城市机动车排放污染管控整体解决方案

倪初宁

城市机动车排放污染管控整体解决方案

倪初宁

2015年12月8日，北京首次启动空气重污染红色预警，环保部已确认北京的PM2.5污染来源主要是机动车尾气排放，我国许多城市和北京一样，一旦出现静稳气象条件便会发生严重雾霾，这说明我国许多城市已用尽了环境容量，解决城市机动车排放污染问题已刻不容缓。

1 城市机动车排放污染的因素分析

导致城市机动车排放污染严重的因素很多，但最突出的是以下5大因素。

1.1 私家车短途行驶，城市交通拥堵严重

国外私家车主要用于郊区到市区、城市之间、旅行等长途行驶，而我国私家车则主要用于上下班、接送孩子、购物等短途行驶。在日本东京，90%以上的人外出都以轨道交通为主，只有不到6%的人以开车为主；而在北京，34%的人外出以开车为主，开车距离在5 km以内的要占44%，在2 km以内的要占12%，在1 km以内的要占7%，由于80%的机动车尾气排放污染发生在车辆冷起动后几分钟内，因此机动车短途行驶要比长途行驶带来的机动车尾气排放污染高出许多倍。另外，短途行驶还会导致交通拥堵，城市交通拥堵主要发生在早晚上下班高峰时段，北京交通拥堵严重时车速只有5 km/h，该车速下机动车的油耗和尾气排放污染要比正常行驶时高出约5倍，因此，在我国仅仅因为短途行驶和交通拥堵，一辆私家车的尾气排放污染就相当于国外5辆私家车的尾气排放污染。

1.2 柴油车排放污染问题

我国柴油车占机动车总量的17%，但其尾气排放污染则要远远超出汽油车的尾气排放污染，其中的氮氧化物排放量占机动车氮氧化物排放总量的70%，一次性颗粒物的排放量占机动车一次性颗粒物排放总量的99%。另外，柴油车尾气排放的毒性也远比汽油车大的多，多环芳烃是汽油车尾气排放中的致癌物，而柴油车尾气排放的一硝基多环芳烃则是多环芳烃的升级版，其致癌性要比多环芳烃高出一个量级。

2013年10月27日，《北京青年报》上一篇《重卡深夜进京，排污相当于几百万辆轿车》的报道引起大家的广泛关注。北京每天有数万辆外埠柴油货车深夜进京，北京每天PM2.5颗粒物污染高峰值都在夜间零时左右，按照环保部现行标准，进京柴油车必须达到国3标准，但北京环保部门检查发现，90%的进京柴油货车根本达不到国3标准，都是由国1、国2柴油车冒充的。国3柴油车与国1、国2柴油车有着本质上的区别，那就是其发动机燃油供给系统从机械式喷油变为电控喷油，一辆国1柴油车的排放要相当于500辆国4柴油车的排放，至少相当于100多辆汽油车的排放，因此几万辆柴油车夜间进城就相当于几百万乘用车晚上在街上跑。另外，北京每天还有20多万辆柴油车过境，柴油车的排放污染程度可想而知。另外，柴油货车使用劣质柴油和工况普遍较差也是造成柴油车排放污染严重的重要因素，因柴油货车的油耗普遍较高，车主往往为了降低使用成本而选用劣质柴油。

1.3 出租车污染问题

在我国，每个的城市出租车占在用机动车总量的1%～2%，虽然数量不是很多，但其排放污染物总量却比占机动车总量80%私家车的排放污染物总量高出几倍，为什么出租车的排放污染如此严重呢？笔者分析认为其主要原因有以下几个方面。

（1）出租车排放基本处于失控状态。众所周知，控制机动车尾气排放的部件主要是三元催化转化器，但三元催化转化器是有使用寿命的，国3、国4机动车的三元催化转化器有效期限为8万km～10万km，而出租车每年少则行驶10多万km，多则行驶20万km～30万km，因此出租车三元催化转化器均处于超期使用状态，少的超期2倍～3倍，多的则超期8倍～9倍，表1所列为四川省机动车尾气净化工程技术研究中心提供的不同行驶里程在用机动车PM2.5排放测定结果，可见三元催化转化器超期使用对PM2.5排放的影响巨大，出租车排放污染严重程度也就可想而知了。

