1、城市机动车尾气污染排放开题报告 一、立论依据 随着社会的进步，经济的开展，全球机动车数量持续增加,机动车尾气造成的环境污染日益严重。在国内外许多大城市中，机动车尾气污染排放分担率相当高。以CO为例，1983年英国汽车尾气CO排放率占85%，1967年芝加哥为94%，1970年洛杉矶为98%，1965年纽约占96%1，美国2023年汽车尾气污染排放率占总排放的66%，上海市在2023年机动车排放的CO就占到了总排放的64%2，广州市2023年CO占88.8%，北京市2023年占62%2。机动车尾气中另外两种主要污染物NOx、HC的排放在总排放量中的分担率也非常高，如NOx，东京市在1975年汽车
2、尾气排放分担率占到了80%1。 近年来，随着经济的迅速开展以及机动车保有量的持续增长，机动车排放所造成的污染也日益成为人们所关注的焦点39。自九十年代以来本市加强了在用车尾气排放检测、普及使用无铅汽油、提前执行轻型车新车排放标准等一系列机动车污染控制措施，较为有效地控制了中心城区的环境空气质量继续恶化的势头，但郊区环境空气质量受机动车污染排放影响日益突出。2023年全市NOx年均浓度0.056毫克/立方米，比2023年上升了10%；城区和郊县NOx年均浓度为0.20230毫克/立方米和0.032毫克/立方米，分别比2023年上升了23%和39%，见表110。 表1.20232023年上海市NO
3、x年日平均浓度变化 年份全市城区郊县 浓度 (微克/立方米)相对浓度 (%)浓度 (微克/立方米)相对浓度 (%)浓度 (微克/立方米)相对浓度 (%) 2023511007310023100 20235911610514428122 202356112023021332139 根据国外机动车开展经验可知，当人均国内生产总值到达3000美元以上时，轿车将成为机动车保有量增长的主要方向。作为国际大都市的上海，汽车工业的开展不仅预示和带动本市经济的腾飞，同时，人民生活水平的提高也急迫期待现代化便捷交通方式的到来和家庭汽车的普及，机动车在今后相当长时间内将保持快速增长的速度。根据市交通所预测，到20
4、23年本市机动车保有量将到达200350万辆，是2023年的35倍，可以预见如果不采取措施加以控制，本市大气环境势必进一步恶化。 目前，国内外对于机动车污染控制的研究，主要集中于两个方面，一是机动车排放因子的研究；二是机动车污染治理和控制对策的探讨。排放因子是反映机动车排放状况的最根本的参数，也是确定机动车污染物排放总量及其环境影响的重要依据。目前用来计算机动车排放因子的模式主要有美国加州空气资源局的EMFAC模式，欧洲共同体的COPERT模式，美国EPA的MOBILE系列模式。其中，MOBILE汽车源排放因子系列模型是美国环保局开发的计算车队排放水平的程序11。在该模型中，综合考虑了汽车的使
5、用年限、行驶里程、新车排放因子、劣化系数、行驶速度、气温、I/M检查/维护制度以及车用油料特性等因素对排放的影响12。国内外对于该模式已有广泛的应用。墨西哥采用美国EPA的Mobile5a根本结构模式，用来计算5个特定区域中8种车型的排放因子。根据气温、平均车速、汽车操作模式，燃料挥发和里程自然增长率条件估计1973年到2023年的排放因子13。此模型在加拿大的多伦多地区14、泰国曼谷等也有所应用。MOBILE模式在国内的小范围内也得到了一定的应用。北京清华大学郝吉明、傅立新等于2023年曾结合北京市实际情况对MOBILE5进行修正，并将之应用于北京市机动车尾气排放的研究中；祝昌健等应用MOB
6、ILE5模式对广州市机动车尾气排放系数及污染趋势进行了探讨15；李修刚等将MOBILE5模式用于南京市，将给出的南京市现状排放因子直接应用于南京市及附近城市的环境影响评价16。 将MOBILE5模式结合上海实际情况进行外乡化已经有人做过尝试，但是由于根底数据严重缺乏，因此对于此模式的修正尚不能进行检验。主要的方法仍是采用美国FTP的测试数据，将上海市机动车目前的排放水平类比于美国70年代，计算得到不同车型的排放因子。 在污染物的扩散方面，目前一般沿用有限源高斯扩散模型，即根据线源的长度、高度、强度、距离、风速、风向和相应扩散参数计算空间任一点的污染物浓度17。但目前这方面的研究较少考虑城市空间
7、的特殊性，即对城市各类人为设施，包括绿化、建筑等对扩散的影响考虑较少。 对于线源排放污染物的扩散研究，国外主要的模式有CALINE、BLPBouyantLineandPointSourceModel、CDM2(ClimatologicalDispersionModel)、ISC3(IndustrialSourceComplexModel)、RAM(Gaussian-PlumeMultipleSourceAirQualityAlgorithm)。以上模型均由美国环保局USEPA开发。其中，CALINE为稳态高斯扩散模型，用于确定高速公路下风向的空气污染浓度，要求地形相对不太复杂。BLP为高斯烟流
8、扩散模型，用于处理炼铝工厂以及其它的工业污染源的单一建模问题，要求其烟流上升和下降是主要由固定线源所影响的。CDM2为气候稳态高斯烟流模型，用于确定城市区域平地下风向的长期每季或每年的污染物的算术平均浓度。ISC3是一个稳态高斯烟流模型，可用于评价来自与工业带相关的许多污染源的污染物的浓度。这个模型涉及到了以下因素：粒子的下沉和干沉降、风向、点面线及立体污染源、烟流的上升为距离的函数、点源的别离以及有限的地形调整功能。ISC3可以有长期和短期两种模式可供选取。RAM是高斯烟流多源空气质量算法，是一个稳态高斯烟流模型，用于估算相对稳定的污染物浓度，平均从一小时到一天、从点源到面源、在乡村或者城市
