曹英楠，楊 耀，孫 英

（1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，呼和浩特 010051；2.內(nèi)蒙古尚清環(huán)保科技有限公司，呼和浩特 010020； 3.呼和浩特市環(huán)境監(jiān)測中心站，呼和浩特 010051）

呼和浩特意為“青城”，是內(nèi)蒙古草原的腹地，素以藍(lán)天、白云、空氣清新而著稱，每年吸引著來自全國各地的游客到此度假休閑。然而，隨著城市化進(jìn)程及城市交通機(jī)動化的加速發(fā)展，機(jī)動車尾氣污染已成為城市居民近年來最關(guān)心的問題[1]。本文通過對呼和浩特市機(jī)動車的保有量、主要干線上運(yùn)行汽車流量、市內(nèi)各種車型比例及城市固定污染源排放狀況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，計(jì)算了本市汽車尾氣的排放分擔(dān)率，分析了汽車尾氣的污染對青城大氣環(huán)境的影響，為今后本市大氣環(huán)境治理提供了科學(xué)的依據(jù)并對呼和浩特市大氣污染治理提出了一些可行的解決方案。

1 呼和浩特市機(jī)動保有量情況及趨勢

盡管呼和浩特市的主要干道除天然氣公交車外，全市現(xiàn)已設(shè)有公共自行車120 個(gè)租賃點(diǎn)，地鐵也已經(jīng)進(jìn)入城市規(guī)劃階段，使人們的綠色出行更加便捷，然而，截至2014年6月，該市仍有客運(yùn)出租車6 228 輛。2012-2014年，呼和浩特市的機(jī)動車保有量顯著增加，截至2014年底，公共交通及民用轎車已達(dá)74.98 萬臺，年均增幅為13.7%。呼和浩特市2012-2014年機(jī)動車保有量增長趨勢如圖1所示。

圖1 呼和浩特市2012-2014年機(jī)動車保有量

呼和浩特市道路面積由2009年的1 520 萬m2增長到1 949 萬m2，道路長度由2009年的568.8 km 增長到770 km，已形成“八橫十縱一快速”的城市道路交通體系，并與二環(huán)路、繞城路共同構(gòu)成本市城市道路主骨架，大大提高通行能力，方便市民的出行。

根據(jù)2012-2014年呼和浩特市機(jī)動車保有量以及車型比例，筆者選擇了本市的五條交通干線：新華大街（由興安北路—騰飛路）、成吉思汗大街（通道路—興安北路）、興安北路（烏蘭察布街—海拉爾東街）、烏蘭察布街（呼倫路—昭烏達(dá)路）和騰飛路（四緯路—新華大街）。然后，對這五條主要交通干線的平均車流量（輛/h）進(jìn)行分析，如圖2所示。

圖2 呼和浩特市主要路段2012-2014年的平均車流量

選取車輛高峰期時(shí)段觀測，早、中、晚時(shí)間為：7：30—8：30、11：30—12：30、17：30—18：30，每條路段隨機(jī)布設(shè)多個(gè)觀測點(diǎn)，目測各個(gè)測點(diǎn)每分鐘通過的車輛平均數(shù)，然后按模比擴(kuò)大到小時(shí)，最終得出平均每小時(shí)的車流量。根據(jù)呼和浩特市車管所提供的5 條主要干道歷年的平均車流量數(shù)據(jù)，2012年全市平均車流量為2 374 輛/h，2013年為2 805 輛/h，各路段平均增幅17.6%，到2014年已達(dá)到3 444 輛/h，平均增幅23.1%，烏蘭察布街增幅達(dá)到了31.5%。

圖3 呼和浩特市的機(jī)動車車型比例（%）

呼和浩特市的機(jī)動車車型比例如圖3所示。其中，汽油轎車所占車流量比例最大，為68.7%，摩托車為10.03%，占比最小的是中型汽油車，只有1.33%。

2 呼和浩特市機(jī)動車污染狀況分析

2.1 機(jī)動車尾氣污染分擔(dān)率計(jì)算方法

每種大氣污染物質(zhì)都可能來自多種污染源。例如，CO 可能來自工業(yè)廢氣和石化能源燃燒，也可能來自機(jī)動車尾氣排放。污染源分擔(dān)率，是指研究區(qū)大氣中的顆粒物由各個(gè)發(fā)生源所提供給它的質(zhì)量（或濃度）所占該地顆粒物總質(zhì)量（或總濃度）的百分比，可以量化某種大氣污染物中各個(gè)污染源的貢獻(xiàn)。

