范小莉， 夏澤群， 李 成， 黃志炯， 王延龍， 鄭君瑜

華南理工大學環(huán)境與能源學院， 廣東 廣州 510000

港口機械排放清單估算方法改進及應(yīng)用

范小莉， 夏澤群， 李 成， 黃志炯， 王延龍， 鄭君瑜*

華南理工大學環(huán)境與能源學院， 廣東 廣州 510000

為識別港口機械作業(yè)特征及污染物排放情況，在對珠三角港口實地調(diào)研基礎(chǔ)上，提出了基于單位作業(yè)量油耗的分作業(yè)方式、分機械類型的精細化港口機械排放清單估算方法，并對該方法油耗估算值與港口油耗統(tǒng)計值、其他估算方法油耗值之間的差異進行對比分析，以驗證其可靠性與適用性，最后利用該方法建立了珠三角2014年港口機械排放清單.結(jié)果表明：對于珠三角本地港口，該方法油耗估算值與統(tǒng)計值無明顯差異(相對誤差為-5.9%～6.8%)；對于其他研究區(qū)域港口，油耗估算值、統(tǒng)計值與其他估算方法估算值的差異均在合理范圍(-35.8%～53.8%和-17.5%～2.6%)內(nèi)，表明該方法具有較好的可靠性與適用性.清單結(jié)果顯示，2014年珠三角港口機械排放的SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5和HC分別為633.6、4 610.6、3 391.2、226.9、216.0和728.8 t.其中，集裝箱碼頭是最主要的港口機械使用場所，集裝箱專用機械和水平運輸機械是主要貢獻機械類型.通過清單的橫向?qū)Ρ群筒淮_定性分析，表明該研究所建立的清單具有一定的合理性.該研究建立的清單估算方法在較大程度上彌補了現(xiàn)階段我國在港口機械保有量和油耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計方面的不足，為完善港口城市排放源清單建立、污染減排評估及空氣質(zhì)量管理等方面提供了方法參考.

港口機械； 單位作業(yè)量油耗； 排放清單； 珠三角

近年來，中國經(jīng)濟尤其是對外貿(mào)易發(fā)展對運輸?shù)男枨蟛粩嘣黾樱苯油苿又袊劭诮ㄔO(shè)投資的增長，為港口擴張?zhí)峁﹦恿?2015年，全球港口貨物吞吐量前十大港口排名中，進入十大港口之列的中國港口數(shù)量為7個[1].港口機械作為完成港口貨物吞吐的核心動力，其大氣污染物排放量不容忽視[2].

目前，國內(nèi)外針對港口機械的相關(guān)研究主要集中在排放因子測試[3- 6]、清單開發(fā)[7- 9]和空氣質(zhì)量影響評估[10- 11]等.在這些研究中，清單估算研究是最為基礎(chǔ)也最為重要的工作之一，其主要的估算方法有模型法(NONROAD、OFFROAD等)[12- 13]、功率法[14]和燃油法[15- 16].模型法是根據(jù)不同機械發(fā)動機功率、運行工況及環(huán)境條件等對基礎(chǔ)排放因子進行修正，再結(jié)合活動水平數(shù)據(jù)和機械使用狀況得到污染物排放量的估算方法.我國非道路機械測試工作起步較晚，在模型的本地化應(yīng)用中還多使用國外的基礎(chǔ)排放因子數(shù)據(jù)，不確定性較大.功率法在估算過程中，主要考慮機械保有量、發(fā)動機平均功率、年活動時間等因素，需要大量的統(tǒng)計資料，而目前我國對港口機械的保有量及使用情況統(tǒng)計較少，上述方法的關(guān)鍵參數(shù)難以獲得，開展難度較大.因此，探索滿足中國統(tǒng)計水平的港口機械估算方法具有重大意義.燃油法是基于港口碼頭機械油耗調(diào)研數(shù)據(jù)，結(jié)合不同機械排放因子計算大氣污染物排放清單.在我國港口機械現(xiàn)有統(tǒng)計基礎(chǔ)上，相較于于模型法和功率法，燃油法的活動水平數(shù)據(jù)更易獲取，因此目前我國現(xiàn)有港口機械排放清單研究多采用該方法.如譚華等[17]采用現(xiàn)場調(diào)研的方法獲取上海港統(tǒng)計燃油量，并基于此建立了2010年上海港港口作業(yè)機械大氣污染物排放清單；賈旭等[18]針對南京龍?zhí)都b箱港口現(xiàn)場調(diào)研，分析了集裝箱港口作業(yè)方式并利用調(diào)研獲取的港口機械油耗量估算了2013年該港區(qū)主要大氣污染物的排放量.這些研究主要采用基于直接調(diào)研油耗數(shù)據(jù)的燃油法開展單一港口的港口機械清單估算，但該方法難以滿足不同區(qū)域清單對比、清單歷史趨勢及區(qū)域港口機械清單開發(fā)的需求.隨著近年來我國在開展大氣污染防治管理工作精細化的加深，作為關(guān)鍵性基礎(chǔ)工作的排放源清單編制亟需深化對估算方法精細化方面的研究.因此，建立可推廣的精細化港口機械大氣污染物排放清單估算方法非常迫切.

