何斌，楊學(xué)輝，陶鈺休

（重慶交通大學(xué)航運(yùn)與船舶工程學(xué)院，重慶 400074）

一、研究背景

非道路移動源主要包括挖掘機(jī)等工程機(jī)械、拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械以及飛機(jī)、船舶和鐵路機(jī)車等非陸路交通運(yùn)輸設(shè)備[1]。非道路移動源通常以柴油和重油為主要燃料，具有耗油量高和污染物單機(jī)排放量大等特點(diǎn)，其排放的HC和NOX等廢氣對區(qū)域空氣質(zhì)量和人的身體健康有較大影響[2-3]。

隨著工程基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械化的轉(zhuǎn)變、航運(yùn)與水運(yùn)物流的迅猛發(fā)展，非道路移動源逐漸成為主要的大氣污染物來源之一，專家、學(xué)者對此的關(guān)注和研究也豐富起來。亞洲尺度層面，Kurokawa Junichi等[4]以亞洲的能源消耗為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，最新研究數(shù)據(jù)得出亞洲2015年NOX的總排放量為4.48×107t，中國排放占比為54.2%，為亞洲NOX排放最大貢獻(xiàn)源。全國尺度層面，龐凱莉等[5]結(jié)合機(jī)械活動水平估算出中國工程機(jī)械2015年P(guān)M2.5的排放量為5.74×105t，并預(yù)測到2025年其排放量將下降7.1%～64.7%，但與道路移動源相比，下降幅度較小，其對大氣污染排放的貢獻(xiàn)程度將日益顯著。區(qū)域尺度層面，黃成等[6]建立了長三角區(qū)域2014年非道路移動機(jī)械大氣污染物排放清單，提出提升機(jī)械排放標(biāo)準(zhǔn)是降低污染物排放量的有效手段。城市尺度層面，張意等[7]建立了天津市2015年非道路移動源大氣污染物排放清單，得出船舶占非道路移動源污染物排放總量的73.7%，非道路移動源在冬季的排放量相比于其他季節(jié)較低。重慶市地處國家“一帶一路”和“長江經(jīng)濟(jì)帶”Y字形的節(jié)點(diǎn)上，其水、陸、空等非道路移動源活動頻繁，排放出大量的污染物，卻鮮見有關(guān)非道路移動源大氣污染物排放的研究。

本研究基于重慶市非道路移動源大氣污染物排放管控需求[7]，以2018年為基準(zhǔn)年，對重慶市非道路移動源的保有量構(gòu)成和活動水平等數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)研分析，采用生態(tài)環(huán)境部《非道路移動污染源排放清單編制技術(shù)指南（試行）》推薦的清單計(jì)算方法[8]，建立重慶市非道路移動源大氣污染物排放清單，以期為污染特征識別和污染控制策略研究提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。

二、研究方法

（一）研究對象

本研究所涉及對象為以柴油和煤油作為燃料的2018年度重慶市非道路移動源，包括主要的工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、民航飛機(jī)和船舶（重慶市2018年鐵路電氣化率達(dá)97.1%，且余下鐵路有部分廢棄，在運(yùn)鐵路線較短，只有貨運(yùn)機(jī)車且車次較少，忽略內(nèi)燃機(jī)車的排放）。排放清單的污染物種類包括PM10、PM2.5、HC、NOX和CO。

（二）排放清單計(jì)算方法

本研究根據(jù)獲取的各排放源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情況，采用文獻(xiàn)[8]中推薦的排放因子法進(jìn)行各類非道路移動源大氣污染物排放清單的計(jì)算。

1.工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械排放清單計(jì)算

工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械大氣污染物的排放清單采用基于機(jī)械保有量和機(jī)械功率等數(shù)據(jù)的排放因子法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法如公式（1）所示。

式中：E為工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的排放量，單位為噸；j、k和n分別代表類別、排放階段和功率段；P為保有量，單位為臺；G為平均額定凈功率，單位為千瓦/臺；LF為負(fù)載因子，無量綱；hr為使用時(shí)間，單位為小時(shí)；EF為排放因子，單位為克/千瓦時(shí)。

2.船舶排放清單計(jì)算

船舶大氣污染物的排放清單采用基于周轉(zhuǎn)量的排放因子法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法如公式（2）和公式（3）所示。

式中：E為船舶PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的排放量，單位為噸；Y為燃油消耗量，單位為千克；EF為排放因子，單位為克/千克燃油。

式中：Y為燃油消耗量，單位為千克；ZK為客運(yùn)周轉(zhuǎn)量，單位為萬人公里；Zh為貨物周轉(zhuǎn)量，單位為萬噸公里；YX為油耗系數(shù)，單位為千克/萬噸公里。

3.民航飛機(jī)排放清單計(jì)算

民航飛機(jī)大氣污染物的排放清單采用飛機(jī)著陸與起飛（ landing and take-off，LTO）循環(huán)次數(shù)的排放因子法進(jìn)行計(jì)算[9]，計(jì)算方法如公式（4）所示。

式中：E為民航飛機(jī)PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的排放量，單位為噸；CLTO為著陸與起飛循環(huán)次數(shù)，單位為次；EF為排放因子，單位為千克/LTO。