首先，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及調(diào)查資料計(jì)算出呼和浩特市機(jī)動車源污染物排放量QAK。通過提取各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的道路長度、車流量、車型比例以及各類車型的排放因子，估算出測點(diǎn)控制范圍內(nèi)的污染物排放量[2]。運(yùn)用加權(quán)平均求出呼和浩特市單位路段污染物排放量，再與該市道路長度相乘，即可估算出機(jī)動車污染源排放總量QAK。具體計(jì)算公式如下：

式中，QAK為機(jī)動車第k種污染物的排放量，t/a；Pij為第i個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位、第j種車型的車流量，輛/d；Li為每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位控制的道路長度，km；Ekj為第j種車型、第k種污染物的排放因子，g/km；L為呼和浩特市道路總長度，km。

市區(qū)機(jī)動車污染排放分擔(dān)率，即機(jī)動車尾氣污染物排放的總量與當(dāng)?shù)卮髿馕廴疚锱欧趴偭恐?，其?jì)算公式為：式中，η為機(jī)動車尾氣的分擔(dān)率；Qa為機(jī)動車污染物排放量；Qt為當(dāng)?shù)匚廴疚锱欧趴偭俊?/p>

2.2 排放因子計(jì)算方案

大氣污染的來源包括工業(yè)排放、自然源、移動源等生成的污染物，而排放因子有很多影響因素，如運(yùn)行期限、行駛狀況、燃料、保養(yǎng)狀況等，所以機(jī)動車污染物排放量需要用機(jī)動車排放因子求得。研究機(jī)動車尾氣排放因子的模型一般有如下幾種，它們由不同的開發(fā)機(jī)構(gòu)研發(fā)，適用于不同情況，如表1所示

表1 排放因子模型匯總

MOBILE 模型在1977年由美國環(huán)保局研發(fā)，用作研究機(jī)動車的排放因子，適用于計(jì)算機(jī)動車的碳?xì)浠衔铩⒁谎趸己偷趸锏呐欧乓蜃印?000年，美國環(huán)保局還研發(fā)了第六代MOBILE 模型，它能夠考慮不同機(jī)動車的差異性，更加符合實(shí)際。

相對MOBILE 模型而言，COPERT 模型對數(shù)據(jù)要求不高，可以計(jì)算不同的地方、路況和機(jī)動車運(yùn)行條件下的排放清單，多用于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和排放控制不健全的國家。IVE 模型的特點(diǎn)在于可以顯示實(shí)際的排放情況。加利福尼亞大學(xué)利用機(jī)動車速度及加速度與機(jī)動車的尾氣相關(guān)聯(lián)，輸入實(shí)際的道路參數(shù)，可以得到機(jī)動車較為準(zhǔn)確的排放因子。CMEM 模型與其他模型不同點(diǎn)在于可以求出排放量和消耗燃料的量，適用于各種輕型的機(jī)動車，而且在機(jī)動車的各種運(yùn)行條件下都可以計(jì)算。

MOBILE 模型研究了機(jī)動車在各種環(huán)境情況和行駛情況下的排放因子，將機(jī)動車分為8 類，為得到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，計(jì)算中還考慮到溫度、濕度等外界因素變化并進(jìn)行修正。清華大學(xué)曾經(jīng)運(yùn)用MOBILE 第五代計(jì)算了國內(nèi)典型城市的機(jī)動車排放因子，本次研究借鑒清華大學(xué)的實(shí)際調(diào)查結(jié)果，得到了機(jī)動車各車型實(shí)際排放因子，如表2所示。

表2 我國機(jī)動車實(shí)際排放因子計(jì)算結(jié)果

2.3 呼和浩特市機(jī)動車污染物排放量及分擔(dān)率

根據(jù)確定的計(jì)算方案及調(diào)查數(shù)據(jù)，由式（1）與式（2）求出2012年和2013年機(jī)動車尾氣中一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔锏呐欧帕恳约耙谎趸己偷趸锏姆謸?dān)率，結(jié)果如表3所示。

相比于2012年機(jī)動車污染物排放量有明顯增加，CO 排放量增長了18.63%，NOx排放量增長了17.54%，HC 排放量增長了18.17%。由此可見，雖然石化燃料質(zhì)量提高了，以天然氣為燃料的車輛數(shù)量也在增多，但是隨著機(jī)動車保有量的增加，污染物的排放量依舊呈增長趨勢。

