环保部我国柴油车颗粒物排放现状与控制对策建议.docx
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环保部我国柴油车颗粒物排放现状与控制对策建议
我国柴油车颗粒物排放现状与
控制对策建议
王燕军
环境保护部机动车排污监控中心
2012年10月18日环境空气质量指标总悬浮颗粒物（TSP）:
100μm以下;颗粒物（PM）:
可吸入颗粒物;
10颗粒物（PM）:
细颗粒物-机动车排放的大多为细颗
2.5
粒物;黑碳（BlackCarbon,BC）:
不完全燃烧过程中产生的固体颗粒物;
露天燃烧
23%
工业
交通
41%
住宅
25%柴油车颗粒粒径分布
11%
（Harris,S.,andMaricq,M,2001）
2000年全球黑碳排放源强（ICCT,2010）颗粒物浓度限值
1996年和2012年空气质量标准限值比较
浓度限值（微克/立方米）
污染平均时间
一级二级三级
物项
目
201219962012199620121996
PM10年平均404070100-150
PM10PM2.5
24小时平均5050150150-250
年平24小年平24小
PM2.年平均15-35---
均时平均时平
5
均均
24小时平均35-75---
过渡期目701503575
TSP年平均8080200200-300
标-1
24小时平均120120300300-500
过渡期目501002550
标-2
过渡期目30751537.5
WHO对于颗粒物的
标-3
空气质量指导值和
空气质量20501025
过渡期目标
指导值颗粒物对空气质量的影响颗粒物:
首要污染物
100
80颗粒对空气质量的影响
60
城市的灰霾天气（细颗粒、光化学烟雾等）
40
全国113个环境保护重点城市环境
20
空气质量达标等级初步评定结果
0
优良轻度超标中度超标重度超标严重超标
50
40
其他城市环境空气达标等级
30
初步评定结果
20
关于征求“城市空气质量
10
达标管理办法”意见的函
0
（环办函[2012]989号）
优良轻度超标中度超标重度超标严重超标
广州
北京
上海
城市数
城市数
19611961--19651965197119711971---197519751975
十二五重点区域大气污染防治规划
我国东部城市的能见度（清华）
重点区域规划
200120012001---200520052005
199119911991---199519951995
新疆
京津冀
乌鲁木齐
山西辽宁中部
中北部
甘肃兰白
山东
陕西关中
长三角
武汉
及周边
成渝
长株潭
海峡西岸
珠三角
?
按新修订的空气质量标准评价,2010年
重点共计90个城市（87个地级市,3个县
级市）超过PM二级浓度限值,占重点区
10
13个区域,涉及18个省（区、
域城市总数的75.6%。
（杨金田,环境环保部环境
市）,131.66万平方公里,116个
规划院）
地级以上城市。
颗粒物对人体健康的影响
不同粒径颗粒在呼吸系统的沉积（Gehr,2010）
WHO
上呼吸道
可能致癌
气管
肺部
肺部
肺泡
确定致癌
柴油车颗粒
BoehringerIngelheim
细胞中的颗粒颗粒物浓度与癌症的关系
bei500‘000PersonenderamerikanischenKrebsstudie,1982-2002
1982年至2002年美国人癌症研究（500,000人）
Zus?
tzlicheSterblichkeitpro
10?
gFeinstaubin%
30
20
+14%
10
+6%+9%
0
-10
所有疾病心肺疾病肺癌其他疾病
Pope2002死亡原因Popeetal,
2002,JAm
MedAssoc
3
PM浓度每上升10?
g/m增加的病例数[%]
2.5颗粒物对生态系统的影响影响植物生长覆盖叶面,妨碍呼吸,白天影响光合作用;覆盖花蕊,影响花粉传播和结果;生态过程的影响颗粒物中的重金属、硫酸盐和硝酸盐等通过干湿
沉降进入水体和土壤后,改变水体和土壤的结构与
组成,改变水生物、植物对营养物质的吸收,导致
生态系统的结构形态和生态过程功能改变。
机动车颗粒排放源强车辆所排放的PM占大城市所有PM2.5的
2.5
20%左右:
光化学反应光化学反应
变
SOx
NOx
化
大气
HC
的
NH3
二次有机粒子二次无机粒子
VOC
NOx发
Prof.NinoKünzli
病
瑞士热带与健康研
ONO率
究院瑞士TPH
32
CO
瑞士伯尔尼大学
[%]
NOx
一次粒子
由SallyLiu制作
PMVOC柴油机在中国应用广泛柴油车的颗粒组成
柴油机微粒的组成质量分数
主要成分
干碳烟（DrySoot,DS）40-50%
可溶性有机成分（SolubleOrganicFraction）35-45%
硫酸盐（包括水）5-10%
柴油车颗粒组成
颗粒固态部分形态Maricq,2007
（Leutert,2010）我国机动车颗粒排放2010年,机动车颗粒排放59.8万吨;我国非道路用柴油车的颗粒排放:
?
（美国EPA估计:
非道路用柴油车PM排放与柴油车相当）机动车行驶引起的道路扬尘排放;
?
国家干线公路网:
高速、国道、省道;
?
县、乡（包括村）道路;
?
城市内道路;?