（三）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的來源主要有現(xiàn)場調(diào)研、專家咨詢和文獻(xiàn)調(diào)研等方式，具體來源如表1所示。

表1 非道路移動源數(shù)據(jù)來源方式

三、結(jié)果與分析

（一）排放清單結(jié)果

重慶市2018年非道路移動源大氣污染物排放清單如表2所示，全市非道路移動源大氣污染物排放總量達(dá)2.46×105t。按污染物類型進(jìn)行劃分，PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的污染物排放總量分別為9.40×103t、8.94×103t、1.99×104t、1.28×105t和8.06×104t。按排放源進(jìn)行劃分，工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、民航飛機(jī)和船舶的污染物排放總量分別為1.07×105t、3.95×104t、4.83×103t和9.52×104t。

表2 重慶市2018年非道路移動源大氣污染物排放清單（t）

（二）排放特征分析

各類非道路移動源污染物排放占比如圖1所示。工程機(jī)械為非道路移動源大氣污染物的最大貢獻(xiàn)源，占污染物排放總量的43.4%，其排放占比大主要源于其社會保有量大、單機(jī)功率大且年使用時(shí)間較長所引起。船舶為第二大貢獻(xiàn)源，占污染物排放總量的38.6%，其排放占比較大主要是由于重慶處于“長江經(jīng)濟(jì)帶”Y字形的節(jié)點(diǎn)上，具有優(yōu)越的航運(yùn)位置，航運(yùn)業(yè)發(fā)達(dá)，船舶年吞吐量和周轉(zhuǎn)量巨大，頻繁的航運(yùn)活動造成了大量的污染物排放。農(nóng)業(yè)機(jī)械為第三大貢獻(xiàn)源，占污染物排放總量的16.0%，農(nóng)業(yè)機(jī)械的社會保有量大，但單機(jī)功率較小，部分機(jī)械使用在農(nóng)作物的栽種、收割有季節(jié)性閑置，其年使用時(shí)間較短，從而使得其保有量大但污染物排放量相對較少。民航飛機(jī)為非道路移動源大氣污染物的最小貢獻(xiàn)源，占污染物排放總量的2.0%。

圖1 各類非道路移動源污染物排放占比

各類非道路移動源污染物排放分擔(dān)率如圖2所示。船舶為PM10和PM2.5的最大貢獻(xiàn)源，分別占該類污染物排放總量的45.4%和45.7%。工程機(jī)械為HC、NOX和CO的最大貢獻(xiàn)源，分別占該類污染物排放總量的47.7%、42.5%和46.5%。民航飛機(jī)為PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的最小貢獻(xiàn)源，分別占該類污染物排放總量的1.0%、1.0%、2.2%、2.1%和1.9%。

圖2 重慶市2018年各類非道路移動源污染物排放分擔(dān)率

工程機(jī)械中，挖掘機(jī)和裝載機(jī)以40.0%的保有量，占各類污染物排放總量的66.9%～70.4%，為污染物主要貢獻(xiàn)源，其主要是因?yàn)榇藘深惞こ虣C(jī)械平均功率大。農(nóng)業(yè)機(jī)械中，農(nóng)產(chǎn)品初加工機(jī)械以36.8%的保有量，占各類污染物排放總量的33.6%～34.6%，為污染物最大貢獻(xiàn)源，主要是因?yàn)榇祟悪C(jī)械保有量大；排灌機(jī)械也具有較大的保有量，但其單機(jī)功率相對較小，為農(nóng)業(yè)機(jī)械第二大污染物貢獻(xiàn)源。綜上，機(jī)械保有量和單機(jī)功率對機(jī)械污染物排放量起著重要作用。

四、結(jié)論

重慶市2018年非道路移動源大氣污染物排放總量達(dá)2.46×105t。PM10、PM2.5、HC、NOX和CO的污染物排放總量分別為9.40×103t、8.94×103t、1.99×104t、1.28×105t和8.06×104t。工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船舶和民航飛機(jī)的污染物排放總量分別為1.07×105t、3.95×104t、9.52×104t和4.83×103t，由此可知，工程機(jī)械為非道路移動源大氣污染物排放的最大貢獻(xiàn)源。

船舶為PM10和PM2.5的最大貢獻(xiàn)源，分別占該類污染物排放總量的45.4%和45.7%；工程機(jī)械為HC、NOX和CO的最大貢獻(xiàn)源，分別占該類污染物總量的47.7%、42.5%和46.5%。

工程機(jī)械中，挖掘機(jī)和裝載機(jī)對各類污染物的排放分擔(dān)率大致相當(dāng)，共占工程機(jī)械PM10、PM2.5、HC、NOX和CO排放總量的66.9%、67.1%、68.9%、70.4%和68.3%，為污染物前兩大貢獻(xiàn)源。農(nóng)業(yè)機(jī)械中，農(nóng)產(chǎn)品初加工機(jī)械占農(nóng)業(yè)機(jī)械PM10、PM2.5、HC、NOX和CO排放總量的34.6%、34.6%、33.6%、33.7%和34.0%，為污染物最大貢獻(xiàn)源。機(jī)械保有量和單機(jī)功率對機(jī)械污染物排放量起著重要作用。