表1 不同行驶里程在用机动车PM2.5排放测定结果

（2）出租车大量非法改装成燃气机动车。除北京等少数城市外，我国大部分城市出租车为了降低运营成本，都被非法改装成燃气机动车。由于燃气燃料与三元催化净化系统不匹配，从而造成出租车的氮氧化物排放严重超标，正常情况下，汽油燃料机动车氮氧化物排放的检测值一般为10×10-6～50×10-6，而燃气燃料机动车氮氧化物排放的检测值都为3 000×10-6～5 000×10-6，是正常使用汽油机动车的几百倍，从而造成严重污染。

（3）出租车每天路上行驶时间长。北京曾对私家车每天路上行驶时间作过统计，私家车每天路上平均行驶时间为45 min，而出租车每天路上行驶时间少则10 h，多则24 h两班倒，因此，从路上行驶时间上看，一辆出租车每天排放的污染相当于10几辆甚至20几辆私家车的排放污染。

综合以上因素，只要粗略估算一下，一辆出租车的排放污染至少相当于1 000多辆排放正常机动车的污染，由此可见，每一辆出租车就是一个严重的污染源，要想控制机动车排放污染首先就要控制出租车的排放污染。以北京为例，目前机动车总量约为560万辆，出租车约为6万辆，这样出租车带来的排放污染就相当于6 000万辆排放正常私家车的排放污染，由此可见，解决了出租车排放污染问题就相当于减少了6 000万辆机动车的排放污染。

1.4 在用车三元催化转化器超期使用问题

世界发达国家控制机动车尾气排放污染最重要的措施之一是定期更换三元催化转化器。三元催化转化器是控制汽油车氮氧化物排放的关键部件。机动车尾气排放污染主要来自在用车排放的氮氧化物，氮氧化物在空气中会转化为PM2.5颗粒物，成为空气中危害最大的污染物，三元催化转化器的工作状况往往直接决定了机动车的排放状况。当三元催化转化器工作良好时，机动车处于正常排放状况；当三元催化转化器净化效率下降时，机动车的排放也随之变差；当三元催化转化器部分失效时，机动车的排放开始恶化；当三元催化转化器完全失效时机动车排放会严重超标，污染环境。

但三元催化转化器是有使用寿命的，而且使用寿命的长短取决于其使用的环境，在世界发达国家好的燃油、路况使用环境下，欧3排放标准以上机动车三元催化转化器的有效期限为16万km。我国制订的标准中，国3排放标准的机动车，其三元催化转化器的有效期限为8万km，国4排放标准的机动车，其三元催化转化器的有效期限为10万km，但目前在我国燃油和路况等使用环境下，许多机动车三元催化转化器的使用寿命只有4万km～5万km。三元催化转化器超过有效期限后，大部分会因为高温失活等原因处于净化效率下降、部分失效和完全失效状况，从而使机动车尾气排放变差、恶化，甚至不受控制，造成严重的环境污染。三元催化转化器超期使用对机动车尾气排放污染有多大影响呢？采用稳态工况检测，正常机动车氮氧化物排放一般为10×10-6～50×10-6，三元催化转化器超期的机动车氮氧化物排放一般位1 000×10-6～5 000×10-6，也就是说，三元催化转化器超期失效机动车排放的氮氧化物浓度相当于几十辆甚至上百辆排放正常的机动车。

世界发达国家对于到期的三元催化转化器均采用定期更换的方法解决，避免由于三元催化转化器超期失效导致机动车尾气排放对环境造成的污染，而我国，由于缺乏环保意识，加上更换三元催化转化器的成本高，大多车主不愿意定期更换三元催化转化器，又由于我国缺少强制定期更换三元催化转化器的制度，致使我国大批在用车三元催化转化器超期使用，再加上我国道路拥堵和燃油品质差等原因，这部分机动车基本处于排放恶化和严重污染状况。

截至2016年底，全国机动车保有量达2.9亿辆，其中汽车1.92亿辆。其中汽油车占83.5%约2.42亿辆，保守计算，三元催化转化器超期的机动车要占到在用车的60%左右，约为1.45亿辆。更为可怕的是，自从2009年月我国机动车产销达到1 000万辆以上后，意味着我国未来几年三元催化转化器超期的机动车要以每年1 000多万辆的速度增长。这个问题如果不解决，我国城市机动车污染形势会越来越严峻。

