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我国移动源污染防治历程回顾与展望

2023-02-04谷雪景尹航纪亮王军方谢琼丁焰

中国环保产业 2023年11期
关键词:机动车污染标准

谷雪景,尹航,纪亮,王军方,谢琼,丁焰,2*

(1.中国环境科学研究院国家环境保护机动车污染控制与模拟重点实验室,北京 100012;2.中国环境保护产业协会机动车船污染防治专业委员会,北京 100045)

移动源包括汽车、摩托车、三轮汽车、非道路移动机械(工程机械、农业机械、园林机械、机场地勤设备、发电机组等)、船舶、铁路机车、飞机等,不仅与百姓生活息息相关,更是在国民经济发展中发挥了重要作用。以汽车为例,近20年来我国汽车工业取得了迅速发展。根据中国汽车工业协会的统计结果,2022年我国汽车产销量分别为2702.1 万辆和2686.4 万辆,同比增长3.4%和2.1%,产销总量连续14年稳居全球第一。根据公安部统计,2022年我国机动车保有量达4.17 亿辆,其中汽车3.19 亿辆。

移动源在为人民群众带来便利的同时,也不可避免地带来了环境污染问题。根据第二次全国污染源普查发布的数据,2017年移动源排放的氮氧化物、挥发性有机物、二氧化硫和颗粒物等四项大气污染物总计1381.1 万吨,占所有污染源的27%。移动源污染防治作为我国环境保护工作的重要组成部分,随着社会经济的发展和生态环境保护事业发展而不断深入,几十年来我国在移动源污染防治领域开展了大量工作并取得了显著成效。本文旨在系统回顾我国移动源污染防治历程的基础上,提出新时期推进移动源污染防治工作的建议。

1 标准先行,移动源污染防治开始起步(1983—1999年)

在移动源污染防治历程中,排放标准的制定和出台对于推进管理制度的发展和完善发挥了重要作用。1983年,我国颁布了第一批汽车排放控制标准及测量方法,正式拉开了我国移动源污染防治工作的序幕。在这一时期,特别是1983—1993年,我国制定并修订了一系列的机动车排放控制标准。从怠速法、自由加速法,到强制装置法,直至工况法标准,全面控制汽油车、柴油车和摩托车的排放污染,这一时期生产的车,通常被称为国一前或国0 车,机动车排放控制标准体系初步建立。

1988年6月1日起实施的我国首部《大气污染防治法》。其中规定:“机动车船向大气排放污染物不得超过规定的排放标准,对超过规定排放标准的机动车船,应当采取治理措施。污染物排放超过国家规定的排放标准的汽车,不得制造、销售或进口。具体监督管理办法由国务院规定”。该法为控制移动源污染排放提供了基本法律依据,各级人民政府的环境保护、公安、交通、铁道、渔业管理部门根据各自的职责,对机动车船污染大气实施监督管理。1990年8月15日,原国家环境保护局等六部门发布的《汽车排气污染监督管理办法》规定了新生产汽车及其发动机产品、在用汽车、进口汽车的排放监督管理以及排放检测管理程序和要求,明确了各政府部门对汽车排气监督管理的职责分工。

在燃油控制方面,由于汽车燃用含铅汽油严重污染大气环境,而且含铅汽油制约三元催化等污染治理技术应用。针对以上问题,1995年8月29日,《大气污染防治法》进行了第一次修正,修正后的《大气污染防治法》规定:“国家鼓励、支持生产和使用高标号的无铅汽油,限制生产和使用含铅汽油。国务院有关主管部门应当制定规划,逐步减少含铅汽油的产量,直至停止含铅汽油的生产和使用”。1998年9月2日,发布了《国务院办公厅关于限期停止生产销售使用车用含铅汽油的通知》,决定在全国范围内限期停止生产、销售和使用车用含铅汽油。自2000年7月1日起,全国所有汽(油)车一律停止使用车用含铅汽油,改用无铅汽油。车用汽油无铅化大大减轻了铅对人体健康的危害,为进一步在我国对汽油车排气采用三元催化技术解决了重大技术障碍。

为了解决各地环保部门在推进机动车污染防治过程中存在的问题,同时引领机动车未来污染防治技术发展方向,1999年5月28日,原国家环境保护总局等部门联合发布的《机动车排放污染防治技术政策》是我国首个系统阐述防治机动车污染工作的技术指导文件。该技术文件明确了汽车排放控制的总体目标:轻型汽车的污染控制技术水平在2000年和2004年前后分别达到相当于欧洲第一、二阶段水平,2010年争取与国际水平接轨;重型汽车与摩托车在2001年和2005年前后分别达到相当于欧洲第一、二阶段水平,2010年前后争取与国际排放水平接轨。

