（载运工具运用工程专业论文）基于mobile5模式的宁波市机动车排放因子和控制对策研究.pdf

摘要 随着宁波市机动车保有量的迅速增加，机动车尾气污染日益严重。通过提高机动车 自身的排放污染物控制水平己不足以支撑整个城市的机动车污染综合控制决策，而需要 对影响机动车排放的多种因素进行分析。 为了找出并改善现有交通设施中存在的诸多对环境不友好的问题，给机动车驾驶 者、交通参与者提供一个良好的交通环境，需要准确的测算实际道路排放因子，进一步 分析排放特征与交通流特性的定量藕合关系，并据此分析并建立城市机动车排放物与车 辆运动工况的模拟方法，为相关交通部门提供决策上的依据。 本文通过m o b i l e 5 模式计算出了不同年代宁波市汽油车、柴油车、摩托车的实际 排放因子。然后根据各车型的登记分布和行驶里程分布进行加权平均得到了各车型的综 合排放因子。计算得到了2 0 0 6 年宁波市机动车t h c 、c o 和n o x 的总排放量和分车型 排放量。 本文采用弹性系数法对宁波市到2 0 2 0 年的机动车保有量进行了预测，设计了无控、 低控和高控三种排放控制实施情景，并应用m o b i l e 5 模型对宁波市到2 0 2 0 年的机动 车排放进行预测。到2 0 2 0 年宁波市汽车保有量将达到1 6 2 9 万，与2 0 0 6 年相比宁波市 汽车保有量增加了4 倍左右；摩托车保有量仍然保持在6 8 7 万辆不变。如果不采取新的 排放控制标准，到2 0 2 0 年t h c 、c o 和n o x 三种污染物排放量将分别达到8 2 、5 0 。9 和5 7 万吨，将是2 0 0 6 年的1 7 、1 9 和2 5 倍；采取低控制方案，t h c 、c o 和n o x 三 种污染物排放量将分别比无控方案减排2 7 、18 和3 4 ，为2 0 0 6 年的1 2 、1 6 和 1 7 倍；采取高控制方案将分别比无控方案减排35 、2 2 和4 4 ，仅为2 0 0 6 年的1 1 、 1 5 和1 4 倍。到2 0 2 0 年，对于t h c 、c 0 和n o x 三种污染物排放量而言，轻型汽油轿 车都是最主要的贡献源，将成为未来机动车排放控制的关键所在。 最后，根据以上研究结果，对宁波市的机动车排放提出了有效的防治和控制对策。 关键词：机动车，排放因子，m o b i l e 5 模式，排放总量，预测，防治对策 a b s t r a c t w l t ht h ei n c r e a s eo ft h ea u t o m o b i l ea m o u n t p o l l u t i o no ft h et a i le x h a u s to fm o t o r v e h i c l ei si n c r e a s i n g l yb e c o m i n gs e r i o u s b u tb yi m p r o v i n ge m i s s i o np o l l u t a n t sc o n t r o l l i n g l e v e lo fv e h i c l eo w n ，i ti sn o te n o u g ht o s u p p o r tc o m p r e h e n s i v ec o n t r o l l i n gd e c i s i o no f v e h i c l ep o l l u t i o no ft h ew h o l eu r b a n b u tn e e dt oa n a l y s i sv a r i o u sf a c t o r so fe f f e c t i n gv e h i c l e e m i s s i o n i no r d e rt of i n da n di m p r o v eu n a m i a b l ep r o b l e m st oe n v i r o n m e n ti nt h ee x i s t i n gt r a f f i c f a c i l i t i e s ，a n dp r o v i d i n gag o o dt r a n s p o r te n v i r o n m e n tf o rd r i v e r sa n dt r a n s p o r tp a r t i c i p a n t s ， n e e dt oa c c u r a t e l yc a l c u l a t ee m i s s i o nf a c t o ro ft h ep r a c t i c a lr o a d ，f u r t h e ra n a l y s i st h e q u a n t i t a t i v ec o u p l i n gr e l a t i o n s h i p b e t w e e ne m i s s i o na n dt r a f f i cf l o w , b ya n g l i c i z i n gt