染特征研究[D]. 杨柳.清华大学 2011

硕士论文
[1]多环芳烃（PAHs）人体内暴露剂量与致癌风险研究[D]. 夏文迪.中南大学 2014
[2]机动车排气中SVOCs及颗粒物中SOF成分分析[D]. 李登科.天津大学 2012
[3]GPS在干扰环境下的可用性研究[D]. 郑宏磊.天津理工大学 2006



本文编号：3007281