該研究擬通過對珠江三角洲(簡稱“珠三角”)區(qū)域港口進行實地調(diào)研，總結(jié)各類型港口的主要作業(yè)方式和作業(yè)機械類型，識別出各類型機械的作業(yè)時間、基于時間油耗率和基于作業(yè)量油耗率等用于清單估算的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以期提出基于單位作業(yè)量油耗自下而上的港口機械大氣污染物排放清單的建立方法，為建立城市或區(qū)域尺度港口機械大氣污染排放清單提供方法參考.

1 材料與方法

1.1 港口作業(yè)方式

港口碼頭按作業(yè)方式主要分為集裝箱碼頭、散貨碼頭和油品碼頭，這三類碼頭貨物吞吐量占我國總貨物吞吐量的80%以上[19]，現(xiàn)分別對三者的作業(yè)方式闡述如下.

集裝箱碼頭主要圍繞集裝箱貨物在貨物船、堆場、倉庫、貨主等之間的轉(zhuǎn)運過程，涉及的港口機械主要有岸邊裝卸機械、集裝箱裝卸機械、裝卸搬運機械、水平運輸機械等.根據(jù)對珠三角港口實地調(diào)研，將港口作業(yè)圍繞堆場的作業(yè)方式可總結(jié)為如圖1所示的5個過程：過程①為裝船、卸船作業(yè)，其機械油耗量主要與吞吐量、岸吊橋吊等機械用電比例有關(guān)；過程②為港口海關(guān)查貨作業(yè)，是查貨時拆箱、裝卸等過程增加的港口作業(yè)量及油耗量，海關(guān)檢驗比、翻箱率是該過程影響油耗量的關(guān)鍵因素；過程③和過程⑤均為貨物與貨主之間的裝卸、物流作業(yè)，影響機械燃油消耗量的因素主要為提貨比例；過程④為堆場貨物與倉庫之間裝卸、物流等作業(yè)，是貨物滯留引起的機械操作，影響參數(shù)主要有倉儲比例和翻箱率等.

圖1 港口作業(yè)方式分類Fig.1 Category of ports operating types

散貨碼頭不同于集裝箱碼頭，裝卸處理的貨物不是規(guī)整的集裝箱，而是較散、雜的形狀大小無規(guī)則的貨物.因此，其貨物運輸處理機械多為皮帶輸送機、堆場裝卸機械(堆取料機、裝載機、挖掘機等)和水平運輸車等，且主要以用電皮帶輸送機為主.出于安全性及可操作性考慮，油品碼頭裝卸過程主要依靠管道運輸系統(tǒng)[20]，燃油機械使用較少，故暫不考慮油品碼頭的燃油機械排放.

