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私家车是城市“空气净化器”?你可能没听说过“二次污染”这个词……

冒晓立(可道|文以载道观察员

控制PM2.5,私家车到底该不该管?

 

1.网红视频惹争议

私家车是城市空气净化器?这是前段时间一段网络疯传的视频中得出的结论视频中一人使用手持PM2.5测量仪分别测量空气中、私家车排气管出口处、厨房炒菜油锅旁、抽烟人士身旁等情景中的PM2.5浓度,发现竟然私家车排气管出口处的PM2.5浓度是最低的,甚至低于空气中的浓度。基于这一发现,视频得出了汽车能降低空气中的PM2.5浓度的结论,并进一步建议大家多开车上路。

图1.测试私家车尾气和城市雾霾的关系的视频(来源于网络)

 

视频一出,点击量暴增,并被广泛转载。连知乎上都有汽车专业的人士从发动机设计原理的角度支持该视频的结论。虽然本人并非大气化学专业出身,但毕竟学了四年的环境科学,还从事着控制交通工具污染排放的工作,面对如此吊诡的结论,竟一下子难以反驳,反而还对它似是而非的推导逻辑感觉颇有道理

想很多人都同我一样产生了这样的困惑:既然如此,政府为何出台各种政策限制私家车上路?又为何总是让大家用更干净(更贵)的汽油并大力补贴混合动力车、电动车等“更干净”的车型?

2.央视辟谣尚存疑

面对铺天盖地的民间质疑之声,央视发出了最权威的“辟谣”声音[1]

1)检测仪进样管路被水阻隔,进气量少,浓度就显得小

2)便携式检测仪不适合测尾气,精度低,不是专门用来测汽车尾气的;

3)没有全面反映汽车污染物排放情况,尾气中的氮氧化物等二次转化也会形成PM2.5

央视的报道中,科学家使用同样的仪器重复视频中的操作,得出了截然相反的结果(PM2.5PM10的数值不论在怠速状态还是正常行驶工况都已经爆表)。但进一步的质疑声音指出,人们对于“测出的值高了就是准的,低了就是不准的”这样的逻辑并不买账。

抛开民间PM2.5手持仪器市场的乱象不谈[2],央视的辟谣中最关键的一点其实是:汽车排气管出口处的PM2.5浓度并不能反应其对空气中PM2.5浓度的真正贡献;不论仪器测出的结果如何,都不能拿来直接下结论。那么我们要问:到底汽车对于空气中的PM2.5的贡献是多少呢?污染物源解析能帮助我们一探究竟。

图2:机动车与雾霾(来源于网络)

 

3.二次污染是关键

要回答这个问题,首先要明确的一点是,污染物的来源一般可以分为一次污染和二次污染。一次污染就是各污染源直接排放到空气中的污染物,比如汽车尾气中直接排放的PM2.5;而二次污染指的是,空气中进行了一系列的物理化学反应之后形成的污染物。

PM2.5为例,汽车尾气中的氮氧化物、硫氧化物和有机气体等到了空气当中在太阳光的作用下发生化学反应形成硫酸盐、硝酸盐和有机气溶胶等液体或固体颗粒物。在受体模型法中,这部分污染被统一并作“二次源”,而在源模型法里, 二次源被分配到了我们所熟悉的工业源、移动源、生活源等来源里。目前普遍认为,空气中大部分的PM2.5其实来源于二次污染[3]

回到机动车(包括轻型私家车和重型卡车)这一排放源,不难看出,机动车尾气不仅贡献了PM2.5的一次污染,还间接贡献了PM2.5的二次污染——

1)直接排放,发动机内燃烧

我们知道,机动车发动机内,发生油(主要是汽油和柴油)和空气混合后的燃烧。空气中主要包含氧气和氮气,油主要是碳氢化合物和一些提炼过程中遗留的杂质。燃烧过程中,油品质量、进气量、压强、温度等因素复杂作用下,产生了组分复杂的尾气,除了温室气体外,机动车尾气中的有害气体成分主要有一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物

目前我国机动车直接排放的颗粒物含量较低。最新实施的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》(简称国五)中规定的轻型车颗粒物排放限值为0.0045g/km,而这之前的国四对颗粒物排放并没有提出要求,国五中的标准主要针对的是缸内直喷型的汽油发动机。国五中对柴油车颗粒物排放要求的限值也是0.0045g/km,这相比国四的0.025 g/km标准提高了80%左右[4]。有研究使用不综合考虑大气污染物物理化学反应的受体模型进行颗粒物源解析,结果显示机动车对城市PM2.5污染的贡献率仅为4%[5]。

句话概括:所谓的一次污染就是燃料燃烧后未经物理化学反应、直接产生的尾气,这部分排放只占机动车PM2.5总排放的一小部分而已。而真正的大boss却是——

2)间接排放:复杂的大气物理化学反应

简单的说,间接排放,或者说所谓的二次污染,是直接排放的尾气与大气组分反应之后的产物,而这才是我们所说“机动车PM2.5排放量”的主要源头

各种污染物在空气中混合后,在太阳光的作用下会互相之间发生化学反应形成新的污染物。空气中的颗粒物成分复杂,除了各排放源的直接贡献之外,氮氧化物、硫氧化物、有机物等污染物发生反应形成的硫酸盐、硝酸盐和有机气溶胶等悬浮在空气中形成新的颗粒污染物。机动车尾气中排放的氮氧化物,就是大气中二次颗粒物形成的重要前导污染物。

五排放标准中,轻型车的氮氧化物排放限值是0.06g/km,柴油车是0.18g/km。最新的北京市PM2.5源解析结果显示,2014年机动车的贡献率为31%左右,远远高于其在PM2.5一次排放的贡献率。截止到2015年,全国共9个城市完成颗粒物源解析工作,其中北京、杭州、广州、深圳的首要污染来源是机动车[6]细分机动车的话,尽管柴油车的单车排放表现比汽油车差,但其数量上远远低于汽油车。

图3.北京市PM2.5源解析结果[7](来源于网络)

 

所以,不论何种仪器通过、什么样的方法、测出的汽车排气管中的颗粒物浓度与大气中的颗粒物浓度相比是大是小,都无法直接证明汽车对大气中颗粒物污染的贡献。只有源解析,才能较为准确地反应污染源的真正贡献。治理大气环境中的PM2.5污染,机动车是一个必须要引起重视的污染源。对于机动车中的重型卡车,控制的重点为尾气排放中直接排放的颗粒物,而对于轻型车,控制的重点为尾气排放中的氮氧化物。

 

参考文献:

[1]http://tech.sina.com.cn/d/v/2017-01-06/doc-ifxzkfuk2540999.shtml.

[2]http://tech.sina.com.cn/e/2017-04-14/doc-ifyeimqy1297260.shtml?cre=techpagepc&mod=f&loc=1&r=9&doct=0&rfunc=36.

[3]https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0ahUKEwjVlNTRu_vTAhUGP48KHcMgAyAQFggsMAE&url=https%3A%2F%2Fcfpub.epa.gov%2Froe%2Findicator_pdf.cfm%3Fi%3D19&usg=AFQjCNE4YxCwopxdR-jyCTnpgA3R-Jz_SQ.

[4]http://www.pcauto.com.cn/drivers/601/6014241.html.

[5]http://www.guokr.com/article/437990/.

[6]http://www.cinn.cn/quy/zb/336439.shtml.

[7]http://www.pm25.com/news/587.html.

(文章仅代表作者个人观点)


作者简介:

冒晓立:马里兰大学公共政策学院硕士,现担任国际清洁交通委员会海洋项目政策研究院

责任编辑:李煜

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