2019年四川省盆地区域道路移动源排放的空间和车型分布特征
时间：2023-04-08 22:15:01 来源：千叶帆 本文已影响人
余柳源，石光明，杨复沫
(1. 重庆三峡学院，重庆 万州 404000；
2. 四川大学，成都 610065)
近年来，随着经济社会的发展和民众生活水平的提高，我国机动车保有量迅速增长，道路移动源排放量也随之增加，对大气污染防治工作带来的压力日益加剧，引起民众、政府和学术界的广泛关注。为治理机动车污染，中国自上世纪九十年代开始实施机动车排放控制措施[1]，中华人民共和国生态环境部于2013年9月发布了《大气污染防治行动计划》[2]，提到要提高公共交通出行比例，加强步行、自行车交通系统建设，合理控制机动车保有量，北京、上海、广州等特大城市要严格限制机动车保有量，降低机动车使用强度。中华人民共和国国务院于2018年7月所印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，明确提到要严厉打击新生产销售机动车环保不达标等违法行为、严格新车环保装置检验、构建全国机动车超标排放信息数据库以实现全链条监管、推进老旧柴油车深度治理、定期更换出租车三元催化装置。随着城市发展、机动车保有量的提升、物流货运需求的增长，道路移动源的大气污染物排放管控在大气复合污染防治工作中越来越重要。
四川盆地人口稠密，机动车保有量处于较高水平，以成都市为例，2019年的机动车保有量达到519.5万辆，位居全国城市第二。在复杂地形和特殊气象条件的作用下，机动车的大气污染物排放特征具有其独特性。赖承钺[3]和周子航[4]分别对成都市2014年和2016年道路移动源排放进行模拟，发现成都市2016年CO、VOCs、NOX、SO2、PM10、NH3排放量分别为42.3、4.5、7.2、0.04、1.1、0.6万t。其中，小型客车、中型载客车、大型载客车为CO主要贡献车型，小型客车、摩托车为VOCs主要贡献车型，小型客车、重型货车为NOX、SO2的主要贡献源，重型载客车是PM10主要贡献源，小型客车是NH3的主要贡献源。李媛[5]对2010～2017年四川省机动车污染物排放趋势进行分析，认为四川省机动车污染物排放在2014～2016年达到高值后呈现波动中下降的趋势。在此基础上，本研究对2019年四川省盆地区域各车型机动车排放状态展开研究，了解各城市各车型不同污染物的排放量特征，以期对该区域移动源排放特征的最新情况进行探索，识别道路移动源排放控制的重点，为道路移动源排放管控提供一定理论支撑。
1.1 研究区域与对象
如图1所示，本研究选择四川省盆地区域内的17个地级市为研究区域，包括巴中、成都、达州、德阳、广安、广元、乐山、泸州、眉山、绵阳、南充、内江、遂宁、雅安、宜宾、资阳和自贡，以NOX、SO2、PM2.5、PM10、NH3、VOCs和CO 7种污染物作为研究对象，分析2019年研究区域内各污染物的排放特征。
图1 研究区域Fig.1 The study area
1.2 排放计算方法
本研究采用COPERT(Computer Programme to Calculate Emissions from Road Transport) V模型[6]进行道路移动源大气污染物排放模拟，该模型由欧洲环境委员会(European Environment Agency)于1989年推出，并持续维护和更新。谢邵东等通过比较不同模型发现COPERT模型更接近中国机动车实际排放情况[7]，随后，该模型被大量应用于相关的研究中[8～14]，是较为流行且可靠的研究工具。
在使用COPERT V模型前，需要收集本地化参数，用以描述机动车在目标区域运行时机动车内外环境，准确可靠的本地化参数对模型模拟的准确性有益。模型利用本地化参数计算各车型各污染物的排放因子，再引入机动车保有量和车年均行驶里程等参数，可计算出机动车污染物排放量。COPERT V模型运行所需的关键基础数据及其来源如表1所示。
表1 COPERT V模型输入数据及其来源Tab.1 Indexes and sources of input data for COPERT V model
2.1 2019年道路移动源排放总量
2019年，四川省盆地区域道路移动源排放的NOX、CO、NH3、SO2、PM2.5、PM10、VOCs分别为20.7、28.6、0.4、0.04、1.0、1.4和5.5万t。根据李媛[5]等的研究，2017年四川省全省道路移动源排放的NOX、CO、NH3、SO2、PM2.5、PM10分别为27.6、70.7、0.6、0.03、0.8、0.9万t[5]。虽然我们的研究区域未包含阿坝州、甘孜州、凉山州和攀枝花，但考虑这些盆地外区域的机动车保有量和客货运需求量相对较低，仍可与李媛[5]等的计算结果进行比较分析。相较而言，NOX和NH3的排放都有比较明显的下降，而SO2、PM2.5和PM10则有一定程度上升。NOX和NH3排放下降一部分来自于计算区域差异造成的排放低估，而机动车排放标准的提高应该是这一趋势的主要原因。相反的，SO2、PM2.5和PM10的排放呈现出增加的趋势，这可能是因为近年来机动车保有量迅猛增加，且机动车排放标准提升对PM2.5和PM10的排放减少贡献不大(PM排放主要为柴油车，而柴油车PM国Ⅳ、国V标准的排放限值完全相同)。
如图2和表2所示，排放的城市分布特征明显，分污染物来看，研究区域内的地级市可以分为三档。对于所有污染物，成都市的排放量都划归为第一档，NOX、CO、NH3、SO2、PM2.5、PM10、VOCs的排放量分别为4.3、10.0、0.1、0.01、0.2、0.4和1.6万t，分别占研究区域排放总量的20.5%、34.9%、35.2%、24.6%、26.2%、29.8%和32.5%。
