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北理工实验还原机动车尾气污染真相
来源:中国环境报 作者:史小静 发表时间:2017-01-08 21:44:43
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“有人说汽油车排放能净化空气,对雾霾形成影响不大。甚至有人认为,汽车尾气比雾霾空气还干净。这些说法都是不正确的,有误导性。”北京理工大学汽车动力性及排放测试国家专业实验室主任葛蕴珊说。葛蕴珊表示,视频中的测试结果有一定合理成分,但测试过程和结果分析等方面还不尽科学,需要全面、科学、客观地看待汽油车污染问题。

4个便携式测量仪在同一外环境下显示出4个不同结果。


实验在“恒温恒湿称重箱”中进行滤膜称重法测量。


本报记者史小静1月5日北京报道 近日,有关机动车污染的舆论很热,起因是网上一个广为流传的关于汽车尾气测试的实验视频。机动车比空气更干净?网友的实验测试是否可信?今日,在北京理工大学车辆实验楼现场做的“汽车尾气污染真相解释”实验,还原了机动车尾气污染真相。


■测量工具有差别:便携式测量仪不能超范围使用


“有人说汽油车排放能净化空气,对雾霾形成影响不大。甚至有人认为,汽车尾气比雾霾空气还干净。这些说法都是不正确的,有误导性。”北京理工大学汽车动力性及排放测试国家专业实验室主任葛蕴珊说。


葛蕴珊表示,视频中的测试结果有一定合理成分,但测试过程和结果分析等方面还不尽科学,需要全面、科学、客观地看待汽油车污染问题。


同一空间,同一水平面,一字排开的4个便携式测量仪显示的PM2.5数值分别是232、207、189、216微克/立方米,完全不同。这其中,包括网络上测试机动车尾气的同款便携测量仪。


“这些设备存在一定范围内的误差,它们可以做定性的测量,而要对机动车进行严格的定量测量,还应该用更严谨的测量方法。” 北京理工大学汽车动力性及排放测试国家专业实验室博士王欣介绍。


据了解,PM的粒径非常小,对测试仪器有严格要求,例如仪器设备的测试能力及标定,一定的稀释比例使PM稳定,准确的分级来确定PM的大小范围如PM10、PM2.5等。这些问题是市场上绝大多数便携式PM仪器所不具备的。


便携式的PM2.5分析仪多采用光学原理,其所测量的PM2.5不是通常的固体颗粒,而是液态和固态颗粒物的总量,测量精度差,且受温度影响较大。颗粒物排放应该经稀释降温处理后再进行测量,用测大气环境颗粒物的仪器直接去测高温排放,误差很大。


仔细翻看网络上测试机动车尾气的同款便携测量仪的使用说明,其使用温度范围为0~50摄氏度,湿度范围为0~90%RH。注意事项中也明确指出,“请置于空气对流缓慢区域,防止强气流直吹干扰检测结果。”同时,还特别注明了避免与酒精、一氧化碳、二氧化硫等气体接触,否则将导致测量误差,而机动车尾气中恰恰含有一氧化碳。


王欣解释:“仪器明确规定了使用温度和湿度,特别是湿度范围在90%以下、没有流速的场景。但发动机的尾气湿度非常大,流速又非常高。所以这个仪器不适合测机动车的尾气。”


“这并不是说仪器不好。”他说,“任何一个设备都有测量的合适场景,不论是从测量的结果上还是测量的精度上,用它来判定机动车脏还是大气脏,可能超出了这个设备的合理使用范围。”


利用低压电荷冲压器系统测量气溶胶颗粒数量。


污染程度直观反映在滤纸上,右边变黑的滤纸的PM浓度接近5000微克/立方米。
本报记者史小静摄


■冷启动、怠速、2500转高怠速下均“爆表”,视频中的低值源于水汽堵塞采样管路


除了测量设备、方法上存在的问题,网络视频中汽车尾气的PM2.5比空气中的数值还低的测量数值是否真实呢?此次试验也现场对一辆汽油车使用同款测试仪进行测量分析。


在实验室,工作人员首先测量本底大气环境作为参考数值,显示PM10为299微克/立方米,PM2.5为233微克/立方米。


在汽车冷启动时,是汽车工况最差的时候,测试仪显示PM10和PM2.5均为999微克/立方米。


待汽车处于怠速状态下,工作人员再次测量大气环境,测得PM10为404微克/立方米,PM2.5为321微克/立方米。随后,将测量仪器放置尾气排放口,可看到显示屏上的数字迅速爆表,PM10和PM2.5均显示999微克/立方米。此时湿度也迅速增加,已经超过仪器使用规定的90%上限,达到97%。在测量仪器的铝制表面,清晰可见一层小水珠。