1.5 在用车排放控制系统失控问题

在我国目前燃油、路况使用环境下，机动车行驶一段里程后，其排放控制系统的工作状况会逐步恶化，尾气排放污染会逐步增加。例如，机动车行驶4.8万km后，其PM2.5的排放会比5 000 km时增加1.92倍，机动车行驶12万km后，其PM2.5的排放会比5 000 km时增加4.43倍，因此如果不对机动车排放控制系统进行检查维护，便会导致机动车尾气排放污染失控。

世界发达国家对机动车排放控制系统的检查维护是通过在机动车上安装OBD车载诊断系统实现的，OBD可以对机动车排放控制系统的工作状况和尾气排放状况实时监测，一旦发现排放控制系统工作不正常或尾气排放超标则立即报警，机动车必须马上进行维护修理，从而避免了尾气排放污染失控。

我国在2008年8月1日推行国3排放标准时，国3排放标准中便明确规定国3排放的机动车必须安装OBD车载诊断系统，但是我国机动车生产企业除了在北京销售的机动车安装了OBD外，在其他地区销售的机动车则没有全部安装OBD车载诊断系统，即使是安装了OBD车载诊断系统的机动车也起不到监测的作用，尾气排放超标几十倍也不报警，从而造成我国机动车尾气排放污染全面失控，导致现如今城市机动车尾气排放污染严峻的局面。

2 城市机动车尾气排放污染的管控措施

城市机动车尾气排放污染的根本原因是政府职能部门未能采取有针对性的措施管控机动车尾气排放，如果对前述5大因素实行有效而系统的管控措施，就能将城市机动车尾气排放污染减少90%以上。

2.1 在早晚上下班高峰时间实行单双号限行

私家车用途最多的是上下班，道路拥堵最主要原因也是因为上下班高峰，控制在用机动车污染最直接的方法是减少短途使用，减少道路拥堵。这项措施一旦实行，可以大幅度减少用于上下班短途行驶私家车，大幅降低短途行驶带来的尾气污染，可以大幅度缓解上下班高峰交通拥堵，大幅降低因交通拥堵带来的尾气污染。

2.2 在进城的柴油车油箱内强制添加催化清洁剂

对于柴油车而言，无论是机械喷油发动机，还是使用劣质柴油，还是发动机工况差，其带来的最大污染问题都是柴油的燃烧效率低，从而导致颗粒物排放高，催化清洁剂可以大幅提高柴油的燃烧效率，加入油箱后可以在很短时间内将柴油车颗粒物排放减少50%～80%，清洁尾气。此项措施实行将大大减少进城柴油车的污染，改善城市环境。

2.3 用电动出租车全部取代燃料出租车

每一辆出租车就是一个严重污染源，用电动出租车每取代一辆燃料出租车就相当于减少了1 000辆排放正常私家车的污染。政府可以先采取中心城区对燃料出租车限行的管控措施促进出租车公司对燃料出租车的更新换代。这一措施一旦实行可从根本上改变我国城市机动车排放污染现状。

2.4 建立“城市在用机动车排放污染管控体系”

解决在用机动车三元催化转化器超期问题和排放控制系统失控问题最根本的措施，是建立“城市在用机动车排放污染管控体系”，这一管控体系由政府职能部门、机动车排放管控互联网站、维修企业成立的检查维护（M）站、检测机构成立的检测（I）站构成，采用互联网+法规+检查维护+环保检测模式运行，通过政府职能部门制订城市在用机动车排放管控法规，通过机动车排放管控互联网站为每一辆在用机动车建立技术档案，并根据检测数据对其排放状况进行评估和诊断，由检查维护（M）站定期检查在用机动车排放控制系统的工作状况，对排放正常车辆定期维护，对排放不正常车辆治理维修，对行驶里程超过10万km的在用机动车强制更换三元催化转化器，年检时对不按规定检查维护的在用机动车收取排污费，对于不按要求更换三元催化转化器的机动车不予年检，强行淘汰报废，实现对在用机动车从新车上路到报废，全过程排放污染的管控，使其长期保持良好的技术状况，使排放长期达到或接近原车要求的水平，从根本上有效控制城市在用机动车排放污染。

2017-04-06）