1.2 基于單位作業(yè)量油耗清單建立方法

該研究基于燃油消耗量，采用排放因子法建立分作業(yè)方式、分機械類型的精細化港口機械排放清單，其中各作業(yè)環(huán)節(jié)不同機械類型的燃油消耗量采用文中所建立的港口作業(yè)模式和特征參數(shù)與港口機械油耗的關(guān)系模型得到.下面按照不同的港口類型分別介紹該估算方法的建立.

對于集裝箱碼頭，燃油消耗主要是機械在貨物船、堆場、海關(guān)檢查、貨主提貨和倉庫堆放之間的作業(yè)過程中產(chǎn)生，主要與貨物吞吐量、翻箱率、海關(guān)查驗率等有關(guān).其中，翻箱率表征集裝箱碼頭作業(yè)能力和作業(yè)效率，主要包括裝船翻箱率、提箱翻箱率和移箱翻箱率3種類型[21].裝船翻箱主要在貨物從貨物船到堆場之間產(chǎn)生；提箱翻箱主要體現(xiàn)在堆場與貨主之間提箱作業(yè)，是港口翻箱作業(yè)的主要來源；移箱翻箱主要為海關(guān)檢驗，此類翻箱率較小.集裝箱在港口碼頭因上述5個作業(yè)過程所致的機械作業(yè)次數(shù)，即機械總的作業(yè)量，與港口吞吐量、各作業(yè)過程影響參數(shù)、翻箱率等有關(guān)，可用如下公式計算：

Zi=C×Pi×(1+Ki)

(1)

式中：Zi為i作業(yè)過程作業(yè)量，以標準箱計，TEU；i為作業(yè)過程，包括1.1節(jié)中5個作業(yè)過程；C為港口集裝箱吞吐量，TEU；Pi為i作業(yè)過程影響參數(shù)，包括海關(guān)查驗率、提貨比例和倉儲比例等；Ki為i作業(yè)過程翻箱率.各作業(yè)過程油耗量可由作業(yè)量與各作業(yè)機械單位作業(yè)油耗量計算得到，估算公式建立如下：

(2)

式中：Qi，j為i作業(yè)過程作業(yè)機械j的燃油消耗量，L；j為作業(yè)機械；Uj為作業(yè)機械j的單位作業(yè)油耗量，LTEU；Ni，j為i作業(yè)過程作業(yè)機械j的使用比例；Fj為作業(yè)機械j的燃油使用比例.其中，對于水平運輸機械，設(shè)定每臺運輸車每次僅運輸一個標準集裝箱，其油耗量估算公式如下：

Qi,truck=C×Pi×Utruck×Li

(3)

式中：i為作業(yè)過程，此處不包括過程①(不含運輸車)；Qi,truck為水平運輸車的油耗量，L；C為港口集裝箱吞吐量，TEU；Pi為i作業(yè)過程影響參數(shù)；Utruck為運輸車單位公里油耗，Lkm；Li為i作業(yè)過程中單個集裝箱單次運輸距離，kmTEU.

對于散貨碼頭，僅考慮挖掘機、裝載機和運輸機械等燃油機械，不考慮作業(yè)過程，建立的燃油消耗量計算公式如下：

(4)

式中：Qj為作業(yè)機械j的燃油消耗量，L；C為港口貨物吞吐量(散貨碼頭作業(yè)量與吞吐量相等)，t，；Uj為作業(yè)機械j的單位作業(yè)油耗量，Lt(貨物)；Nj為作業(yè)機械j的使用比例；Fj為作業(yè)機械j的燃油使用比例.

上述參數(shù)中，港口貨物吞吐量(C)可以直接從港口統(tǒng)計年鑒或城市統(tǒng)計年鑒中獲?。粏挝蛔鳂I(yè)油耗量(U)為某類機械作業(yè)屬性，可變性小，具有推廣及參考價值；機械使用比例(N)、機械燃油使用比例(F)、翻箱率(K)為港口特征參數(shù)，可通過調(diào)研獲取.

