城市機動車尾氣污染排放開題報告

1、城市機動車尾氣污染排放開題報告一、立論依據(jù)隨著社會的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球機動車數(shù)量持續(xù)增加,機動車尾氣造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重。在國內(nèi)外許多大城市中，機動車尾氣污染排放分擔(dān)率相當(dāng)高。以 CO為例，1983年英國汽車尾 氣CO排放率占85% 1967年芝加哥為94% 1970年洛杉磯為98% 1965年紐約占96%1，美國1995年汽車尾氣污染排放率占總排 放的66%上海市在1998年機動車排放的CO就占到了總排放的 64%2，廣州市1994年CO占88.8%，北京市1992年占62%2。 機動車尾氣中另外兩種主要污染物NOx HC的排放在總排放量中的分擔(dān)率也非常高，如 NOx東京市在1975年

2、汽車尾氣排放分 擔(dān)率占到了 80%1。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及機動車保有量的持續(xù)增長，機動車排放所造成的污染也日益成為人們所關(guān)注的焦點39。自九十年代以來本市加強了在用車尾氣排放檢測、普及使用無鉛汽油、提前執(zhí)行輕型車新車排放標(biāo)準(zhǔn)等一系列機動車污染控制措 施，較為有效地控制了中心城區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量繼續(xù)惡化的勢 頭，但郊區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量受機動車污染排放影響日益突出。2000年全市NOx年均濃度0.056毫克/立方米，比1995年上升了 10% 城區(qū)和郊縣 NOx年均濃度為0.090毫克/立方米和0.032毫克/ 立方米，分別比1995年上升了 23呀口 39%見表110。表1.19952000

3、年上海市NOx年日平均濃度變化年份全市城區(qū)郊縣濃度(微克/立方米)相對濃度(%)濃度(微克/立方米)相對濃度(%)濃度(微克/立方米)相對濃度(%)根據(jù)國外機動車發(fā)展經(jīng)驗可知，當(dāng)人均國內(nèi)生產(chǎn)總值達(dá)到3000美元以上時，轎車將成為機動車保有量增長的主要方向。作為國際大都市的上海，汽車工業(yè)的發(fā)展不僅預(yù)示和帶動本市經(jīng)濟(jì)的騰 飛，同時，人民生活水平的提高也急切期待現(xiàn)代化便捷交通方式 的到來和家庭汽車的普及，機動車在今后相當(dāng)長時間內(nèi)將保持快 速增長的速度。根據(jù)市交通所預(yù)測，到2020年本市機動車保有量將達(dá)到200350萬輛，是2000年的35倍，可以預(yù)見如果不 采取措施加以控制，本市大氣環(huán)境勢必進(jìn)一步惡

4、化。目前，國內(nèi)外對于機動車污染控制的研究，主要集中于兩個方面，一是機動車排放因子的研究； 二是機動車污染治理和控制對策的 探討。排放因子是反映機動車排放狀況的最基本的參數(shù)，也是確定機動車污染物排放總量及其環(huán)境影響的重要依據(jù)。目前用來計算機動車排放因子的模式主要有美國加州空氣資源局的EMFAC模式，歐洲共同體的COPER模式，美國EPA的MOBILE系列模式。 其中，MOBILE汽車源排放因子系列模型是美國環(huán)保局開發(fā)的計 算車隊排放水平的程序11。在該模型中，綜合考慮了汽車的使 用年限、行駛里程、新車排放因子、劣化系數(shù)、行駛速度、氣溫、 I/M （檢查/維護(hù)）制度以及車用油料特性等因素對排放的影

