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摘 要：随着机动车保有量的快速增长，机动车尾气已严重影响中国的空气质量，尤其是尾气中的PM2.5对人类健康构成了严重威胁。中国油品质量等级与机动车污染物排放标准均参考欧洲标准。介绍PM2.5的背景知识，对现阶段中国和欧洲的油品质量等级和机动车污染物排放标准进行对比分析，并探讨油品质量等级与机动车（汽油发动机）尾气中颗粒物PM2.5的排放关系。
关键词：油品质量等级 机动车尾气排放标准 PM2.5
中图分类号：X513 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）007-121-02
近年来，随着生活水平的提高，中国机动车保有量迅速增加，截止到2011年底，我国机动车保有量达2.23亿辆，其中汽车达1.06亿辆。机动车尾气已成为空气的重要污染源。
机动车尾气排放的污染物主要有：碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）、一氧化碳（CO）和颗粒物（PM）。PM英文全称为Particulate Matter（颗粒物），是指在空气中漂浮的极小的颗粒和雾滴。PM分两种，即可吸入颗粒（Inhalable Coarse Particles）PM10和细颗粒物（Fine Particles）PM2.5，PM10的粒径在2.5～10微米之间，PM2.5的粒径小于2.5微米。PM2.5粒径小（相当于人类头发直径的1/30），形状多变，表面积大，吸附能力强，表面吸附了大量有毒、有害物质，且在大气中停留时间长，输送距离远，因而对大气环境质量和人体健康危害大。
1 PM2.5的相关介绍
1.1 PM2.5的来源
虽然自然过程会产生PM2.5，但其主要来源还是人为排放，人类既直接排放PM2.5，也排放某些气体污染物，在空气中转变成PM2.5。直接排放主要来自燃烧过程，比如化石燃料（煤、石油）的燃烧、生物质（秸秆、木柴）的燃烧、垃圾焚烧。在空气中转变成PM2.5的气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物。其它的人为来源包括：道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气。自然来源包括：风扬尘土、火山灰、森林火灾、漂浮的海盐、花粉、真菌孢子、细菌。
中国各地经济发展程度、产业链、环境气候各异，造成各地大气中的PM2.5的来源不一。总体来看，机动车尾气排放的污染物仅是大气中PM2.5产生和形成的原因之一。
1.2 PM2.5的危害
研究人员发现，粒径10微米以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面。PM10，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小。PM2.5不易被阻挡，进入支气管和肺泡后通过气血交换进入血液，引发包括哮喘、支气管炎和心脑血管等方面的疾病。进入血液后颗粒表面吸附的致癌物、有毒气体、重金属等会溶解在血液中，对人体的伤害更大。PM2.5“万恶之源”在于它太小了，生理结构决定了人体对PM2.5没有任何过滤和阻拦能力，而PM2.5对人类健康的危害却随着医学技术的进步，逐步显露出其恐怖的一面。
图1 颗粒大小比较
1.3 机动车（汽油发动机）尾气产生的PM2.5分析
机动车尾气会直接排放不完全燃烧颗粒物PM2.5，尾气中的氮氧化物和二氧化硫，也会在空气中转变成PM2.5。科学研究发现，机动车尾气直接排放的颗粒物主要由核态（粒径典型分布范围0.003～0.03 m）和积聚态（粒径典型分布范围0.03～0.5 m）的颗粒物组成，其中以核态颗粒物为主。轻、重柴油发动机及农用机车所排放的PM2.5浓度最大。发动机在怠速和频繁加速减速时排放的PM2.5浓度会升高，因此城市交通越拥堵，尾气排放的PM2.5就会越多。油品质量也是重要的影响因素，硫含量越大，排放的二氧化硫和氮氧化物就会越多，在空气中会转变成PM2.5。因此可以看出机动车尾气直接和间接产生的PM颗粒，以PM2.5为主，包含少量PM10。
2 中国和欧洲汽油质量标准及机动车排放标准
由于中国汽油质量标准及机动车排放标准均参考欧洲的标准，在这里列出欧洲的标准供参考比较。
2.1 欧洲汽油质量等级和机动车排放标准
表1 欧洲汽油质量升级进程
由表1可以看出，目前欧洲汽油质量执行统一的欧Ⅴ标准，其硫含量均为10 g·g-1。
2.2 中国汽油质量等级和机动车排放标准
表2 中国汽油质量升级进程
由表2可以看出，从2009年起，中国汽油质量标准执行国Ⅲ标准（相当于欧Ⅲ标准），汽油硫含量为150 g·g-1，北京上海标准稍高，分别实行京Ⅳ和沪Ⅳ标准（相当于欧Ⅳ标准）。
3 中国与欧洲机动车污染物排放量对比
参照上述中国和欧洲的油品质量标准和排放标准，假设车辆品牌、发动机产地、发动机排量、驾驶员水平、年行驶里程数、平均车速、车辆新旧程度等诸多参数均相同。分析对比如表3。
4 结论
假设上述条件均成立，则中国单台机动车各污染物排放量为欧洲的数倍至数十倍。尤其在二氧化硫的排放量方面，差距更加明显，排放比分别是10倍和35倍。在本文重点关注的机动车尾气直接排放颗粒物PM2.5方面，中国1台车的排放量相当于欧洲的10台。目前中国拥有100万辆机动车以上的城市有14个，意味着这些城市的尾气排放的二氧化硫和颗粒物PM2.5已超过纽约、东京等拥有近1000万量机动车的超大城市。
我国成品油消费的情况，2012年中国汽油消费8175万吨，因此为改善空气质量，尤其是减少机动车尾气中PM2.5含量，必须快速提高中国的油品质量标准。
参考文献：
[1] 阳红，孙德仕.道路交通颗粒物排放机理[J].过程工程学报，2002，11（2）：324-328.