o e s t a b l i s hs i m u l a t i n gm e t h o do fu r b a nv e h i c l ee m i s s i o na n dv e h i c l ew o r k i n gc o n d i t i o n ， p r o v i d i n gd e c i s i o nb a s i sf o r t h er e l a t e dt r a f f i cd e p a r t m e n t t h i sa r t i c l ec a l c u l a t e dt h ep r a c t i c a le m i s s i o nf a c t o r so fl i g h t - d u t yg a s o l i n ev e h i c l e ( l d g v ) ，l i g h t - d u t yg a s o l i n et m c k l ( l d g t l ) ，l i g h t d u t yg a s o l i n et r u c k 2 ( l d g t 2 ) ， h e a v y - d u t yg a s o l i n ev e h i c l e ( h d g v ) ，l i g h t d u t yd i e s e lv e h i c l e ( l d d v ) ，l i g h t d u t yd i e s e l t r u c k ( l d d t ) ，h e a v y - d u t yd i e s e lv e h i c l e ( h d d v ) a n dm o t o r c y c l e ( m c ) i nd i f f e r e n ty e a r sb y m o b i l e 5m o d e l t h e na c c o r d i n gt oe a c hv e h i c l et y p er e g i s t r a t i o nd i s t r i b u t i o na n dd r i v i n g d i s t a n c et oo b t a i nc o m p r e h e n s i v ee m i s s i o nf a c t o ro fe a c hv e h i c l es t y l ei nw e i g h t e da v e r a g e o b t a i n e dt o t a le m i s s i o na n dd i f f e r e n tv e h i c l es t y l ee m i s s i o nt h c ，c oa n dn o xo fn i n g b o m o t o rv e h i c l eb yc a l c u l a t i n gi n2 0 0 6 t h i sa r t i c l eu s ee l a s t i cc o e f f i c i e n tm e t h o dt op r e d i c tn i n g b ov e h i c l e sp o s s e s s i n gc a p a c i t y i n 2 0 0 7 - 2 0 2 0 d e s i g n e dn oc o n t r o l l e d ，l o wc o n t r o l l e da n dh i g hc o n t r o l l e dt h r e e k i n d s e m i s s i o nc o n t r o l l i n gi m p l e m e n t a t i o ns i t u a t i o n a p p l y i n gm o b i l em o d e lt op r e d i c tv e h i c l e e m i s s i o no fn i n g b oi n2 0 0 7 - 2 0 2 0 n i n g b ov e h i c l e sp o s s e s s i n gc a p a c i t yw i l lh a v er e a c h e d 1 6 2 9 0 0b y2 0 2 0 c o m p a r e dw i t h2 0 0 6n i n g b ov e h i c l e sp o s s e s s i n gc a p a c i t yi n c r e a s e da b o u t4 t i m e s m o t o r c y c l ep o s s e s s i n gc a p a c i t ys t i l lk e e p s6 8 7 0 0 0 t h et o t a le m i s s i o no ft h c ，c oa n d n o xw i l lr e s p e c t i v e l yr e a c h8 2 0 0 0 ，5 0 9 0 0 0a