2 源头防控,环境管理体系快速完善(2000—2009年)

2000年4月29日,《大气污染防治法》进行了第一次修订。当时,机动车排气已经成为一些大城市的主要污染源,为加强机动车排气污染控制,修订后的《大气污染防治法》专门设置了第四章“防治机动车船污染”,从机动车制造、在用车使用和维修、燃油质量、监督检查、地方机动车排放标准审批等方面做出了规定。具体规定了超标生产、销售、进口机动车的法律责任,规定了在用机动车必须符合排放标准的要求,进一步明确淘汰含铅汽油。《大气污染防治法》的修订,对于指导和规范机动车船污染,提供了重要的法律依据。

2001年4月16日,原国家环境保护总局等部门联合发布我国轻型汽车和重型柴油车国一排放标准,正式迈出了排放控制要求与国际排放法规接轨的第一步。在这之后,原国家环境保护总局等部门联合发布的《关于限期停止生产销售化油器类轿车和5 座客车的通知》要求,从2001年9月1日起,停止为达不到欧I 标准的轿车和其他5 座客车办理注册登记手续。这是我国首次采用环保法规手段在全国范围内淘汰落后车型,也是我国真正实施相当于欧I 排放标准的标志。

在这之后,我国移动源排放标准进入了快速发展阶段,国家环境保护主管部门制定颁布了汽车、摩托车、非道路移动机械等20 余项排放标准。轻型车标准从国一升级到国四,重型车标准从国一升级到国五,摩托车标准从国一升级到国三,三轮汽车和低速货车标准从无到有。2007年发布了《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国I、III 阶段)》(GB 20891—2007),移动源排放控制的范围从原来的机动车扩展到非道路移动机械。为落实《大气污染防治法》的要求,原国家环境保护总局于2001年2月发布了《地方机动车大气污染物排放标准审批办法》,规定了审查范围、审查原则、审查依据、审查条件和审查程序。根据上述审批办法,国务院批准了北京市、上海市等地方机动车排放标准。移动源排放标准的快速发展,对于提高污染防治水平、促进污染治理技术进步发挥了重要作用。

燃油质量是防治机动车污染的关键。《大气污染防治法》提出,国家鼓励生产和消费使用清洁能源的机动车船。国家鼓励和支持生产、使用优质燃料油,采取措施减少燃料油中有害物质对大气环境的污染。单位和个人应当按照国务院规定的期限,停止生产、进口、销售含铅汽油。随着汽车排放标准的不断加严,对车用燃油品质提出了更高的要求。只有推进更加清洁、优质的燃油,才能有助于应用新的排放控制技术和保障车辆排放耐久性。

在这一时期,移动源环境管理制度逐步完善。《大气污染防治法》强调对机动车排气污染的监督检查,规定了车辆年度检查和日常检查的要求。为了落实《大气污染防治法》的要求,2005年原国家环境保护总局发布《在用机动车排放污染物检测机构技术规范》,从检测机构的基本技术要求、体系管理、检测人员等方面对在用车排放检测进行了进一步规范。另外,开始实施环保检验合格标志管理,新生产机动车按照排放标准阶段,分为机动车绿色环保检验合格标志和黄色环保检验合格标志。2007年我国开展了第一次全国污染源普查工作,将机动车纳入普查范围,首次摸清我国机动车排放底数,对于全面推进移动源污染防治工作提供了重要基础。

3 “车油路”统筹,污染防治局面全面展开(2010—2017年)

随着经济社会的快速发展和人民生活水平的不断提高,各地机动车保有量呈现“井喷式”增长。特别是在2009年,我国首次成为世界汽车产销第一大国。2009年,汽车产销量分别达到1379.1 万辆和1364.5 万辆,同比增长48.3%和46.2%,全国机动车保有量接近1.7 亿辆,同比增长9.3%[1]。移动源带来的环境污染问题日益突出,移动源环境管理过程中存在的问题也逐渐显现。挑战与机遇并存,在这一时期,移动源污染防治工作全面展开。

为了全面摸清机动车污染物排放底数,系统总结机动车污染防治体系和监管制度,2010年原环境保护部组织中国环境科学研究院机动车排污监控中心编写并发布《中国机动车污染防治年报(2010年)》(以下简称《年报》)。《年报》公布了全国机动车保有量及发展趋势,污染物排放量及发展趋势,新生产和在用机动车以及车用燃料的环保管理措施。这是年报的首次发布,在这之后每年都会发布移动源的环境管理统计年报,《年报》提供了非常重要的移动源污染排放统计信息。

