重庆市非道路移动源大气污染物排放清单研究

何斌，杨学辉，陶钰休

（重庆交通大学航运与船舶工程学院，重庆 400074）

一、研究背景

非道路移动源主要包括挖掘机等工程机械、拖拉机等农业机械以及飞机、船舶和铁路机车等非陆路交通运输设备[1]。非道路移动源通常以柴油和重油为主要燃料，具有耗油量高和污染物单机排放量大等特点，其排放的HC和NOX等废气对区域空气质量和人的身体健康有较大影响[2-3]。

随着工程基础设施的建设、现代农业机械化的转变、航运与水运物流的迅猛发展，非道路移动源逐渐成为主要的大气污染物来源之一，专家、学者对此的关注和研究也丰富起来。亚洲尺度层面，Kurokawa Junichi等[4]以亚洲的能源消耗为基础数据，最新研究数据得出亚洲2015年NOX的总排放量为4.48×107t，中国排放占比为54.2%，为亚洲NOX排放最大贡献源。全国尺度层面，庞凯莉等[5]结合机械活动水平估算出中国工程机械2015年PM2.5的排放量为5.74×105t，并预测到2025年其排放量将下降7.1%～64.7%，但与道路移动源相比，下降幅度较小，其对大气污染排放的贡献程度将日益显著。区域尺度层面，黄成等[6]建立了长三角区域2014年非道路移动机械大气污染物排放清单，提出提升机械排放标准是降低污染物排放量的有效手段。城市尺度层面，张意等[7]建立了天津市2015年非道路移动源大气污染物排放清单，得出船舶占非道路移动源污染物排放总量的73.7%，非道路移动源在冬季的排放量相比于其他季节较低。重庆市地处国家“一带一路”和“长江经济带”Y字形的节点上，其水、陆、空等非道路移动源活动频繁，排放出大量的污染物，却鲜见有关非道路移动源大气污染物排放的研究。

本研究基于重庆市非道路移动源大气污染物排放管控需求[7]，以2018年为基准年，对重庆市非道路移动源的保有量构成和活动水平等数据进行调研分析，采用生态环境部《非道路移动污染源排放清单编制技术指南（试行）》推荐的清单计算方法[8]，建立重庆市非道路移动源大气污染物排放清单，以期为污染特征识别和污染控制策略研究提供基础性数据。

二、研究方法

（一）研究对象

本研究所涉及对象为以柴油和煤油作为燃料的2018年度重庆市非道路移动源，包括主要的工程机械、农业机械、民航飞机和船舶（重庆市2018年铁路电气化率达97.1%，且余下铁路有部分废弃，在运铁路线较短，只有货运机车且车次较少，忽略内燃机车的排放）。排放清单的污染物种类包括PM10、PM2.5、HC、NOX和CO。

（二）排放清单计算方法

本研究根据获取的各排放源基础数据情况，采用文献[8]中推荐的排放因子法进行各类非道路移动源大气污染物排放清单的计算。

1.工程机械、农业机械排放清单计算

工程机械和农业机械大气污染物的排放清单采用基于机械保有量和机械功率等数据的排放因子法进行计算，计算方法如公式（1）所示。

式中：E为工程机械和农业机械PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的排放量，单位为吨；j、k和n分别代表类别、排放阶段和功率段；P为保有量，单位为台；G为平均额定净功率，单位为千瓦/台；LF为负载因子，无量纲；hr为使用时间，单位为小时；EF为排放因子，单位为克/千瓦时。

2.船舶排放清单计算

船舶大气污染物的排放清单采用基于周转量的排放因子法进行计算，计算方法如公式（2）和公式（3）所示。

式中：E为船舶PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的排放量，单位为吨；Y为燃油消耗量，单位为千克；EF为排放因子，单位为克/千克燃油。

式中：Y为燃油消耗量，单位为千克；ZK为客运周转量，单位为万人公里；Zh为货物周转量，单位为万吨公里；YX为油耗系数，单位为千克/万吨公里。

3.民航飞机排放清单计算

民航飞机大气污染物的排放清单采用飞机着陆与起飞（ landing and take-off，LTO）循环次数的排放因子法进行计算[9]，计算方法如公式（4）所示。