n d5 7 0 0 0t o n sb y2 0 2 0 t h e r ew i l lb e1 7 ，1 9 a n d2 5t i m e st h a nt h a ti n2 0 0 6 a d o p t e dl o wc o n t r o l l e ds c h e m e ，e m i s s i o no ft h c ，c oa n d n o xw i l ld e c r e a s e2 7 、18 a n d3 4 c o m p a r e dw i t ha d o p t i n gn oc o n t r o l l e d t h e r ew i l lb e o n l y1 2 ，1 6a n d1 7t i m e st h a nt h a ti n2 0 0 6 a d o p t e dh i g hc o n t r o l l e ds c h e m e ，e m i s s i o no f t h c ，c oa n dn o xw i l ld e c r e a s e3 5 、2 2 a n d4 4 c o m p a r e dw i t ha d o p t i n gn oc o n t r o l l e d t h e r ew i l lb eo n l y1 1 ，1 5a n d1 4t i m e st h a nt h a ti n2 0 0 6 b y2 0 2 0f o rt h c 、c oa n dn o x ， t h el i g h t d u t yg a s o l i n ev e h i c l ei st h eu p p e r m o s tc o n t r i b u t i o n i tw i l lb et h ek e yt oe m i s s i o n c o n t r o lo fm o t o rv e h i c l ei nt h ef u t u r e f i n a l l ya c c o r d i n g t oa b o v er e s e a r c h r e s u l t s ，p r o p o s e d e f f e c t i v ec o n t r o la n d c o u n t e r m e a s u r eo ne m i s s i o no fm o t o rv e h i c l ei nn i n g b o k e yw o r d s ：m o t o rv e h i c l e ，e m i s s i o nf a c t o r s ，m o b i l e 5m o d e l ，e m i s s i o nt o t a l ， p r e d i c t i o n ，c o u n t e r m e a s u r e s 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 ：乎，i 略 沙萨州日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 擀f 月绣e l 乡o c 劳歹月踢e l净干缸 而r 节们 i l 长安大学硕i ：学位论文 1 1 课题研究的目的与意义 第一章绪论 随着我国城市化进程不断加快和机动车保有量的迅速增加，机动车尾气排放对城市 大气环境造成的影响曰益严重。 根据北京、上海、广州等我国主要大城市环境监测站监测结果显示，城市交通环境 中有害气体成分持续走高。除燃煤污染外，机动车尾气排放是造成我国城市空气污染的 一个主要原因。 上世纪9 0 年代以来，我国汽车产量和保有量出现突飞猛进式的增长，2 0 0 5 年全国 汽车产量5 7 0 多万辆，轿车2 7 7 万辆【1 1 。按国务院发展研究中心预测，到2 0 1 0 年我国汽 车需求量将突破1 0 0 0 万辆，汽车保有量5 5 0 0 万辆；到2 0 1 5 年需求量将达到1 4 5 7 万辆， 这就意味着我国汽车业将以每年1 0 - 左右的速度增加。随之而来的是我国将面临更加严 峻的能源问题和机动车尾气排放问题。近年来我国大城市大气污染的一个重要特征就是 由煤烟型污染向机动车排气型污染转化 2 1 。根据城市大气污染物来源的分类统计，一些 大、中城市机动车排放的污染物对多项大气污染指标的贡献率己达到6 0 以上，北京 7 0 的空气污染来自汽车的废气排放【3 】【4 】。 机动车尾气中的有害物质主要为碳氢化合物( h c ) 、一氧化碳( c o ) ，氮氧化合物 ( r , r o x ) 、二氧化碳( c o s ) 、硫化合物和挥发性有机物( v o c s ) 等，各类排放物不但对人体健 康的危害程度很大，而且治理这些有害物质的难度也相当的大。尽管我国陆续出台了更 加严格的排放标准，但机动车尾气排放污染整体形势仍然相当严峻。我国“十五”指标 城乡环境质量改善，主要排放物总量比2 0 0 0 年减少1 0 的规划最终没能实现【5 1 。