表3 2012-2013年呼和浩特市機(jī)動車機(jī)動車污染物 排放量及分擔(dān)率

將機(jī)動車呼和浩特市各類型機(jī)動車分為7 類，分別計(jì)算每種類型的排放量及其分擔(dān)率，如表4所示。

表4 2013年呼和浩特市各車型排放量占機(jī)動車污染物排放量比例

在CO 排放量中，汽油轎車占到89.89%，摩托車占4.53%，兩者占比超過90%，是機(jī)動車CO 排放的主要車型。NOx排放中，汽油型轎車和重型柴油車占比超過80%，成為機(jī)動車氮氧化物排放的主要車型。在機(jī)動車HC 的排放中，摩托車與汽油轎車占比大于90%，是機(jī)動車碳?xì)浠衔锱欧诺闹饕獊碓础?/p>

3 機(jī)動車尾氣污染的控制方法及建議

隨著機(jī)動車保有量的快速增加，機(jī)動車尾氣污染的控制迫在眉睫。當(dāng)前，可以使用無鉛汽油代替有鉛汽油，提高發(fā)動機(jī)使用壽命，從而降低CO 和HC 的尾氣排量；使用綠色燃料，如甲醇汽油和美國研發(fā)的大豆柴油等，能夠減少發(fā)動機(jī)工作時(shí)污染性氣體及煙塵的排放量；改善發(fā)動機(jī)的工作性能，調(diào)節(jié)化油器、進(jìn)氣系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)，改善燃油性能，增添廢氣循環(huán)系統(tǒng)等；使燃油充分燃燒，減少污染氣體的排放。外部凈化，一般方法是在機(jī)動車排氣管添加裝有催化物的轉(zhuǎn)化器，將排出的尾氣轉(zhuǎn)化為清潔氣體，最后 排出。

在機(jī)動車尾氣污染控制方面，不僅要加強(qiáng)技術(shù)改造，也要加強(qiáng)法律建設(shè)，增大環(huán)境監(jiān)管力度，加強(qiáng)道路污染治理相關(guān)法律建設(shè)，提高對現(xiàn)有機(jī)動車排氣污染的抽檢頻率。

4 結(jié)論

2013年，呼和浩特市機(jī)動車尾氣中的一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔锟偭糠謩e為67.67 萬t、3.92 萬t、9.72 萬t，計(jì)算得出氮氧化物的分擔(dān)率為24.47%。各類車型CO 排放量的分擔(dān)率中，汽油型轎車占到所有車型的比例為89.89%，摩托車占到4.53%，微型汽車以及中型的汽油車占1.13%和1.66%。它們所產(chǎn)生一氧化碳的量，是呼和浩特市機(jī)動車CO 總排放量的97.21%。對于NOx排放量的分擔(dān)率，汽油型轎車占比最高，為50.90%，重型柴油車占30.96%，中型柴油車分擔(dān)率為7.47%，它們占呼和浩特市機(jī)動車NOx總量的89.33%。對于HC 排放量的分擔(dān)率，汽油型轎車、摩托車和重型柴油車的排放量占呼和浩特市機(jī)動車HC 總量的92.99%，是城市道路的重要污染源。所以，汽油轎車、微型汽車、中型汽油車是CO、NOx、HC污染物中占比最大的，成為大氣中NOx的主要來源。

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，呼和浩特市機(jī)動車的保有量逐年增長。2015年初，呼和浩特市機(jī)動車保有量已經(jīng)突破80 萬輛，導(dǎo)致汽油轎車、微型汽油車和中型汽油車的比重逐漸增加，加之部分路段高峰期車輛擁堵，使得尾氣排放量在大氣污染物中的比重大幅增加，例如，新華大街路段中機(jī)動車污染物排放量大于其他路段，空氣質(zhì)量比其他路段差，出現(xiàn)機(jī)動車尾氣污染嚴(yán)重的狀況。

重視并解決尾氣污染問題是城市居民安居樂業(yè)的前提，有利于生態(tài)環(huán)境平衡，這也是城市健康發(fā)展的必經(jīng)之路。作為個(gè)人，要積極使用新能源汽車，使用以天然氣、電能、氫氣、液化石油氣、醇類等非常規(guī)車用燃料作為動力的新型機(jī)動車，鼓勵使用公共汽車、自行車等公共交通工具出行，減少私家車的使用量，降低大氣污染，保護(hù)大氣。