关中地区在用柴油车细颗粒物排放特征及其减排潜力分析

摘要

近年来我国因PM2.5引起的大气灰霾过程频繁发生，机动车尾气排放是主要来源之一，而在机动车尾气排放的PM2.5中，90％以上来自柴油车。开展柴油车尾气 PM2.5排放特征和排放潜力的研究，对于制定柴油车尾气排放控制措施、改善城市空气质量具有重要意义。因此，本文对在用柴油车尾气PM2.5的数量浓度和质量浓度及其粒径分布、化学成分和排放清单等进行了研究，评估了柴油车安装尾气后处理装置对关中地区PM2.5的减排效果，对关中地区治污减霾工作具有重要的意义。本论文主要内容如下：
　　（1）通过台架试验，利用电子低压撞击仪（ELPI）对一辆轻型柴油车和两辆重型柴油车进行了颗粒物数量浓度和质量浓度粒径分布特性的研究。结果表明：重型柴油车尾气PM2.5数量浓度和质量浓度粒径分布之间存在明显的差异。73.09%的PM2.5数量浓度集中在超细颗粒物（DP＜108nm），而96.4%的质量浓度集中在积聚模态和粗模态颗粒物（108nm＜DP＜2.5μm）中。轻型柴油车尾气PM2.5的数量浓度和质量浓度分布中均是以积聚模态颗粒（108nm＜DP＜1μm的）为主，分别占85.31%和56.25%。
　　（2）使用稀释通道源采样器采集柴油车尾气PM2.5，分别采用IC、ICP-AES和TOT等方法分析PM2.5中无机离子、无机元素、OC（有机碳）和EC（元素碳）组分的百分比含量。结果表明：重型柴油车和轻型柴油车尾气PM2.5化学组成类似，未知成分的比例分别为33.62%和27.59%。重型柴油车和轻型柴油车尾气PM2.5已知成分中OC所占比例最大，分别占 PM2.5总质量的39.00%和49.72%，EC所占比例分别为22.72%和19.84%。无机离子所占比例不足4%，无机元素所占比例不足1%。从组分特征来看，碳组分中以 OC为主，无机离子以 NO3-、SO42-和 Na+为主，无机元素以 Al、Ca、Fe和Mg为主。
　　（3）建立关中地区在用柴油车尾气PM2.5排放清单，结果表明：2012年关中地区在用柴油车共有38.14万辆，占关中机动车总保有量的11.61%，然而NOx和PM2.5年排放总量分别为10.00和0.32万吨，分别占关中机动车总排放量的76.39%和78.05%；对NOx和PM2.5排放贡献最大的车型为重型柴油货车和大型柴油客车，二者贡献率之和超过70%。加装DPF改造国III排放标准的重型柴油货车和大型柴油客车共39922辆，共需投入15.97亿元，一年可以减少排放PM2.5490.73吨。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3研究内容和方法

第二章 在用柴油车颗粒物的排放特征

2.1 柴油车颗粒物排放因子

2.2 柴油车排放颗粒物的粒径分布试验研究

2.3 本章小结

第三章 在用柴油车尾气PM2.5的化学成分

3.1试验方法与仪器

3.2 重型柴油车尾气PM2.5的成分

3.3 轻型柴油车尾气PM2.5的成分

3.4 柴油车尾气PM2.5成分对比

3.5 本章小结

第四章 关中地区在用柴油车PM2.5排放清单及减排潜力

4.1 关中地区在用柴油车现状

4.2 在用柴油车排放因子确定

4.3 关中地区在用柴油车PM2.5排放清单

4.4 关中地区在用柴油车加装后处理装置改造

4.5 本章小结

结论

参考文献

附录A PM2.5采样车辆信息

附录B PM2.5分析仪器的测试条件

攻读学位期间取得的研究成果

致谢