而在 “十一在”规划中将其列为约束性指标，各级地方政府有责任来尽一切的努力在保持经 济稳定高速增长的同时努力的减小污染水平，这种约束性的体现主要表现在降低排放的 具体措施。比较美国的发展情况可以看出加大科技力量投入，采取实施适时适当的办法 是完全可以在机动车保有量增加的情况下控制机动车排放污染物的上升趋势的。 我国于1 9 8 3 年制定了汽车尾气排放标准和测量方法，规定了不同车辆的排放限额， 并加强了对新生产车辆排放污染物的控制。从1 9 9 9 年开始进行了新一轮的排放标准修 订工作，颁布及实施了相当于e u r o i 的控制水平的机动车排放标准，并于2 0 0 3 年实 施了相当于e u r o i i 控制水平的机动车排放标准。在北京、上海等地实施了较国家标 第一章绪论 准更严格的控制水平，如北京2 0 0 5 年提前实施了相当于e u r o - - i i i 的排放标准。今后 广州新上牌的机动车在排放方面必须要达到国i i i 标准，而对排放不达标的营运机动车， 交管部门将不得办理营运手续。因而汽车厂商在排放源上入手致力于更加合理的单车结 构，增加其技术性能，合理的v m 维护制度改善排放，控制排气污染。 机动车是城市交通流的主体，其排放行为主要发生在交通流内的实际行驶过程中。 机动车与交通的关系密不可分，交通系统是个复杂的人机系统，许多系统参数不可能完 全测量，所以具有很强的随机性。我国城市车辆系统参数多变且系统状态难以预测，具 有强藕合性等运行特点。城市交通路网一般较为密集，上下游路口之间的距离较短，由 于路口信号灯相位的切换，使路段上的车流分布不是均匀的，而是具有明显的波动性。 与之相对应的机动车运行工况复杂，而相对滞后的交通基础设施和交通管理的建设，使 得市区内经常发生拥堵，机动车频繁地处于加速、减速、怠速等恶劣的运行工况下，由 于运行工况差，机动车往往工作于富燃烧状态以满足运行工况变化要求，获得较好的动 力性能，这必然将造成机动车排放的进一步恶化。在上下班高峰期很多城市主要道路十 分拥挤，车辆制动频繁从而带来了更高的能源消耗和排放污染。 由此可见，单单通过提高机动车自身的排放污染物控制水平己不足以支撑整个城市 的机动车污染综合控制决策，而需要对影响机动车排放的多种因素进行分析。 为了找出并改善现有交通设施中存在的诸多对环境不友好的问题，给机动车驾驶 者、交通参与者提供一个良好的交通环境，需要准确的测算实际道路排放因子，进一步 分析排放特征，并据此分析并建立城市机动车排放物与车辆运动工况的模拟方法，为相 关交通部门提供决策上的依据。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 机动车排放研究的测试方法 目前，机动车排放研究的测试方法主要分为实验室测试和实际道路测试，前者包括 台架测试，后者包括隧道实验、道路遥感测试和道路车载测试【卵l 。 台架测试：因台架测试条件容易控制，可重复性强，所以测试结果准确程度高于其 它测试方法，在研究机动车排放机理方面具有优势。台架测试目前仍然被认为是最可靠 的确定机动车排放因子的方法。欧美和r 本等国家都先后建立起自己的标准排放测试程 序。被测机动车在底盘测功机上按照某一设定工况( 通常为标准工况) 行驶，同时所排 放的污染物被测试系统收集。台架测试的主要缺点是系统昂贵，而且每次测试只能获取 2 长安大学硕士学位论文 一辆机动车的排放数据，样本代表性有限。此外，d ev l i e g e r 等研究者认为，台架测试 无法反映机动车在实际交通流内的排放水平，严重低估了机动车的实际排放水平。 隧道实验：隧道实验通过在隧道内外监测污染物的浓度，并根据现场的车流参数， 获得对应车队的平均排放因子水平。与台架测试相比，隧道实验不但能获取大量车辆样 本的排放水平，而且可反映机动车在实际交通流内的排放特征。目前我国的一些研究人 员在北京、深圳、广州和西安等城市已经开展了隧道实验研究。 道路遥感测试：遥感技术是一种非接触式的光学测量手段，可直接测量行驶中机动 车的尾气排放，已在欧美等国家得到了普遍应用。遥感测试的优点是自动化程度高，一 天可测试上万辆机动车，成为机动车i m 制度及发现高排放车的主要手段。我国已经采 用这种测试技术来研究机动车的污染物排放水平。遥感测量的主要缺点是受环境条件 ( 如风速、风向等) 影响。而且由于遥感测试为定点测试，不能全面反应机动车在各种 行驶状态下的排放。 道路车载测试：随着机动车排放研究的不断深入，越不越多的研究者开始关注机动 车在实际道路上的瞬态排放特征。因此，道路车载测试逐渐成为研究热点之一。道路车 载测试系统被直接安装在行驶的车辆内，逐秒采集机动车行驶特征参数和污染物排放速 率。最初的车载测试主要用于发动机参数测试与排放检验。近年来，随着测试仪器技术 水平的提高，功能的不断完善，可用于机动车排放研究的车载测试系统产品逐渐丰富。 