通過研究所建立的估算方法得到的燃油消耗量，再結(jié)合相應(yīng)的排放因子可得到港口機械大氣污染物排放清單，即：

(5)

式中：i、j、m分別代表作業(yè)過程、作業(yè)機械和污染物類型，散貨碼頭不分作業(yè)過程.污染物主要包括SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5、HC等；Em為m污染物的排放總量，t；Qi，j為i作業(yè)過程作業(yè)機械j的燃油消耗量，L；ρ為燃油密度，gL；EFj，m為j作業(yè)機械m污染物的排放因子，gkg.

1.3 排放因子的選取

該研究重點在于通過港口機械作業(yè)方式及單位作業(yè)油耗的關(guān)系獲得機械燃油消耗量，對各機械排放因子不做過多研究，參考國內(nèi)外優(yōu)秀研究學者結(jié)果.綜合考慮港口機械作業(yè)特征，對所收集的文獻中港口機械的相關(guān)污染物排放系數(shù)進行對比篩選，選取了如表1所示的主要機械類型排放因子，并主要參考了環(huán)境保護部頒布的《非道路移動源大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南》[22](以下簡稱《技術(shù)指南》).

表1 非道路移動機械排放因子

2 結(jié)果與討論

為驗證文中所建立的港口機械油耗估算方法可靠性及適用性，選取珠三角多個碼頭及國內(nèi)外相關(guān)文獻，從油耗統(tǒng)計值與估算值及不同油耗估算方法兩方面作對比，最后將該方法應(yīng)用于珠三角地區(qū)，建立珠三角2014年港口機械排放清單，分析各污染物排放特征并討論該方法應(yīng)用過程中的優(yōu)缺點.

2.1 基于單位作業(yè)量油耗估算方法驗證

2.1.1 調(diào)研港口案例驗證

珠三角作為全國重要港口城市群，港口貿(mào)易發(fā)展迅速，2014年珠三角港口貨物吞吐量占全國的10.2%，特別是廣州和深圳港口集裝箱吞吐量多年來均位于全球前十.該研究針對中山小欖港，珠海高欄港，佛山禪城港、南海港、三山港、高明港，江門港等10個港口進行實地調(diào)研，厘清了港口作業(yè)方式及港口機械作業(yè)特點，并獲取了多個港口油耗系數(shù)、機械用電比例、港口作業(yè)翻箱率、海關(guān)查驗率、貨物倉儲比例等特征數(shù)據(jù)，同時獲取的機械油耗量為文中提出的燃油消耗量估算方法的合理性檢驗提供了參考.

2.1.1.1 機械特征參數(shù)

將珠三角碼頭調(diào)研獲取的702臺港口機械信息按用途分為如下幾類：岸邊裝卸機械(岸吊橋吊)，集裝箱裝卸機械(正面吊、堆高機、龍門吊等)，散貨碼頭專用機械(堆取料機、帶式輸送機等)，裝卸搬運機械(叉車、裝載機、挖掘機等)和水平運輸機械(牽引車、拖車等).調(diào)研機械中，岸吊橋吊保有量占8.3%，其用電比例較高，柴油發(fā)動機僅作為備用.集裝箱裝卸機械保有量比例為38.8%，其中龍門吊最多，并且單位作業(yè)油耗量相對較高.對于裝卸搬運機械和運輸機械，保有量比例分別為24.5%和28.4%.

在調(diào)研過程中，綜合收集得到了包括機械類型、設(shè)備型號、裝卸負荷、機械功率、燃油類型、小時油耗量、單位作業(yè)油耗量、工作時間等相關(guān)信息，不同港口機械類型的活動水平數(shù)據(jù)如表2所示.由于基于作業(yè)時間的估算方法相對成熟[26]，該研究僅給出參數(shù)便于同行參考對比，不再贅敘.

表2 港口機械類型信息統(tǒng)計

注：運輸車a)和b)分別適用于散貨碼頭和集裝箱碼頭； 1)單位為Lt； 2)單位為Lkm.