9、的沉降，其地形条件可以假设。 我国目前汽车污染仅相当于国外70年代中期水平，现有汽车90%以上是国产车，由于排放控制技术落后，在同样运行工况下，国产车较兴旺国家同类产品排放量高几倍甚至几十倍，加上交通管理手段落后，在用车检查维修制度不完善，城市交通道路拥挤和市内居民集中，大量车况恶劣的车辆继续行驶，更加剧了污染物的排放。国产车平均日排污量为0.60.9kg18。本论文旨在借助GIS环境，根据城市路网、交通流量、车型比例等信息，采用经过修正的MOBILE模型，计算不同车型机动车的排放因子，从而确定每条路段不同污染物的排放量。由于机动车流量和排放因子是计算道路机动车污染物排放源强的关键参数1921
10、，本论文将通过抽样调查和MOBILE模型修正得到了这两个量。在确定道路线源排放源强的根底上，利用CALINE3有限长线源扩散模式，建立上海市城区多线源污染扩散模式，以此来分析道路污染物扩散状况，并在GIS图形上进行显示，最终完成上海市交通线源污染管理信息系统。此系统可为政府有关部门制定道路交通污染管理制度、合理制定城市规划和建设管理决策提供理论依据。 参考文献 1上海市大气污染防治对策研究P1 2上海市环境科学院?世界银行上海城市交通项目：减少上海城市车辆排污危害的战略?2023.9 3陈长虹等，上海市机动车排污状况与污染控制战略，2023，161：28 4赫崇衡等，汽车排气污染及治理现状和动
11、向，上海环境科学，2023，158：1113 5彭宝成等，汽车尾气对动物的生物效应研究，上海环境科学，2023，142：1417 6王培洁,上海市汽车排气污染管理的现状与对策,上海环境科学，2023，137：78 7陈长虹等，城郊道路污染个例分析，上海环境科学，2023，129：1317 8陈长虹等，城郊道路交通带状多线源污染扩散模式研究，上海环境科学，2023，1211：710 9王素云等，上海市汽车排气污染在大气中的分担率，上海环境科学，2023，911：2729 10上海市机车污染综合防治领导小组办公室，?上海市机动车污染综合防治规划及规划纲要?，2023，3 11傅立新等，MOBILE
12、汽车源排放因子计算模式研究，环境科学学报，2023174：474 12傅立新等，北京市机动车污染物排放特征，环境科学，2023213：68 13WesternGovernorsAssociationDenver,ColoradoandBinationalAdvisoryCommittee.Mobiel5-MexicoDocumentationandUsersGuide.Nov.20,2023 14R.MclarenandD.L.Singleton.AnalysisofMotorVehicleSourcesandTheirContributiontoAmbientHydrocarbonDistr
13、ibutionsatUrbanSitesinTORONTODuringtheSouthernOntarioOxidantsStudy.AtmosphereEnvironment,30(12),2023 15祝昌健，广州市机动车尾气排放系数及污染趋势探讨，中国环境科学，2023173：216 16李修刚等，用于城市交通规划的机动车污染物现状排放因子研究，交通运输工程学报，202314：87 17A.K.LuharandR.S.Patil.1989.Ageneralfinitelinesourcemodelforvehicularpollutionprediction.AtmosphericEnv
14、ironment,23:555-562 18贾艳杰，我国大城市汽车废气污染问题及其治理对策人文地理2023123：48 19EPA,UsersGuidetoMOBILE5(MobileSourceEmissionFactoryModel)，May2023 20EgglestonHS,GorienN.JourmardR,etal.CORINAIRworkinggrouponemissionfactorsforcalculatingemissionsfromroadtrafficR.Methodologyandemissionfactors.ReportVol.1,No.EVR12260EN,Lu
15、xembourg,1989. 21pilationofairpollutantemissionfactorsR.USEnvironmentProtectionAgency.AP-42,NC,USA.1985.50-83 二、研究方案 1、研究目标、研究内容和拟解决的关键问题 研究目标：研究上海市机动车尾气排放造成的道路线源源强，以及机动车污染物在中心城区街道峡谷中的扩散效应，并在GIS系统上进行显示，完成自主开发的上海市交通线源污染管理信息系统。 研究内容：1上海市主要道路机动车尾气排放源强； 2机动车尾气在街道峡谷中的扩散效应； 3交通污染在GIS平台上的实现。 关键问题：1机动车大气污染排放源强计算模型； 2上海市道路机动车尾气在峡谷中的扩散模拟； 3地理信息系统与交通大气污染模型整体集成的方法和途径。 2、拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 研究方法：根底数据调研、模型修