1 2 2 排放模型研究 6 - 9 ( 1 ) 基于统计回归的宏观模型 基于统计回归的宏观模型主要包括美国环保局( u s e p a ) 开发的计算道路机动车气 态污染物排放因子的数学模型( m o b i l e 系列模型) 、加y l l 空气资源局( c a r b ) 开发 的m v e i 系列模型( m o t o rv e h i c l ee m i s s i o ni n v e r t o r ym o d e l ) 和欧盟环境署开发的 c o p e r t 8 5 ( c o m p u t e rp r o g r a m m et oc a l c u l a t ee m i s s i o n sf r o mr o a dt r a n s p o r t8 5 ) 和c o p e r t 9 0 ( c o m p u t e rp r o g r a m m et oc a l c u l a t ee m i s s i o n sf r o mr o a dt r a n s p o r t 9 0 ) 模型。 将机动车排放与平均速度相关联是确定机动车排放因子的一个经常采用的方澍2 5 1 。 c o p e r t 8 5 和c o p e r t 9 0 模型就是利用平均速度估算机动车的排放因子；m o b i l e 系 列模型和m v e i 系列模型则是根据实际条件下各影响因素同标准工况下的差别( 如平均 速度修币因子等) ，对根据排放控制水平得到机动车在标准工况下的基本排放因子进行 修正，来计算实际运行状况下污染物的排放因子。 3 第一章绪论 起初，研究人员只对平均速度对排放因子的影响进行一些计算和评估；上世纪9 0 年代未，为了说明具有相同平均速度的工况而排放却不同，人们进行了速度瞬时变化对 排放影响的研究。n t z i a c h r i s t o s 利用台架测试对大量的在用车进行了实际工况排放实验 发现：排放因子和平均速度之间相关性不高，而与不同特征的工况紧密相关。 m o b i l e 和m v e i 系列模型进行了不断的改进和更新，特别是在最近的模型版本中， 郜考虑了工况对排放的影响。 ( 2 ) 基于工况的微观模型 为了使机动车排放模型更准确地估算实际机动车运行状况的排放因子，美国和欧洲 的研究人员还开发了一系列基于工况的模型来研究机动车行驶特征对排放的影响。这些 模型中，比较有代表性的有美国的c m e m ( c o m p r e h e n s i v em o d a le m i s s i o n sm o d e l ) 模 型和i v e ( i n t e r n a t i o n a lv e h i c l ee m i s s i o nm o d e l ) 模型，以及欧洲的c o p e r t i i 、c o p e r t 模型。 c m e m 是在美国国家合作公路研究项目( n c h r p ) 的资助下，由u c r 和密歇根大 学于1 9 9 4 年到1 9 9 8 年主持开发的。该模型通过车辆行驶工况和发动机运行状况参数模 拟机动车逐秒的排放，然后将任意一段工况内各秒排放叠加而得到这段工况的排放。 u s e p a 资助开发的i v e 模型是由u c r 、全球可持续系统研究公司( g s s r ) 和国 际可持续系统研究中心( i s s r c ) 联合开发的。该模型用j a v a 编写。i r e 模型考虑了 更多的微观影响因素，其中对工况有较为详尽的考虑。i v e 模型也是基于台架测试数据， 其核心是建立排放速率库，它对应于由机动车的比功率( v e h i c l es p e c i f i cp o w e r ，即v s p ) 和发动机的负荷( e n g i n es t r e s s ，即e s ) 所确定的6 0 个排放单元( b i n ) 。 ( 3 ) 多尺度综合模型 目前的模型主要根据需求进行宏观尺度、中等尺度和微观尺度三种尺度的预测。宏 观尺度主要用于地区乃至整个国家范围的排放因子估算和排放清单的建立；中等尺度主 要用于某个交通区域的排放模拟；微观尺度主要用于某一特定路段或是交叉口等的排放 模拟。由于使用的尺度不同，相应的模型结构也会有很大区别，单一模型无法实现对机 动车排放进行正确的多尺度预测。 目前，欧美等发达国家正在致力于综合模型的开发，如u s e p a 的下一代道路机动 车排放模型m o v e s ( m u l t i s c a l em o t o rv e h i c l ea n de q u i p m e n te m i s s i o ns y s t e m ) 和欧洲 未来机动车排放模型a r t m i x ，试图把交通模型、统计回归模型、基于工况的排放模型集 中在一个模型组内， 以满足不同尺度、不同精确度空气质量管理和需求。 4 长安大学硕二l 学位论文 随着我国大中城市机动车保有量的不断增加，大气污染日益严重，各级政府也日益 重视，对城市机动车排放问题的研究也同益深入，本沦文就是在此形势下就宁波市的机 动车排放问题展歼了调查、试验、研究和预测。 