刹车和轮胎磨损排放的颗粒;不同类型机动车的颗粒排放
占汽车保有量20.2%的“黄标车”却排放了91.1%的PM柴油车/机颗粒物后处理技术氧化催化器DOC:
氧化颗粒物的可溶性有机物部分氧化催化剂:
贵金属成分（如Pt）;氧化催化剂是一种商品化技术,已在欧洲的柴油小轿车、轻型卡车
以及美国重型柴油卡车上安装使用。
氧化催化剂对颗粒物的净化性能受柴油品质,特别是受硫含量的影
响;DOC的去除效率
DOC
前后
颗粒
物质
量变
化
DOC前后颗粒物粒径的变化颗粒物过滤器颗粒物过滤器DPF:
用燃烧等方法将过
滤器内堆积的颗粒物除去
?
壁流式颗粒过滤器应用的要求:
具有优良的颗粒物去除率效率;排气背压不影响发动机性能;小于20mbar:
对车辆运行时及燃烧再生时的温度变化具有耐
久性;优良的机械强度及抗振动性能;适于车辆搭载的尺寸大小;再生方法再生原理经济性耐硫性耐久性说明
增加负荷再生利用大负荷提高排气温度,较简单,较便宜对硫含量无要求捕集器能耐高温,不适合城
使得颗粒物进行燃烧要求市在用车改造,进气节流再生利用进气节流,提高燃烧温进气节流改造需对硫含量无耐久性较差,实际上较少用
度和排气温度,实现再生重新改造发动机要求
经济性较差
喷油辅助再生排气管喷油和燃烧,提高排需要额外喷油和对硫含量无要求再生燃烧器点火可靠,烟台
气温度点火燃烧装置,要求华龙捕集器用此种技术
较为昂贵
电加热再生利用电能提高颗粒物温度实较简单,经济性50ppm以下对车用电线源的要求很高,对热
现再生较好传导介质有要求
微波加热再生利用微波加热颗粒,实现颗较简单,经济性对硫含量无微波放热速率较快,再生过程难
粒燃烧较好要求以控制。
另外,存在微波泄漏安
全问题。
人工再生拆卸掉颗粒捕集器进行清洗简单便宜对硫含量无实际单独较少
要求
连续再生捕集器前加装DOC,利用Pt较为简单,经济50ppm以下北京中和大成、日进电气、韩国
生成过量NO2,降低颗粒启性较好科利诺司应用该技术,通过了北
燃温度实现再生京市柴油车改造测试要求
催化再生过滤体壁上直接涂覆氧化型成本较高50ppm以下SK、日进、上海华克应用此技术
催化剂,用来降低颗粒物的
氧化燃烧温度,实现再生
燃油添加剂（催化剂加到燃油中,使它能经济性一般,燃油添加剂北京中和大成、韩国SK、意大利
FBC）再生与微粒同时沉积在滤芯表面不同,对硫倍耐力、韩国科利诺斯应用此技
上,燃烧后生成的金属氧化适用性要求术
物对微粒起催化作用,使微不同
粒起燃温度降低实现再生CRT-过滤器系统
JohnsonMattheyPatent
PT-催化作用下将产生硫酸:
2SO+O2SO
223
?
DPF效率、耐久性;
SO+HOHSO
3224
?
环境问题;发动机问题DPF的去除效率
颗粒物数量去除率
（某FBC-DPF实验结果）
颗粒物数量去除率DPF示范运行烟度测试烟度大幅度下降（测不准）;开发新的在用车颗粒排放检测方法;
1.8
1.6
1.4
DPF加装前
1.2
DPF加装后
1
0.8
0.6
0.4
0.2
00.7
123
0.6
0.5
DPF拆除后
初始加装
DPF运行1个月
0.4
0.3
0.2
0.1
0
123
运行1个月后
-1
K/m
-1
K/mDPF的匹配技术
匹配和监控方法根据匹配经验,一般DPF都有良
好的颗粒物捕集效果,关键是能
1.监控烟尘聚集
否可靠再生,长期使用是否对车?
测量背压
辆的功率油耗产生明显影响,因
2.应该控制燃烧
此评估技术的重点是耐久性的考温度测量
核,以及在使用过程中的监督管主动还是被动再生
理（使用OBD技术、远程监控等
3.选择正确的再生方法必须掌握
汽车的运行条件尾气温度
）
4.选择正确的再生方法必须掌握尾
气成分部分流通式颗粒捕集器POC进口
DOC
过滤器
POC去除颗粒的原理
出口
POC构成长时间怠速或低温运行时可能导致颗粒的捕获负荷
过重,满载后完全颗粒再生所需要的条件和花费的
时间需进一步研究;在降低颗粒物数量上的效果也需要更多的分析;系统可能会更容易吹落积累的颗粒,尤其是在瞬态
运行时;各种不同类型的POC系统的长期耐用性尚待证明;建议DOC较为成熟的技术和合适的价格使之应成为车
辆的标配;DPF是柴油机颗粒物的最终解决方案,应加大在
新车和在用车上的匹配和推广工作;推动车用柴油低硫化和无硫化:
我国应进行从颗粒物质量到数量全方位的颗粒物
计量工作;
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