基于隧道测试法的北京市车辆颗粒物排放因子变化及成因研究

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2021年,全国燃油车保有量占汽车保有量的98.5%,化石燃料机动车的保有量在中国依然占有绝对的比例,因此汽车排放问题,尤其是城市汽车排放问题依然严峻。交通产生的颗粒物对于北京这种超大型城市的颗粒物污染做出了巨大贡献。因此针对交通产生的颗粒物在从“尾气-大气”的过程中对道路环境产生的影响进行研究,为交通排放模型的精确化以及城市交通管理与发展提供科学依据。本研究选取北京市丰台区一处短隧道进行颗粒物监测以及采样,并对试验期间道路数据(如道路流量,速度以及车辆类别)以及环境数据(如温度,湿度,能见度以及风速)进行监测。在对颗粒物进行检测采样中:首先对使用的颗粒物检测设备进行本地化校准,通过在隧道出入口安装该设备可以得到机动车在经过隧道时所排放的颗粒物;同时使用不同类型的颗粒物采样设备对路侧以及标准背景下的颗粒物进行采样,并对其水溶性无机盐进行成分分析,探究颗粒物的组成变化的原因为颗粒物排放模型修正提供方向。通过实验获得的数据,一方面,结合最小二乘法测算不同季节不同类型车辆的颗粒物排放因子,并对产生差异的原因进行探讨;另一方面,通过颗粒物成分变化,研究霾事件下道路环境中颗粒物来源变化,并结合二次颗粒物的生成对颗粒物排放模型进行修正,计算出霾事件下不同类型机动车的颗粒物排放因子。结果显示,秋季测算得到不同类型车辆的排放因子均高于夏季,在道路数据未发生明显变化时,环境因素的改变成为排放因子变化的主要因素,且环境因素主要作用于“尾气-大气”的过程中,对道路环境产生极大影响。在霾事件发生的污染天气下颗粒物的水溶性离子成分与正常天气有显著性差别,则二次颗粒物的生成成为道路环境中颗粒物生成的重要路径,因此对霾事件下颗粒物排放因子的修正需要引入二次颗粒物的生成,计算结果可以发现,在霾事件发生时二次颗粒物的生成远高于一次颗粒物的生成,对道路环境产生重要影响,加重了道路环境的污染程度,同时污染程度的加重也反过来促进二次颗粒物的生成,二者互为因果。图25幅,表17个,参考文献124篇。
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