PM2.5和PM10的排放中，达州、德阳、乐山、泸州、绵阳、南充为第二档，排放量分别在0.06 ～ 0.08万t和0.08 ～ 0.1万t之间；
其他城市为第三档，排放量分别在0.02 ～ 0.04万t和0.03 ～ 0.06万t之间。NOX排放的第二档包括泸州、达州、乐山和南充，排放量分别为1.9、1.8、1.6和1.5万t；
其他城市为第四档，排放量在0.4 ～ 1.2万t之间。CO排放的第二档为绵阳、德阳和南充，排放量分别为2.1、2.0和1.8万t；
其他城市为第三档，排放量在0.5 ～ 1.5万t之间。各城市NH3排放量中，德阳、泸州、绵阳和南充可归为第二档，排放量在0.02 ～ 0.03万t之间；
其他城市为第三档，排放量在0.008 ～ 0.02万t之间。VOCs和SO2排放量的城市分布特征类似，达州、德阳、乐山、泸州、绵阳和南充为第二档，排放量分别在0.2 ～ 0.4万t和22.7 ～ 31.9t之间；
其他城市为第三档，排放量分别在0.1 ～ 0.2万t和8.6 ～ 17.6t之间。
图2 四川省盆地区域2019道路移动源排放空间分布Fig.2 Spatial distribution of on road vehicle emission in the basin area of Sichuan in 2019
表2 四川省盆地区域2019年道路移动源排放空间分布Tab.2 Spatial distribution of on-road vehicle emission in the basin area of Sichuan in 2019 (t)
综合来看，研究区域内除成都外，达州、德阳、乐山、泸州、绵阳、南充的道路移动源排放也较高，其他城市相对较低。
2.2 分车型排放总量
本研究中对机动车主要分为7种车型，包括重型载货车、中型载货车、轻型载货车、重型载客车、中型载客车、小型载客车和摩托车。如图3所示，在所有城市中，NOX的排放量主要由重型载货车贡献，排放占比在65.3% ～ 79.3%之间。NH3、CO、VOCs和SO2的排放最大贡献车型均为小型载客车，在成都市贡献占比分别达到83.7%、88.2%、84.4%和82.6%，其他城市中这一比例最高分别达到79.7%、78.7%、71.4%和78.1%。对于大多数城市的道路移动源VOCs排放而言，摩托车和重型载货车是除小型载客车之外的主要贡献源，最高排放占比分别为38.5%和29.7%。而NH3的排放中，部分城市的重型载客车排放占比较高，如内江、泸州和达州这一比例分别达到56.8%、38.7%和35.0%，可能因为在这些城市客运周转路网发达，客运需求教高且小型载客车保有量相对较低。
图3 2019年四川省盆地区域各地级市道路移动源排放量车型分布Fig.3 On-road vehicle emissions from different vehicle types in the basin area of Sichuan province in 2019
颗粒物排放的分车型贡献在不同城市间的差异较大。就PM2.5的排放而言，在大部分城市主要来自于重型载货车，最高占比达到59.8%。PM10排放的车型贡献则更为复杂，在部分城市PM10排放中重型载货车的贡献占比教高，最高可达到55.1%。而在少数几个城市，如成都、德阳和广安，小型载客车的PM10排放占比明显高于其他车型，在52.9% ～ 59.1%之间。研究区域中的半数城市，包括巴中、眉山、南充、遂宁、宜宾、绵阳、内江和资阳，重型载货车与小型载客车的PM10排放占比相当，均处于相对较高水平，分别在45.6% ～ 55.1%和30.1% ～ 59.1%之间变化。
除上述内容所涉及的车型外，轻型载货车和中型载货车在研究区域内所有城市的7种污染物排放中占比都较低，在0.61%～13.01%之间。而中型载客车的贡献则更低，仅在0.29%～5.65%之间变化，主要是因为各城市的中型载客车保有量较少。
3.1 2019年，四川省盆地区域的17个地级市道路移动源排放的NOX、CO、NH3、SO2、PM2.5、PM10、VOCs分别为20.7、28.6、0.4、0.04、1.0、1.4和5.5万t。
3.2 从空间分布来看，研究区域内各地级市的道路移动源污染物排放量可以分为三档。成都市的排放量最高且远高于其他城市，划归为第一档；
达州、德阳、乐山、泸州、绵阳、南充的道路移动源排放也较高，划归为第二档；
其他城市的排放相对较低，划归为第三档。
3.3 从车型分布来看，各城市小型载客车排放的NH3、CO、VOCs、SO2在道路移动源排放中占最高比例，重型载货车在NOX、PM2.5、PM10排放中占最高比例。
3.4 根据道路移动源排放的空间分布特征，成都市的排放量远高于其他城市，建议优先研究并实施符合成都市道路移动源排放规律的道路移动源排放控制措施。此外，川西平原地区的德阳和德阳、川东北地区的南充和达州、川南地区的乐山和泸州等城市也是道路移动源排放管控的重点。
3.5 根据排放的车型贡献来看，小型载客车排放的管控会对NH3、CO、VOCs和SO2产生显著影响，重型载货车排放的管控会显著影响PM2.5、PM10、NOX的排放，重型载客车排放的管控则会对NH3排放有一定影响。针对PM2.5和O3协同控制的需求，小型载客车和重型载货车为四川省盆地区域的主要管控车型。
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