最后,在2500转高怠速下测量,大气环境中PM10为276微克/立方米,PM2.5为236微克/立方米。将仪器放置尾气排气口,同样出现迅速爆表情况,PM10和PM2.5均显示999微克/立方米,湿度达到94%。而就在此刻,显示数值在爆表后开始不断下降,出现了与网上实验视频一致的结果。


“这是因为水汽进入了采样管路中,阻隔了气体的进入,导致测量数字停滞。” 王欣边解释边将测量仪器移开,再次放回去,数值再次回升了。静置一分钟后,测试仪器采样管路被全部堵死,仪器显示PM10、PM2.5均为0。


■国六标准提出PN限值,仅有PM2.5质量浓度不能全面反映排放水平


除了还原网络视频中对颗粒物质量浓度的测量,“汽车尾气污染真相解释”实验还对颗粒物数量(PN)进行了专业测量。


实验组利用ELPI(低压电荷冲压器)系统测量了气溶胶颗粒数量。结果显示,本底大气环境的峰值是7000~8000个粒子/立方厘米,靠近冷启动后的机动车尾气排污口后,数值上升到14万~16万个粒子/立方厘米。


据了解,在重污染天气下,空气中的细颗粒物数量大体在105个粒子/立方厘米以下,而汽油车排放的颗粒物数量一般在106个粒子/立方厘米以上。空气中的细颗粒物被吸入发动机后,部分有机物成分会被燃烧掉,不能燃烧的成分会被破碎成粒径更小的颗粒物,颗粒物吸附的水分经过高温气化被分离出来。汽油车排放的粒径更小的颗粒物,对健康的直接危害更大,而且这些粒径的细小颗粒物在空气中经过一系列物理化学反应会吸附水分和其他污染物,变成大气中的PM2.5颗粒物,加重雾霾污染。因此,刚刚颁布的国六排放标准对轻型汽柴油车均提出了颗粒物质量和数量(PN)的限值要求。而视频中仅仅测试PM的质量浓度,不能全面反映汽油车的颗粒物排放水平。


延伸阅读


长期实验表明


汽车排放颗粒物浓度大于外环境


“最黑的这个滤纸PM的浓度已经接近5000微克/立方米。最浅色的这个也达到500微克/立方米。”王欣双手插入被称为“恒温恒湿称重箱”的测量箱中介绍,此次实验采用的机动车尾气测量方法要保持平衡温度湿度、除静电等步骤,要反复测量3~5次,取平均值,再得出排放了多少微克颗粒。


中国环境科学研究院大气环境研究所研究员胡京南介绍,利用同样的滤膜称重法,中国环科院曾在实验室对7辆国四~国五阶段的汽油车进行尾气颗粒物排放的采样和分析,在标准规范的全球统一轻型车驾驶工况(WLTC工况)下,这些车的颗粒物质量浓度为400~6000微克/立方米之间;NOx排放因子的质量浓度在25000~55000微克/立方米之间;THC排放因子的质量浓度在25000~86000微克/立方米之间。


“我们长期以来的研究结果是汽油车排放的颗粒物肯定比大气环境的颗粒物浓度高。北京最严重的雾霾天,PM2.5数值在500微克/立方米,我们最好的车,按照相同的数值计算,也要在2000~3000微克/立方米。”葛蕴珊介绍,汽油车分两类,进气道喷射的,测算结果是每公里排出300~2000微克/立方米左右,缸内直喷的一般为每公里排出5000~6000微克/立方米。


除了测量设备以及测量方法的不同,此次网络视频中对机动车尾气的测算也只是机动车尾气排放的一部分。有关专家介绍,汽油车的污染排放有4个途径,包括排气管、加油、蒸发、曲轴箱。排放的主要污染物包括一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOX)、碳氢化合物(HC)、细颗粒物(PM)。HC主要通过蒸发和加油过程排放,因此新颁布的国六排放标准对蒸发排放和加油过程排放提出严格控制要求。


另外,汽油车冷启动,特别是冬季低温冷启动时的污染物排放量很高。另外,汽车在行驶过程中的轮胎磨损和道路扬尘排放,都是大气中PM2.5的来源。流传视频中只测试了汽油车在高低怠速空载工况下排气管的一次颗粒物浓度,不能全面反映汽油车的污染排放情况

【责任编辑:贤柔】

标签:北京理工大学 实验 机动车尾气污染真相

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