2.1.1.2 其他估算參數(shù)

根據(jù)實地調(diào)研的10個珠三角地區(qū)集裝箱碼頭，燃油消耗量估算方法中活動參數(shù)的調(diào)研結(jié)果見表3.在港口作業(yè)過程中，岸吊橋吊用電比例較高，約為90%，龍門吊、正面吊、堆高機三種集裝箱專用機械的使用比例(N)參考其保有量情況，分別為60%、23%和17%，其中，龍門吊用電比例約為60%.此外，根據(jù)調(diào)研的實際情況，水平運輸車作業(yè)污染物排放考慮為碼頭1.0 km半徑范圍內(nèi).綜合各調(diào)研港口來看，該研究估算中海關(guān)檢查率取為30%，貨主直接提貨比例取為80%，剩余20%貨物于倉庫堆放，各作業(yè)過程翻箱率(K)依據(jù)實際調(diào)研及港口集裝箱碼頭分級標準[27]選取.

表3 調(diào)研港口活動參數(shù)

2.1.1.3 對比驗證

由1.2節(jié)建立的集裝箱港口機械燃油消耗量估算方法及上述調(diào)研參數(shù)，估算出A～E五個碼頭港口機械的油耗量，并與調(diào)研獲取的油耗統(tǒng)計值對比分析，如表4所示.由表4可以看出，A～E碼頭油耗調(diào)研值與估算值的相對誤差在-5.9%～6.8%之間.進一步分機械類型將油耗統(tǒng)計值與估算值作對比，由對比結(jié)果(見圖2)可知，D碼頭燃油消耗統(tǒng)計值與估算值相對誤差較大，特別是水平運輸機械油耗的差異，這是因為該碼頭的自有運輸車輛僅用于港內(nèi)作業(yè)，不參與貨主交接貨作業(yè)，統(tǒng)計油耗量時僅包括港內(nèi)自營運輸車輛油耗，并不包括所有港區(qū)活動范圍內(nèi)的其他運輸車輛油耗，所以導(dǎo)致調(diào)研統(tǒng)計值與研究估算值的運輸車輛燃油消耗差值較大.此外，C、E碼頭裝卸搬運機械油耗量的估算值與調(diào)研值相比偏小，可能的原因是C、E碼頭實為集散兩用碼頭，在實際操作中因散貨較多，裝卸搬運機械使用比例較大，而研究所用參數(shù)為港口調(diào)研平均綜合值，故此處的差異具有一定的合理性.

表4 油耗統(tǒng)計值與估算值對比

圖2 各碼頭分機械類型油耗量對比Fig.2 Comparison of fuel consumption on different types of different ports

2.1.2 國內(nèi)外文獻對比驗證

2.1.2.1 基于油耗統(tǒng)計值校驗

通過文獻調(diào)研，收集國內(nèi)外發(fā)表的文獻，采用文中建立的估算方法及調(diào)研獲取的活動參數(shù)，估算各文獻中研究港口的油耗值，并與文獻中港口的油耗統(tǒng)計值對比，結(jié)果如表5所示.其中，由于研究區(qū)域、年份和吞吐量與文中研究相近，朱倩茹等[23]研究的港口燃油消耗統(tǒng)計值與采用文中建立的估算方法的油耗估算值十分接近，活動參數(shù)具有較好的適用性；相較于龍?zhí)陡?，基隆港由于研究年份早，港口機械的單位油耗較高且用電比例小等，其誤差相對較大；洋山港吞吐量級別較大，且該文獻中對柴油年消耗量的收集只包括調(diào)研碼頭，并非整個港區(qū)，因此該研究所用方法油耗估算值比其統(tǒng)計值大；根據(jù)Shin等[16]的研究顯示，2007年釜山港龍門吊用電比例(17%)遠小于該研究所采用的用電比例(60%)，說明港口特征參數(shù)需根據(jù)港口實際進行調(diào)整以降低誤差.綜上所述，由于各研究港口區(qū)域、年份及吞吐量等差異，機械油耗估算值和統(tǒng)計值之間存在一定的誤差，但誤差在一定的合理范圍內(nèi)(-35.8%～53.8%)，所以文中所建立的機械油耗估算方法具有較好的可靠性及適用性.