式中：E为民航飞机PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的排放量，单位为吨；CLTO为着陆与起飞循环次数，单位为次；EF为排放因子，单位为千克/LTO。

（三）基础数据的收集

基础数据的来源主要有现场调研、专家咨询和文献调研等方式，具体来源如表1所示。

表1 非道路移动源数据来源方式

三、结果与分析

（一）排放清单结果

重庆市2018年非道路移动源大气污染物排放清单如表2所示，全市非道路移动源大气污染物排放总量达2.46×105t。按污染物类型进行划分，PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的污染物排放总量分别为9.40×103t、8.94×103t、1.99×104t、1.28×105t和8.06×104t。按排放源进行划分，工程机械、农业机械、民航飞机和船舶的污染物排放总量分别为1.07×105t、3.95×104t、4.83×103t和9.52×104t。

表2 重庆市2018年非道路移动源大气污染物排放清单（t）

（二）排放特征分析

各类非道路移动源污染物排放占比如图1所示。工程机械为非道路移动源大气污染物的最大贡献源，占污染物排放总量的43.4%，其排放占比大主要源于其社会保有量大、单机功率大且年使用时间较长所引起。船舶为第二大贡献源，占污染物排放总量的38.6%，其排放占比较大主要是由于重庆处于“长江经济带”Y字形的节点上，具有优越的航运位置，航运业发达，船舶年吞吐量和周转量巨大，频繁的航运活动造成了大量的污染物排放。农业机械为第三大贡献源，占污染物排放总量的16.0%，农业机械的社会保有量大，但单机功率较小，部分机械使用在农作物的栽种、收割有季节性闲置，其年使用时间较短，从而使得其保有量大但污染物排放量相对较少。民航飞机为非道路移动源大气污染物的最小贡献源，占污染物排放总量的2.0%。

图1 各类非道路移动源污染物排放占比

各类非道路移动源污染物排放分担率如图2所示。船舶为PM10和PM2.5的最大贡献源，分别占该类污染物排放总量的45.4%和45.7%。工程机械为HC、NOX和CO的最大贡献源，分别占该类污染物排放总量的47.7%、42.5%和46.5%。民航飞机为PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的最小贡献源，分别占该类污染物排放总量的1.0%、1.0%、2.2%、2.1%和1.9%。

图2 重庆市2018年各类非道路移动源污染物排放分担率

工程机械中，挖掘机和装载机以40.0%的保有量，占各类污染物排放总量的66.9%～70.4%，为污染物主要贡献源，其主要是因为此两类工程机械平均功率大。农业机械中，农产品初加工机械以36.8%的保有量，占各类污染物排放总量的33.6%～34.6%，为污染物最大贡献源，主要是因为此类机械保有量大；排灌机械也具有较大的保有量，但其单机功率相对较小，为农业机械第二大污染物贡献源。综上，机械保有量和单机功率对机械污染物排放量起着重要作用。

四、结论

重庆市2018年非道路移动源大气污染物排放总量达2.46×105t。PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的污染物排放总量分别为9.40×103t、8.94×103t、1.99×104t、1.28×105t和8.06×104t。工程机械、农业机械、船舶和民航飞机的污染物排放总量分别为1.07×105t、3.95×104t、9.52×104t和4.83×103t，由此可知，工程机械为非道路移动源大气污染物排放的最大贡献源。

船舶为PM10和PM2.5的最大贡献源，分别占该类污染物排放总量的45.4%和45.7%；工程机械为HC、NOX和CO的最大贡献源，分别占该类污染物总量的47.7%、42.5%和46.5%。

工程机械中，挖掘机和装载机对各类污染物的排放分担率大致相当，共占工程机械PM10、PM2.5、HC、NOX和CO排放总量的66.9%、67.1%、68.9%、70.4%和68.3%，为污染物前两大贡献源。农业机械中，农产品初加工机械占农业机械PM10、PM2.5、HC、NOX和CO排放总量的34.6%、34.6%、33.6%、33.7%和34.0%，为污染物最大贡献源。机械保有量和单机功率对机械污染物排放量起着重要作用。