1 3 本文的研究内容 本文结合宁波市机动车排放的现状，利用m o b i l e 5 模式对宁波市机动车排放进行 了研究，主要研究内容如下： ( 1 ) 机动车排放物产生的原因，对环境及人体的危害以及影响机动车排放的主要 因素： ( 2 ) 宁波市道路交通环境的状况； ( 3 ) 利用m o b i l e 5 模式确定各排放物的排放因子，并计算出宁波市机动车各排 放物的排放总量； ( 4 ) 利用弹性系数法预测未来宁波市机动车的保有量并计算其排放总量； ( 5 ) 针对宁波市的机动车排放状况提出合理、有效的对策。 5 第二章机动车尾气排放研究概述 第二章机动车尾气排放研究概述 机动车的排放是目前大气中废气污染物的主要来源之一，其在大气中达到一定浓度 时，对生物和环境均会造成较大危害，引起了大家的重视。目前国内外对其进行的研究 主要集中在对其排放因子的研究上，本文主要利用m o b l i e 5 模式对机动车的排放进行 研究。 2 1 机动车尾气排放途径及危害 机动车排放污染的大部分来自发动机燃烧产生的废气。对于汽油机来说，排气污染 占其产生总污染量的6 5 8 5 。此外，发动机曲轴箱通风污染( 主要是h c ) 以及燃 料箱和化油器逸出的汽油蒸气、机油蒸发排放等，而柴油机的污染则主要来自排放及曲 轴箱通风。机动车发动机排出的废气主要是由n 2 、c 0 2 、0 2 、水蒸气、c o 、h c 、n o x 、 s 0 2 、微粒等组成，其中c o 、h c 、n o x 、s 0 2 、微粒( 包括铅化物、碳烟、油雾、挥发 性有机物等) 、臭气等对人体有危害。表2 1 给出了机动车各类发动机有害排放物的比较， 虽然这些有害物质含量较少，但在空气中达到一定浓度后，将对人和生物造成较大危害。 表2 1 各类发动机有害排放物比较 微粒 永 c 0h cn o xs 0 2 臭气 机型 碳烟 油雾 四冲程汽油机多 由 多 少 少 少 由 二冲程汽油机 多 多少少 少 多多 旋转活塞汽油机多多少少少 由由 柴油机 少 少 由 多多少多 l p g c n g 发动机少少 中 无少少少 氢气发动机 无 无多无无无无 甲醇发动机 少 少少无无少少 上述发动机直接排出的有害物称为次有害排放物。此外，碳氢化合物( h c ) 和 氮氧化合物( n o x ) 在强太阳光的作用下，会发生一系列的光化学反应，生成臭氧( 0 3 ) 和过氧乙酰基硝酸盐( p a n ) 等所谓的光化学过氧化物，以及各种游离基根、醛、酮等 成分，形成一种毒性很大的白色烟雾( 有时带紫色、黄褐色或浅蓝色) ，一般称为光化 学烟雾，即二次有害排放物。光化学烟雾事件最早于1 9 4 3 年发生在美国洛杉矶市，此 后多年该市连续发生光化学烟雾事件。日本东京1 9 7 0 年也发生过光化学烟雾事件。光 6 长安大学硕士学位论文 化学烟雾事件多发生在夏季，集中在车辆多的大城市，在夜间则不会发生。表2 2 表 明光化学烟雾对人和环境的影响。表2 3 为机动车有害排放物的主要性质和有害作用。 表2 2 光化学烟雾对人和环境的影响 浓度( 1 0 石)影响程度 0 0 2 在5 秒内9 0 的人能觉察到 0 0 3 在8 小时内，灵敏度高的作物、树木受损害 0 2 _ o 3 人的肺机能减弱，胸部有闷感，眼睛红痛 0 2 - 0 5 3 - 6 小时内，视力减弱 0 1 1 0 1 小时内，呼吸紧张，气喘病恶化 1 2 2 小时内，头痛，胸痛，肺活量减少，人慢性中毒 5 - 1 0 全身疼痛，麻痹，肺气肿 1 5 2 0 小动物2 小时内会死亡 5 0 以上 人在l 小时内将会死亡 表2 3 机动车有害排放物的主要性质和有害作用 c 0h cn o x 浮游微粒 铅 在火气中主要 是n 0 和n 0 2 。 无色、无臭的气 n o 是无色无无机化合物，柔软的白色金 体，难溶于水，碳氢有机化合 臭的气体，难溶植物性有机属，在空气中 性 在空气中点燃物的总称，从化于水，与空气接物，细菌的混由于氧化呈银 里蓝色火焰，有学性质可分为 触生成n 0 2 ， 合物，容易凝 色，易于和氧、 质 还原性，生成链烷烃、蔡、烯n 0 2 是红褐色聚，在空中易卤素、硫磺等 c 0 2 ，对空气的烃、芳香族有刺激味的气于吸附带电化合。比重： 比重：0 9 5 7体，易溶于水，物体 1 1 3 4 与水反应生成 哑硝酸 主 主要发生源是 主要发生源是机动车排气、化 要 机动车，特别是 机动车排气及学r 厂产生的 各种燃烧设主要发生源是 发 在怠速时排出 各种燃烧，此外气体，以及各种 施，产生灰尘机动车排气、 生 量大 石油精制过程燃烧设施排出 的作业、风沙涂料、印刷厂 等自然现象等排出的气体 源也会产生的气体 与血液中血红 当碳氢化合物 人平均每天从 肮h b 结合生成 浓度提高时，对 食物内摄取 c o h b ，c o h b 粘膜和组织有n 0 2 对鼻、眼硅等一矽肺； 0 1 4 m g - 0 4 5 m 有增加妨碍血液 破坏作用，特别有刺激作用，会镉铅一中毒； g ，过量时( 因 害的输氧功能，血 是苯和甲苯等引起咳嗽、失眠铅锌一中毒； 人而异 作液中c o h b 达 有害物，活性碳 等中霉症状，氮碳粉一致癌， 6 m g 1 0 m g 日) 用 剑5 时( 大气 氢化合物是生 氧化物是形成 引起粘膜疾 会引起中毒危 中c o 约为 成光化学烟雾光化学烟雾的病、变态反应 险。