表5 不同區(qū)域港口油耗統(tǒng)計值與估算值對比

2.1.2.2 不同油耗估算方法間校驗

為了進一步驗證文中建立的油耗估算方法的適用性，根據(jù)美國西雅圖港[2]、洛杉磯港[29]和長灘港[30]研究報告中的港口機械特征參數(shù)，基于文中建立的機械燃油消耗量估算方法，估算出3個港口的燃油消耗量(W2).同時根據(jù)三份報告中基于機械保有量及年均活動時間的清單估算方法，估算其年均作業(yè)總功率并轉(zhuǎn)化為燃油消耗值(W1)，轉(zhuǎn)化系數(shù)取為0.213 kg(kW·h)[2].在燃油消耗量估算過程中，單位作業(yè)油耗量(U)根據(jù)報告中提供的機械功率、保有量等進行調(diào)整，其他估算參數(shù)仍采用文中推薦參數(shù).

將兩種方法估算得到的燃油消耗量對比，西雅圖港的功率轉(zhuǎn)換油耗(W1)與估算值(W2)的相對誤差較其他兩個港口大(見表6)，原因可能是西雅圖港研究年份較早，港口管理效率較低，機械重復(fù)作業(yè)率高，導(dǎo)致其單位作業(yè)油耗相對較高.從不同機械類型燃油消耗量來看(見圖3)，不同油耗估算方法間主要的排放類型均為水平運輸機械和集裝箱專用機械.對于水平運輸機械而言，這3個港口水平運輸車保有量大，活動時間長，且港口運輸作業(yè)面積大，導(dǎo)致其油耗量較高.由上述分析可知，針對不同區(qū)域或不同規(guī)模的港口，選用符合該港口特征的參數(shù)，此文建立的估算方法仍具有良好的適用性，其相對誤差在一定的合理范圍內(nèi)(-17.5%～2.6%)，故可認為文中建立的方法具有一定的適用性及可推廣性.

表6 港口油耗功率轉(zhuǎn)換值與估算值對比

圖3 各港口分機械類型油耗量對比Fig.3 Comparison of fuel consumption on different types of different ports

2.2 珠三角港口機械清單建立與分析

2.2.1 珠三角港口機械排放清單

根據(jù)此文建立的估算方法計算得到珠三角港口機械大氣污染物排放清單如表7所示，珠三角港口機械2014年SO2排放總量為633.6 t，NOx排放總量為4 610.6 t，CO為3 391.2 t，PM10為226.9 t，PM2.5為216.0 t，HC為728.8 t.其中，集裝箱碼頭為港口大氣污染物排放的主要貢獻源.在集裝箱碼頭的五類作業(yè)方式中，作業(yè)過程③(貨主與堆場)的污染物排放量最大，貢獻比例約為45%，過程①(貨物船與堆場)和過程②(海關(guān)查貨作業(yè))的污染物排放比例次之，這主要與各作業(yè)方式的作業(yè)量有關(guān).此外，對集裝箱碼頭不同機械類型而言，如圖4所示，集裝箱專用機械因使用頻率高，機械功率相對較大，是集裝箱碼頭的最大貢獻源，其次為水平運輸機械，裝卸搬運機械和岸邊裝卸機械貢獻較小.