5、響12。國內(nèi)外對于該模式已有廣泛的應(yīng)用。墨西哥采用美國EPA的Mobile5a基本結(jié)構(gòu)模式，用來計算 5個特定區(qū)域中8種車型 的排放因子。根據(jù)氣溫、平均車速、汽車操作模式，燃料揮發(fā)和 里程自然增長率條件估計 1960年到2020年的排放因子13。此 模型在加拿大的多倫多地區(qū)14、泰國曼谷等也有所應(yīng)用。MOBILE模式在國內(nèi)的小范圍內(nèi)也得到了一定的應(yīng)用。北京清華 大學(xué)郝吉明、傅立新等于1997年曾結(jié)合北京市實際情況對MOBILES進(jìn)行修正，并將之應(yīng)用于北京市機動車尾氣排放的研究 中；祝昌健等應(yīng)用MOBILES模式對廣州市機動車尾氣排放系數(shù)及 污染趨勢進(jìn)行了探討15;李修剛等將 MOBILE5模式

6、用于南京 市，將給出的南京市現(xiàn)狀排放因子直接應(yīng)用于南京市及附近城市 的環(huán)境影響評價16。將MOBILE5模式結(jié)合上海實際情況進(jìn)行本土化已經(jīng)有人做過嘗 試，但是由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)嚴(yán)重不足，因此對于此模式的修正尚不能進(jìn)行檢驗。主要的方法仍是采用美國 FTP的測試數(shù)據(jù)，將上海市機動車目前的排放水平類比于美國70年代，計算得到不同車型的排放因子。在污染物的擴散方面，目前一般沿用有限源高斯擴散模型，即根據(jù)線源的長度、高度、強度、距離、風(fēng)速、風(fēng)向和相應(yīng)擴散參數(shù) 計算空間任一點的污染物濃度17。但目前這方面的研究較少考 慮城市空間的特殊性，即對城市各類人為設(shè)施，包括綠化、建筑 等對擴散的影響考慮較少。對于線源排放

7、污染物的擴散研究，國外主要的模式有CALINEBLP (Bouya ntLi nean dPoi ntSourceModel)、CDM2(ClimatologicalDispersio nM odel)、ISC3(I ndustrialSourceComplexModel)、RAM(Gaussian-PlumeMultipleSourceAirQualityAlgorithm)。以上模型均由美國環(huán)保局(USEPA開發(fā)。其中，CALINE為穩(wěn)態(tài)高 斯擴散模型，用于確定高速公路下風(fēng)向的空氣污染濃度，要求地形相對不太復(fù)雜。BLP為高斯煙流擴散模型，用于處理煉鋁工廠 以及其它的工業(yè)污染源的單一建模問題

8、，要求其煙流上升和下降是主要由固定線源所影響的。CDM2為氣候穩(wěn)態(tài)高斯煙流模型，用于確定城市區(qū)域平地下風(fēng)向的長期(每季或每年)的污染物的算術(shù)平均濃度。ISC3是一個穩(wěn)態(tài)高斯煙流模型，可用于評價來 自與工業(yè)帶相關(guān)的許多污染源的污染物的濃度。這個模型涉及到了下列因素：粒子的下沉和干沉降、風(fēng)向、點面線及立體污染源、 煙流的上升為距離的函數(shù)、點源的分離以及有限的地形調(diào)整功能。ISC3可以有長期和短期兩種模式可供選取。RAM是高斯煙流多源空氣質(zhì)量算法，是一個穩(wěn)態(tài)高斯煙流模型，用于估算相對穩(wěn) 定的污染物濃度，平均從一小時到一天、從點源到面源、在鄉(xiāng)村 或者城市的沉降，其地形條件可以假設(shè)。我國目前汽車污染僅相