2013年,京津冀、长三角、珠三角等重点区域及直辖市、省会城市和计划单列市共74 个城市率先按《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)开展空气质量监测。监测结果表明,74 个城市PM2.5年均浓度为72 微克/立方米,达标城市比例仅为4.1%。更严重的是,2013年1月在京津冀区域连续出现了5次重污染过程,月初最重的一次京津冀区域PM2.5浓度日均值达到460 微克/立方米[2—4]。2014年,原北京市环境保护局发布首次PM2.5来源解析结果,表明机动车排放是本地污染贡献的主要来源之一,占比为31.1%。不仅仅是北京,移动源污染已成为我国大中城市空气污染的重要来源,加强移动源污染治理的紧迫性日益凸显。

2013年9月,国务院出台了《大气污染防治行动计划》(简称“大气十条”),明确要强化移动源污染防治措施。从加强城市交通管理、提升燃油品质、加快淘汰黄标车和老旧车辆、加强机动车环保管理、加快推进低速汽车升级换代、大力推广新能源汽车等方面,加大综合治理力度,减少多污染物排放。“大气十条”的有效实施,对空气质量改善的成效已经显现。通过黄标车及老旧车辆淘汰与油品升级,贡献NOx减排量9%。机动车的减排贡献在城市尤为显著,以北京市为例,2013—2015年共淘汰黄标车122.2 万辆,减排NOx3.47 万吨、PM2.50.26 万吨,这两种污染物的减排量分别占71%和16%[5]。

2015年8月29日《大气污染防治法》进行了第二次修订,从机动车、非道路移动机械和船舶污染防治,以及燃油管理等各个方面,全面构建了移动源治理体系。修订后的《大气污染防治法》按照“车油路”统筹的思路,突出对机动车污染的综合防治和全过程控制;进一步加强了对非道路移动机械和船舶的污染防治力度;针对我国油品质量不高,制约排放标准实施的情况,提出燃油质量标准要与排放标准相互衔接、同步实施[6]。《大气污染防治法》的第二次修订,对于推进以改善大气环境质量为目标的污染防治工作提供了重要的法律保障。

为落实《大气污染防治法》的要求,原环境保护部2016年发布了《关于开展机动车和非道路移动机械环保信息公开工作的公告》,实施机动车和非道路移动机械环保信息公开制度。我国新车环境管理的重心从事前监管向事中、事后监管转移。同年,原环境保护部等部门联合发布了《关于进一步规范排放检验加强机动车环境监督管理工作的通知》,明确不再核发机动车环保标志,实现“环保和安全两检合一”。

在这个时期,我国移动源污染物排放标准取得了卓有成效的进展,排放控制要求不仅与国际先进控制水平接轨,甚至在有些方面实现了世界领跑。我国先后发布了轻型车、非道路移动机械、摩托车、混合动力汽车、船舶发动机等重要排放标准,移动源标准体系更趋完善。与排放标准升级相呼应,我国油品标准升级开始提速,实现了油品标准先于排放标准的重大转变。2017年,车用汽柴油实施了国五标准,硫含量降至10mg/kg,标志着我国车用油品完成了低硫化进程。

4 攻坚克难,减污降碳目标协同推进(2018年至今)

近年来,全国上下对大气污染防治的重视程度达到了前所未有的高度。在2018年5月召开的全国生态环境保护大会上,习近平总书记强调,要把解决突出生态环境问题作为民生优先领域。坚决打赢蓝天保卫战是重中之重,要以空气质量明显改善为刚性要求,还老百姓蓝天白云、繁星闪烁。2018年,成为我国移动源污染防治工作具有里程碑意义的一年。当年4月召开的中央财经委员会第一次会议指出,要打好污染防治攻坚战,要打几场标志性的重大战役,要坚持源头防治,调整运输结构,打好柴油货车污染治理攻坚战。

2018年7月3日,国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,提出要制订柴油货车污染治理攻坚战行动方案,实施清洁柴油车(机)、清洁运输、清洁油品行动。同年9月,国务院办公厅印发《推进运输结构调整三年行动计划(2018—2020年)》,提出要优化全国货物运输结构,提高铁路、水路承担的大宗货物运输量,将京津冀及周边地区打造成为全国运输结构调整示范区。同年12月30日,生态环境部等11 个部门联合印发《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》,各部门分工配合、“车油路”统筹治理的移动源大气环境管理局面初步形成。2018年,先后发布重型柴油车国六排放标准、在用车和在用非道路柴油移动机械排放标准。排放控制要求进一步提高,而且更加注重车辆和机械在实际使用过程中的污染物排放控制。