表7 2014年珠三角港口機械排放清單

Table 7 Cargo handling equipment emissions inventory of the PRD region in 2014 ta

表7 2014年珠三角港口機械排放清單

項目SO2NOxCOPM10PM2．5HC集裝箱碼頭380．22754．72083．2149．9142．8419．7過程①66．7483．4365．626．325．173．7過程②66．3480．7363．526．224．973．2過程③174．81266．2957．668．965．7192．9過程④30．2218．9165．511．911．333．3過程⑤42．2305．4231．016．615．846．5散貨碼頭253．41856．01308．077．073．2309．1合計633．64610．63391．2226．9216．0728．8

圖4 集裝箱碼頭分機械類型排放貢獻率Fig.4 Emission contributions by categories on container terminals

以NOx的排放為例，各城市港口機械排放貢獻率如圖5所示，廣州、深圳為主要貢獻城市，其排放分擔率分別為35.4%和30.1%；東莞、珠海作為重要港口城市，其排放分擔率分別為7.9%和6.8%；肇慶為非沿海城市，港口貨運吞吐量較小，故港口機械排放比例?。欢葜莞圬浳镞\輸多為石油等油品，文中研究的港口機械估算范圍不包含油品碼頭，故惠州的港口機械污染物排放量相對較少.

圖5 珠三角各城市港口機械NOx排放貢獻率Fig.5 City-specific NOx emission contributions in PRD region

2.2.2 清單結(jié)果對比分析

為驗證文中清單結(jié)果的合理性，將珠三角港口機械排放清單與國內(nèi)外多個港口對比，單位貨物吞吐量污染物排放量對比如表8所示.其中，珠三角港口與前兩個港口[18，28]采用燃油法估算，其單位作業(yè)油耗量較為接近，分別為2.1、2.3和2.4 LTEU，而清單結(jié)果中SO2和PM10差異較大，主要與選取的排放因子差異較大有關(guān).洛杉磯港和長灘港主要采用模型法計算，其單位貨物污染物排放量與文中的結(jié)果也較為接近，其中SO2的差異體現(xiàn)在國內(nèi)外對油品中硫含量的標準不同，因此差異較大.綜上所述，此文中港口機械排放結(jié)果與其他研究結(jié)果存在一定的差異，但是其差異主要與活動參數(shù)及排放因子的選取等有關(guān)，其結(jié)果在合理范圍內(nèi).

表8 不同港口單位貨物排放量對比

注：1)為文獻[18]中VOCs的排放量.

2.2.3 不確定性分析

排放源清單估算的不確定性主要來源于活動數(shù)據(jù)、排放因子及相關(guān)參數(shù)等的缺乏或代表性不足[31].文中港口機械排放清單的不確定性主要有以下3個方面：①活動數(shù)據(jù)的選取.港口機械排放清單活動數(shù)據(jù)主要來自中國港口年鑒、廣東統(tǒng)計年鑒或各城市統(tǒng)計年鑒中港口貨物吞吐量，數(shù)據(jù)來源可靠，不確定性較小.②排放因子選取.文中排放因子采用國內(nèi)外學者已有的研究成果，并未進行排放因子實測，是不確定性的重要來源.③相關(guān)參數(shù)的選取.文中機械單位作業(yè)油耗量、翻箱率等參數(shù)的選取存在著樣本量小等不足，也不可避免的存在一定的不確定性.

綜合上述油耗估算方法驗證及清單建立過程，在目前我國港口碼頭數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計不全面的情況下，對于港口機械保有量、活動時間、平均功率等難以大范圍統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，該研究基于單位作業(yè)量油耗，結(jié)合城市或國家統(tǒng)計年鑒中港口貨物吞吐量數(shù)據(jù)，建立了較為精細的區(qū)域尺度清單.但是不同地區(qū)或不同規(guī)模的港口在應(yīng)用本方法時，需要根據(jù)研究區(qū)域及港口特征，調(diào)整相關(guān)參數(shù)并進行合理選取，文中給出的參數(shù)可作為參考.此外，研究主要討論了清單建立的方法，未對排放因子進行過多研究，所以對于建立的珠三角區(qū)域排放清單存在一定的不確定性，有待下一步研究.