9、當(dāng)于國外 70年代中期水平，現(xiàn)有汽車90% 以上是國產(chǎn)車，由于排放控制技術(shù)落后，在同樣運行工況下，國 產(chǎn)車較發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品排放量高幾倍甚至幾十倍，加上交通管理手段落后，在用車檢查維修制度不完善， 城市交通道路擁擠和 市內(nèi)居民集中，大量車況惡劣的車輛繼續(xù)行駛，更加劇了污染物的排放。國產(chǎn)車平均日排污量為0.6 0.9kg18。本論文旨在借助GIS環(huán)境，根據(jù)城市路網(wǎng)、交通流量、車型比例等信息，采 用經(jīng)過修正的MOBILE模型，計算不同車型機動車的排放因子， 從而確定每條路段不同污染物的排放量。由于機動車流量和排放因子是計算道路機動車污染物排放源強的關(guān)鍵參數(shù)1921，本論文將通過抽樣調(diào)查和 MOBI

10、LE模型修正得到了這兩個量。在確 定道路線源排放源強的基礎(chǔ)上， 利用CALINE3有限長線源擴散模 式，建立上海市城區(qū)多線源污染擴散模式，以此來分析道路污染物擴散狀況，并在GIS圖形上進(jìn)行顯示，最終完成上海市交通線 源污染管理信息系統(tǒng)。此系統(tǒng)可為政府有關(guān)部門制定道路交通污 染管理制度、合理制定城市規(guī)劃和建設(shè)管理決策提供理論依據(jù)。參考文獻(xiàn)1 上海市大氣污染防治對策研究 P12 上海市環(huán)境科學(xué)院世界銀行上海城市交通項目：減少上海城市車輛排污危害的戰(zhàn)略 1997.9 陳長虹等，上海市機動車排污狀況與污染控制戰(zhàn)略，1997,16（1）: 284赫崇衡等，汽車排氣污染及治理現(xiàn)狀和動向，上海環(huán)境科學(xué)，19

11、96，15（8）: 1113 彭寶成等，汽車尾氣對動物的生物效應(yīng)研究，上海環(huán)境科學(xué)，1995，14（2）: 1417王培潔,上海市汽車排氣污染管理的現(xiàn)狀與對策,上海環(huán)境科學(xué)，1994，13（ 7）: 787 陳長虹等，城郊道路污染個例分析，上海環(huán)境科學(xué)，1993,12（ 9）: 13178 陳長虹等，城郊道路交通帶狀多線源污染擴散模式研究，上海環(huán)境科學(xué)，1993，12（ 11）: 7109 王素云等，上海市汽車排氣污染在大氣中的分擔(dān)率，上海環(huán)境科學(xué)，1990，9（ 11）: 272910 上海市機車污染綜合防治領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，上海市機動車污染綜合防治規(guī)劃及規(guī)劃綱要，2000，311 傅立新等，

12、MOBILE汽車源排放因子計算模式研究，環(huán)境科學(xué)學(xué)報，199717（ 4）: 47412 傅立新等，北京市機動車污染物排放特征，環(huán)境科學(xué)，200021（3）: 6813 WesternGovernorsAssociatio nDen ver,Coloradoa ndBin ati on alAdvisoryCommittee.Mobiel5-MexicoDocume ntati onan dUser sGuide.Nov.20,200014 R.Mclare nan dD.L.Si ngleto n.An alysisofMotorVehicleSourcesa ndTheirC on tri

13、butio ntoAmbie ntHydrocarb on Distributio nsatUrba nSitesi nTORONTODuri ngtheSouthernO ntarioOxida nts Study.AtmosphereE nviro nmen t,30（12）,199615 祝昌健，廣州市機動車尾氣排放系數(shù)及污染趨勢探討，中國環(huán)境科學(xué)，199717（ 3）: 21616 李修剛等，用于城市交通規(guī)劃的機動車污染物現(xiàn)狀排放因子 研究，交通運輸工程學(xué)報，20021（4）： 8717 AKLuhara ndRSPatil.1989.Age neralfi niteli nesour

14、ce modelforvehicularpollutio npredictio n.AtmosphericE nviro n men t,23:555-56218 賈艷杰，我國大城市汽車廢氣污染問題及其治理對策人文地理 199712（ 3）: 4819 EPA,User'sGuidetoMOBILE5（MobileSourceEmissio nFactoryModel）,May199420 EgglestonHS,Gori B enN.JourmardR,etal.CORINAIRworkin ggroup on emissi on factorsforcalculati ngemis