在上述政策的推动下,各地、各部门共同努力以柴油车(机)为污染减排的“牛鼻子”,协同推进移动源清洁化,交通领域减污降碳取得了阶段性显著进步。运输结构调整取得积极进展。2018—2021年,铁路货运量实现四连增,由37 亿吨增加到48 亿吨,水路货运量由67 亿吨增加到82 亿吨;公路运输比例由76.7%降低到73.9%。车辆和油品清洁化水平提高明显。2021年,全国国五及以上车辆占比提升到49%,比2017年增加了27%。自2019年1月1日起,实现车用柴油、普通柴油、部分船舶用油“三油并轨”。非道路移动源环境管理制度基本建立,移动源科技监管能力明显加强。

但我国移动源污染防治结构性、根源性和趋势性压力总体上没有得到根本性解决,距离2035年美丽中国目标实现还存在差距。以柴油货车为代表的移动源一次排放占比高,其排放的氮氧化物约占全国排放总量的三分之二,挥发性有机物约占全国排放总量的四分之一。2021年11月2日,《中共中央 国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见》印发,要求持续打好柴油货车污染治理攻坚战。深入实施清洁柴油车(机)行动,实施更加严格的车用汽油质量标准,加快大宗货物和中长途货物运输“公转铁”“公转水”。在这之后,生态环境部等15 个部门联合印发《深入打好重污染天气消除、臭氧污染防治和柴油货车污染治理攻坚战行动方案》,提出五项攻坚行动,目标是到2025年,运输结构、车船结构清洁低碳程度明显提高,燃油质量持续改善,机动车船、工程机械及重点区域铁路内燃机车超标冒黑烟现象基本消除,全国柴油货车排放检测合格率超过90%,全国柴油货车氮氧化物排放量下降12%,新能源和国六排放标准货车保有量占比力争超过40%,铁路货运量占比提升0.5 个百分点。

同时,交通领域约占我国主要行业领域二氧化碳排放总量的10%,是全国碳排放控制的重点行业领域。汽车作为减污降碳协同的“排头兵”,生态环境部组织中国环境科学研究院已经启动了下一阶段轻型车、重型车排放标准的研究工作,将制定污染物和温室气体协同的排放标准。2022年6月10日,生态环境部等7 个部门联合发布《减污降碳协同增效实施方案》,从提高铁路和水运在综合运输中的承运比例、推进新能源车船发展、加速老旧车船淘汰等方面明确交通运输领域协同增效措施。

5 40年历程,移动源污染防治成效显著

从1983年至今,我国移动源污染防治工作走过40年发展历程,在法律、法规、政策、标准的引领和约束下,通过各地、各方的通力协作,移动源污染防治取得显著成效。

5.1 环境管理体系逐步健全

随着我国控制移动源排放污染的政策法规逐步发展完善,移动源的环境管理制度体系逐步健全。目前,针对新生产机动车的环保管理,已经实施了新车环保信息公开、环保生产一致性监管、排放召回等管理制度;针对在用车的环保管理,建立了排放检验与维护制度、用车大户管理制度、机动车强制报废制度等,有效支撑移动源全过程监管。

5.2 污染物减排效果显著

在排放标准以及各项政策法规的推动下,移动源大气污染物减排效果显著。以汽车为例,2021年与1999年相比,保有量增加到了20 倍,氮氧化物(NOx)排放量增加了约30%、碳氢化合物的排放量基本持平,如图1所示。

图1 汽车保有量与排放量统计(1999-2021年)

5.3 污染防治技术快速发展

长期以来,通过制定和实施排放标准,加严对大气污染物的排放限值要求,极大地促进了污染防治技术的进步和发展。发动机的污染物排放控制技术主要分为机内控制技术和机外控制技术两大类。以轻型汽油车为例,主要的排气后处理技术包括三元催化器(TWC)和汽油机颗粒捕集器(GPF)。通过对相关数据进行分析,TWC 在汽油车中的搭载率为100%;GPF 作为一项新兴技术,在国五和国六标准的推动下,市场渗透率显著提升,至2022年已有57.05%的轻型汽油车都配备了这一技术,如图2所示。重型柴油车的后处理技术包括选择性催化还原器(SCR)、氨逃逸催化器(ASC)、柴油氧化催化器(DOC)、柴油颗粒捕集器(DPF)等。排放标准的实施,促进了与重型柴油车相关的后处理技术搭载率逐渐提高,国六重型柴油车开始全面综合应用DOC、DPF 和SCR 技术。通过对环保信息公开数据进行分析可知,2022年三者在新生产重型柴油车中的搭载率分别达到98%、97%和100%。与此同时,为了控制SCR 技术带来的NH3排放影响,ASC 技术也在国六车队中广泛应用,搭载率从2019年的92%逐年增长至2022年的98%,如图3所示。