铅中霉会 4 0 p p m ) 会引起 的原冈，一些高 主要原因 等 引起消化系统 分子重芳香烃 障碍，乃至肌 机能障斜 肉神经及脑障 可以使人致癌 斜 7 第二章机动车尾气排放研究概述 发动机排气中有些成分如c 0 2 ，虽然在会对环境造成直接污染，但c 0 2 的大量积聚 会对地球环境造成不良影响，即所谓的“地球温室效应”。1 9 9 7 年月1 2 月，联合国气候 变化框架公约方在日本京都通过了京都议定书，要求发达国家首先承担减少c 0 2 排 放任务。目前世界汽车保有量已近9 亿辆，按每台车每年排出有害物1 1 吨计算，9 亿 辆汽车排出的有害物质高达9 9 1 0 8 吨，这还不包括其它的机动车排放。因此，机动车 排放公害已成为全世界关心的严重问题n 0 1 。 2 2 影响机动车尾气排放的主要因素 影响机动车排放水平的因素很多。机动车的排放水平不仅由机动车的发动机技术和 污染控制技术等自身条件所决定，还受道路状况和行驶状态等外部因素影响。此外，影 响机动车排放水平的还包括机动车维护水平，驾驶员驾驶习惯、空调使用状况、油品质 量和环境温度等因素。根据各影响因素的特征，可将其归纳为如下四类1 1 】： ( 1 ) 与机动车技术相关的影响因素，包括发动机技术和催化剂技术，以及机动车 重量和发动机排量等参数。先进技术在机动车上的普及使其排放水平极大地降低。例如： 采用电子燃油喷射+ 三元催化技术的车辆其排放水平仅为化油器车辆的1 0 2 0 。 ( 2 ) 与机动车使用相关的影响因素，包括累积行驶里程和维护状况等。研究发现， 机动车的排放会随行驶里程增加而不断劣化。并且，如果车辆维护不佳，部件调整不当， 累积行驶里程少的车辆同样会出现排放严重超标的情况。 ( 3 ) 与机动车行驶状态相关的影响因素，包括机动车启动方式( 冷启动或热启动) 、 机动车平均车速、机动车运行模式( 加速、减速、匀速或怠速) 以及爬坡等。 ( 4 ) 其它，包括油品质量、环境温度和湿度等。 2 3 本章小结 机动车发动机排出的废气主要是由n 2 、c 0 2 、0 2 、水蒸气、c o 、h c 、n o x 、5 0 2 、 微粒等，这些废气在一定程度上都会对我们的人体和环境造成较大的影响和危害，随着 机动车保有量的日益增多，其排放公害已成为全世界关心的严重问题。影响机动车排放 水平的因素很多，归纳起来主要是四类，分别是：与机动车技术相关的影响因素、与机 动车使用相关的影响因素、与机动车行驶状态相关的影响因素和一些其它因素。 8 长安大学硕士学位论文 第三章宁波市城市交通环境现状分析 3 1 宁波市自然环境 宁波市地处东海之滨，我国大陆海岸线的中段，长江三角洲东南角，位于浙江省宁 绍平原东端。东经1 2 0 05 5 1 2 2 0 1 6 ，北纬2 8 0 5 1 3 0 0 3 3 。东临东海，有舟山群岛作天 然屏障；北濒杭州湾，分别与舟山和嘉兴隔海相望；南连天台山，紧靠三门湾，与台州 地区的三门、天台县交界；西接绍兴市的上虞、嵊州和新昌三县。宁波市地势西南高， 东北低。自西南向东北方向倾没入海。西南属浙东低山丘陵区，西南东北走向的四明 山脉，是天台山支脉，分布于余姚、奉化、鄞州，一般标高1 0 0 。3 0 0 m ，最高峰9 8 0 m 。 天台山余脉，由宁海西南入境，经象山港展延成南部诸山。 东北部和中部为宁绍冲积平原的甬江流域平原，地势平坦，河流纵横，市区标高( 吴 淞高程) 为4 - - 5 8 m ，郊区标高为3 64 m 。 地貌上分为山地、丘陵、台地、谷( 盆) 地和平原等类型。全市山地面积占陆域的 2 4 9 ，主要分布在余姚南部、鄞州、奉化和宁海西部。丘陵占2 5 2 ，主要分布在低 山的边缘及近海岸的岛屿。台地占1 5 ，主要分布在余姚南部的四明山区及宁海中部 的桥头胡与茶院一带。谷( 盆) 地占8 1 ，主要位于奉化和宁海的中部，象山、鄞州 等地也有较多分布。平原占4 0 3 ，其中水网平原与滨海平原约各占一半，水网平原主 要为宁波平原、余姚平原：滨海平原主要分布在慈北平原及东南沿海诸多港湾小平原。 在行政区划上，宁波市共有6 区、3 市( 县级) ，其中镇海、北仑为宁波重化工基 地。全市面积9 3 6 5 平方公里，市区2 5 6 0 平方公里，2 0 0 5 年全市总人口5 5 6 7 万人， 2 0 0 2 年，鄞县撤县建区后，市区人口虽有增加，但由于市区面积扩大了1 4 8 倍，密度 反而降低，2 0 0 5 年全市人口密度为5 9 4 人平方公里，市区为8 3 6 人平方公里。 宁波市气候特征属典型亚热带季风气候。全年四季分明，雨量充沛，光照强，属典 型的北亚热带季风气候，冬、夏季风交替显著，呈冬夏季略长、春秋季稍短的特点。冬 季受蒙古高压控制，以晴冷干燥天气为主；春末夏初副热带极峰开始稳定本区，冷暖空 气交馁，习称梅阿季节：夏秋七、八月间区域处于太平洋副热带高压控制下，天气晴热 少雨，常有台风侵入，带来大风大暴雨灾害天气，对区域影响很大。雨量充沛，气候温 和湿润。境内影响较大的异常天气有台风、暴雨、干旱、冰雹、低温、霜和冰冻。区域 属于台风次重影响区，年均1 8 次。