15、sio nsfromroadt rafficR.Methodologya ndemissio nfactors.ReportVol.1,No.EVR12260EN,Luxembourg,1989.21 pilati ono fairpolluta ntemissio nfactorsR.USE nviro nm二、研究方案1、研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題研究目標(biāo)：研究上海市機動車尾氣排放造成的道路線源源強，以及機動車污染物在中心城區(qū)街道峽谷中的擴散效應(yīng)，并在GIS系統(tǒng)上進(jìn)行顯示，完成自主開發(fā)的上海市交通線源污染管理信息系 統(tǒng)。研究內(nèi)容：1）上海市主要道路機動車尾氣排放源強；2）機動車尾

16、氣在街道峽谷中的擴散效應(yīng)；3）交通污染在GIS平臺上的實現(xiàn)。關(guān)鍵問題：1）機動車大氣污染排放源強計算模型；2）上海市道路機動車尾氣在峽谷中的擴散模擬；3）地理信息系統(tǒng)與交通大氣污染模型整體集成的方法和途徑。2、擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析 研究方法：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)研、模型修正、機動車污染物排放和影響 預(yù)測可視化界面設(shè)計、系統(tǒng)整合。技術(shù)路線：如圖1所示。實驗方案與可行性分析：1）建立機動車排放源強計算模型、污染物擴散模型，以及基于GIS技術(shù)應(yīng)用模型，其工作量較大，其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（包括車流量、車速）的調(diào)研尤其困難。但是通過參與上海市環(huán)境保護(hù)局2002年科技攻關(guān)項目一一上海市機動車發(fā)展

17、和大氣環(huán)境保護(hù)研究， 并搜集大量的國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)， 可獲得系統(tǒng)開發(fā)所需要的相關(guān)數(shù) 據(jù)，因此本研究已經(jīng)有較好基礎(chǔ)。2）參與影響上海大氣能見度的主要因素與控制管理對策研究 課題的研究工作，對于本市機動車污染現(xiàn)狀和歷史沿革已有所了 解。3）參與了 “上海市數(shù)字城市大氣環(huán)境模塊”的工作，初步掌握了 GIS系統(tǒng)開發(fā)和實現(xiàn)方法。據(jù)此我認(rèn)為，按期完成論文是可行的。圖1.研究技術(shù)路線3、本論文的特色與創(chuàng)新之處建立適合上海市情景的主要道路機動車尾氣中污染物源強排放 模式。建立線源擴散模式，使其適用于大城市中街道峽谷中機動 車尾氣污染物的擴散狀況。給出上海市上空污染物擴散狀況。目前國內(nèi)將交通污染模擬與地理信息系統(tǒng)

18、結(jié)合的研究還不多見， 因此本論文在該方面的研究將是一個新的嘗試。4、預(yù)期的論文進(jìn)展和成果預(yù)期進(jìn)展：2003.092003.07 2003.09收集中外文文獻(xiàn)2003.10基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集和處理2003.102003.12模型的修正2004.01 2003.03GIS系統(tǒng)的編程實現(xiàn)2004.03 2004.05論文的撰寫與修改預(yù)期成果：•研究上海市機動車尾氣排放狀況，建立源強計算模型；•綜合城市氣象條件、交通污染物排放強度、建立污染物 擴散模式，確定機動車污染物影響的時間變化、空間分布，；•完成交通污染管理信息系統(tǒng)；•除完成畢業(yè)論文之外，在國內(nèi)外有關(guān)刊物上發(fā)表論文2篇。三、論文大綱摘要.、八、 一前言第一章大城市機動車尾氣污染排放數(shù)值模擬的研究背景及意義一、研究背景二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀第二章機動車排放因子計算模型一、MOBILE6模型介紹二、利用修正