图2 不同后处理技术在新生产轻型汽油车中的搭载率

图3 各单项后处理技术在新生产重型柴油车中的搭载率

6 展望未来,多措并举助力高质量发展

党的二十大报告指出,要加快发展方式绿色转型,加快推动产业结构、能源结构、交通运输结构等调整优化。深入推进环境污染防治,持续深入打好蓝天保卫战,加强污染物协同控制,基本消除重污染天气。积极稳妥推进碳达峰碳中和。新时期,促进移动源相关行业发展方式的绿色转型,应坚持系统思维、多措并举、协同推进。

6.1 加快推进交通运输结构调整优化

我国的能源结构以煤炭为主,煤炭、钢铁、矿石等大宗货物运输量大,而且以公路卡车运输为主,大宗货物清洁运输面临很大压力,与经济发展和环境保护相适应的交通运输结构尚未完善。应继续推进交通运输结构调整,大力发展多式联运,加快推进大宗货物和中长途货物运输“公转铁”“公转水”行动,减少公路运输量。持续提升铁路货运能力,提升铁路货运效能,强化专业运输通道,推进既有普速铁路扩能提质。加快铁路专用线建设,精准补齐工矿企业、港口、物流园区铁路专用线短板。提高铁路和水路货运量。

6.2 加快推进新能源、清洁能源应用

加快新能源车发展,逐步推动公共领域用车电动化。有序推动老旧车辆替换为新能源车辆和非道路移动机械使用新能源清洁能源动力,探索开展中重型电动、燃料电池货车示范应用和商业化运营。发展城市绿色配送体系,加强城市慢行交通系统建设。推进工矿企业新增或更新的作业车辆和机械新能源化。加快老旧农机报废更新力度,推广先进适用的低碳节能农机装备。加快淘汰老旧船舶,推动新能源、清洁能源动力船舶及港口岸电应用。

6.3 深入推进污染综合治理

当前,柴油货车排放量仍居高不下,非道路移动机械减排发力不足,管理成效还需要进一步提升。应以重型货车和非道路移动机械作为重点突破口,深入推进污染综合治理。加强重型货车环保达标监管,有序推进实施汽车排放检验和维护制度。以更严格的排放标准促进机动车超低排放和近零排放技术体系发展。强化非道路移动机械排放监管,重点针对工程机械强化排放测试检验,消除冒黑烟现象。对城区工程机械实现环保编码登记三级联网,加强非道路移动机械排放控制区管控。严格实施船舶发动机排放标准,淘汰高耗能高排放老旧船舶,鼓励具备条件的可采用对发动机升级改造(包括更换)或加装船舶尾气处理装置等方式进行深度治理。

6.4 逐步健全减污降碳法规标准体系

制定移动源温室气体排放标准体系。在轻型车、重型车、非道路移动机械等污染物排放标准中增加温室气体相关指标,统一测试规程、方法和要求,明确污染物和温室气体排放协同控制目标。目前,我国对于燃料消耗量的控制主要通过认证环节进行管理,这与车辆在实际行驶过程中的实际燃料消耗量存在较大差异。建议开展车辆道路行驶、非道路移动机械实际运行条件下能源消耗量监测标准研究,关注实际燃料消耗量控制问题。研究制定移动源温室气体排放核算方法,建立移动源温室气体排放因子库和精细化的温室气体清单,为国家和地方开展移动源温室气体减排提供技术支撑。

6.5 继续提升减污降碳基础能力

完善监测、监管措施,依托移动源环保信息公开、达标监管、检测与维修等制度,探索实施移动源碳排放核查、核算与报告制度。完善“天地车人”一体化监测措施,提升减污降碳协同监测能力。推进数据信息共享和应用,建设重型柴油车和非道路移动机械远程在线监控平台,探索超标识别、定位、取证和执法的数字化监管模式。打通科技信息化监管瓶颈,提高大数据监管效能。

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