3 結(jié)論與建議

a) 研究建立的基于港口作業(yè)方式和單位作業(yè)量油耗的港口機械油耗量估算模型具備較好的可靠性與適用性.其中，調(diào)研港口燃油消耗統(tǒng)計值和估算值相對誤差范圍在-5.9%～6.8%之間，并且油耗估算值與其他區(qū)域港口統(tǒng)計值、其他估算方法油耗估算值之間的相對誤差均在合理范圍(-35.8%～53.8%和-17.5%～2.6%).

b) 基于該研究燃油估算法建立的2014年珠三角港口機械排放清單表明：SO2排放總量為633.6 t，NOx為4 610.6 t，CO為3 391.2 t，PM10為226.9 t，PM2.5為216.0 t，HC為728.8 t.其中集裝箱碼頭是最主要的港口機械使用場所，集裝箱專用機械和水平運輸機械是主要貢獻機械類型.

c) 該研究建立的港口機械清單仍具有一定的不確定性，后續(xù)應(yīng)加強排放因子及相關(guān)參數(shù)等研究.此外，后續(xù)可增加港口機械排放清單的時間和空間特征分布研究，建立高時空分辨率排放清單.

d) 該研究建立的清單估算方法彌補了現(xiàn)階段我國在港口機械保有量和油耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計方面的不足，為完善港口城市排放源清單建立、污染減排評估及空氣質(zhì)量管理等方面提供了方法參考.同時，建議不同地區(qū)或不同規(guī)模的港口在應(yīng)用本方法時，根據(jù)研究區(qū)域及港口特征，調(diào)整相關(guān)參數(shù)并進行合理選取，以符合港口實際情況.

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An Improved Method for Building an Emission Inventory for Cargo Handling Equipment and Its Application

FAN Xiaoli， XIA Zequn， LI Cheng， HUANG Zhijiong， WANG Yanlong， ZHENG Junyu*

College of Environment and Energy， South China University of Technology， Guangzhou 510000， China

In order to identify the characteristics of machinery operation and pollutant emissions，a new emission estimation method for port machinery was developed by conducting field study of ports in the Pearl River Delta(PRD) region.The new method based on the fuel consumption rate of port operation modes and types of machines was validated by comparing the fuel consumption estimated with the statistical fuel consumption in ports and other methods.The results showed that the estimated fuel consumption agreed with the statistics well in the PRD region，with slight relative error of -5.9%-6.8%.For those in other areas，the relative errors of fuel consumption were also in a reasonable range，being -35.8%-53.8% and -17.5%-2.6%.A cargo handling equipment emission inventory in the PRD region for the year 2014 was developed using the new method.The results showed that the total emissions of SO2，NOx，CO，PM10，PM2.5and HC were 633.6，4610.6，3391.2，226.9，216.0 and 728.8 t，respectively.Compared with bulk terminals，container terminals had a higher contribution.In the container terminals，container cranes and yard tractors were the main contributors.Through comparison and uncertainty analysis，the emission inventory in the PRD region developed in this study was proved to be reasonable.The method established in this study effectively makes up the deficiency of machinery holdings and fuel consumption rates obtained from incomplete statistical data.It provides a reliable alternative for emission inventory development，pollutant reduction assessment and air quality management.

cargo handling equipment； fuel consumption rate； emission inventory； PRD region

2016- 08- 22

2017- 01- 16

國家杰出青年科學基金項目(41325020)；環(huán)境保護公益性行業(yè)科研專項(204109012)；國家科技支撐計劃項目(2014BAC21B02)

范小莉(1992-)，女，湖北荊州人，fan.xiaoli@foxmail.com.

*責任作者，鄭君瑜(1968-)，男，四川南部人，教授，博士，博導(dǎo)，主要從事大氣排放源清單及空氣質(zhì)量模型研究，zhengjunyu_work@hotmail.com

X51

1001- 6929(2017)04- 0628- 08

A

10.13198j.issn.1001- 6929.2017.01.92

范小莉，夏澤群，李成，等.港口機械排放清單估算方法改進及應(yīng)用[J].環(huán)境科學研究，2017，30(4)：628-635.

FAN Xiaoli，XIA Zequn，LI Cheng，etal.An improved method for building an emission inventory for cargo handling equipment and its application[J].Research of Environmental Sciences，2017，30(4)：628-635.