台风影响期为5 月至1 1 月，其中8 至9 月为集 9 第三章宁波市城市交通环境现状分析 中影响期。 全市大部分地区年平均气温1 6 1 1 6 5 。气温适中，无酷暑严寒，最热月( 多 为7 月) 平均气温2 7 5 2 8 2 ，最冷月( 多为1 月) 平均气温3 94 c 5 5 。年 均降水量1 5 2 0 9 r a m ，降水日数为1 4 0 1 8 0 天，年平均蒸发量1 2 6 2 m m ，年平均风速2 9 m s ， 相对湿度8 0 左右，属湿润丰水区域。年均雾日2 5 天，年平均气压1 0 1 6 3 h p a ，降水 分布不均，沿岸地区多于海岛，自西南向东北递减。 境内风向分布具有典型的季风特征，全年以西北风和东南偏南风为主导风向，夏季 盛行东南风，冬季多偏西北风，春秋两季为冬夏季风交替期，风向不稳定，春季多偏南 风，秋季多偏北风。全年西北风和东南风频率为2 1 左右，其次为偏北风和南风，频率 为1 8 左右，西和西南风较少，频率在1 3 之间。各地风速受地形条件影响差异较 大，平均在2 0 8 1m s 之间，自西南向东北递增。沿海石浦风速最大，年均5 6m s ， 极大时为5 2 3m s 。风力8 级或以上大风日，市区平均最多年1 7 天，镇海5 6 天，石 浦9 9 天，多年平均为5 8 天。主要出现在1 月、8 月。风速年分布，隆冬、初春大， 初夏，秋日小，各风向风速，一般是西北至东北风向大于东至东南至西南风向。 3 2 宁波市机动车保有量增长趋势 随着机动车保有量的迅速增长，机动车排放日益成为城市空气污染的重要来源【1 2 - 1 剐。 作为沿海城市的宁波，由于其经济相对发达，机动车保有量的增长尤为迅速，见图3 1 。 截止到2 0 0 6 年底，宁波市民用汽车( 不含摩托车) 保有量达到4 0 6 万辆，年均增长速 率为1 4 6 。与此同时，宁波车摩托车的保有量也增长迅速，截止到2 0 0 4 年年底，摩托 车保有量达到7 0 4 万辆，与1 9 9 5 年相比，增长了2 7 倍，但由于宁波市政府限制摩托车 进城的控制措施，使得摩托车保有量增长受到明显抑制，甚至有逐渐减少的趋势。保有 最迅速增长的机动车正在也将要给宁波市的空气污染带来越来越大的压力。 1 0 艮安大学硕士学位论文 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 o 机动车保有量增长趋势 啊。” 。鬻， 一 m 珈” ” _ r 事挚擎擎守守擎守 一汽车一摩托车 图3 1 宁波市机动车保有量增长趋势 表3 1 给出了2 0 0 6 年宁波市机动车保有量的分车型比例情况，从表中可以看出， 对所有道路机动车而言，摩托车所占比例最高，占到6 2 9 。在民用汽车中，轿车比 例最高，占到5 2 6 。 表3 12 0 0 6 年宁波市机动车保有量构成 车型 轿车轻型车重型车摩托车 保有量o y 辆1 2 1 31 5 43 86 8 7 宁波市的机动车保有量分车型比例呈现如下特点：轿车增长迅速；与我国其他城市 相比，柴油轿车占一定比例，且这一比例有可能进一步提高：随着其他车型汽车保有量 的增加，摩托车在宁波市机动车中所占的比例将越来越低。 3 3 宁波市机动车相关污染分析 根据宁波市环境监测站提供的数据，从整体上看，宁波市n 0 2 日均浓度值大部分都 保持在国标二级限值范围内，从年均浓度水平分析，宁波市区n 0 2 年均浓度在1 9 9 6 2 0 0 1 年间基本保持稳定，2 0 0 2 2 0 0 6 年浓度明显升高，2 0 0 5 年以后虽有所下降，但仍保持较 高水平【1 训。 随着无铅汽油政策的实施，越来越多的使用无铅汽油的国家和城市发现，环境空气 中的铅含量降低了，但是烯烃、芳香烃、多环芳烃等有毒有机物的浓度水平明显增高了。 通过对宁波市交通干线环境空气进行监测分析，全年在交通干线两侧共检出8 3 种挥发 1 1 第三奎宁波市城市交通环境现状分析 性有机物( v o c s ) 【2 0 1 。包括：苯系物3 1 种，占2 5 9 ；烯烃1 4 种，占2 7 3 ：烷烃 2 5 种，占1 7 5 。其中苯( b ) 、甲苯( t ) 、乙苯( e ) 、二甲苯( x ) 、苯乙烯，氯苯、 四氯乙烯等均属美国e p a 规定的优先控制的有毒污染物，它们的检出率在7 5 - 1 0 0 之间。 地面臭氧是覆盖许多城市地区的光化学烟雾的主要成分。它的污染在我国的许多城 市中成为普遍现象，根据宁波市环境监测站提供的数据，臭氧污染在近三年急剧恶化， 国家标准的i 级比例由8 7 降低到6 2 ，i i 级和超标比例分别增加了9 和1 6 涨幅分 别为1 0 0 和3 0 0 。由此可见，宁波市臭氧二次污染的问题已相当严重。空气中n 0 2 和v o c s 是臭氧生成的前体物，近年来由于机动车数量的不断增加，h c 和n o x 排放量 增加，而且宁波市的日照条件好，这些都有利于臭氧的产生。 3 4 宁波市交通流量调查 宁波作为一个现代化城市，随着国民经济收入的增长，汽车的拥有量呈直线上升趋 势，然而汽车的增加也相应带来