[2] 廖光华.汽油质量标准对污染物排放标准的影响[J].石油库与加油站，2010，19（4）：41-44.
[3] 潘锁柱，裴毅强，宋崇林，等.汽油机颗粒物数量排放及粒径的分布特性[J].燃烧科学与技术，2012，18（2）：181-185.
[4] Whitby KT，Cantrell BK.Atmospheric aerosols：Characteristics and measurement[C].Proceedings of the International Conference on Environmental Sensing and Assessment（ICESA）.Institute of Electrical and Electronic Engineers （IEEE）.Washington，DC，1976：1-6.
[5] 何元，王恒.柴油机排放颗粒物的观测与分析[J].小型内燃机，2000，29（2）：26-29.
[6] 杨哲.从国外油品质量升级看我国汽油柴油标准的发展及对策[J].炼油技术与工程，2004，34（10）：1-4.
关键词：油品质量等级 机动车尾气排放标准 PM2.5
中图分类号：X513 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）007-121-02
近年来，随着生活水平的提高，中国机动车保有量迅速增加，截止到2011年底，我国机动车保有量达2.23亿辆，其中汽车达1.06亿辆。机动车尾气已成为空气的重要污染源。
机动车尾气排放的污染物主要有：碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）、一氧化碳（CO）和颗粒物（PM）。PM英文全称为Particulate Matter（颗粒物），是指在空气中漂浮的极小的颗粒和雾滴。PM分两种，即可吸入颗粒（Inhalable Coarse Particles）PM10和细颗粒物（Fine Particles）PM2.5，PM10的粒径在2.5～10微米之间，PM2.5的粒径小于2.5微米。PM2.5粒径小（相当于人类头发直径的1/30），形状多变，表面积大，吸附能力强，表面吸附了大量有毒、有害物质，且在大气中停留时间长，输送距离远，因而对大气环境质量和人体健康危害大。
1 PM2.5的相关介绍
1.1 PM2.5的来源
虽然自然过程会产生PM2.5，但其主要来源还是人为排放，人类既直接排放PM2.5，也排放某些气体污染物，在空气中转变成PM2.5。直接排放主要来自燃烧过程，比如化石燃料（煤、石油）的燃烧、生物质（秸秆、木柴）的燃烧、垃圾焚烧。在空气中转变成PM2.5的气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物。其它的人为来源包括：道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气。自然来源包括：风扬尘土、火山灰、森林火灾、漂浮的海盐、花粉、真菌孢子、细菌。
中国各地经济发展程度、产业链、环境气候各异，造成各地大气中的PM2.5的来源不一。总体来看，机动车尾气排放的污染物仅是大气中PM2.5产生和形成的原因之一。
1.2 PM2.5的危害
研究人员发现，粒径10微米以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面。PM10，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体健康危害相对较小。PM2.5不易被阻挡，进入支气管和肺泡后通过气血交换进入血液，引发包括哮喘、支气管炎和心脑血管等方面的疾病。进入血液后颗粒表面吸附的致癌物、有毒气体、重金属等会溶解在血液中，对人体的伤害更大。PM2.5“万恶之源”在于它太小了，生理结构决定了人体对PM2.5没有任何过滤和阻拦能力，而PM2.5对人类健康的危害却随着医学技术的进步，逐步显露出其恐怖的一面。
图1 颗粒大小比较
1.3 机动车（汽油发动机）尾气产生的PM2.5分析
机动车尾气会直接排放不完全燃烧颗粒物PM2.5，尾气中的氮氧化物和二氧化硫，也会在空气中转变成PM2.5。科学研究发现，机动车尾气直接排放的颗粒物主要由核态（粒径典型分布范围0.003～0.03 m）和积聚态（粒径典型分布范围0.03～0.5 m）的颗粒物组成，其中以核态颗粒物为主。轻、重柴油发动机及农用机车所排放的PM2.5浓度最大。发动机在怠速和频繁加速减速时排放的PM2.5浓度会升高，因此城市交通越拥堵，尾气排放的PM2.5就会越多。油品质量也是重要的影响因素，硫含量越大，排放的二氧化硫和氮氧化物就会越多，在空气中会转变成PM2.5。因此可以看出机动车尾气直接和间接产生的PM颗粒，以PM2.5为主，包含少量PM10。
2 中国和欧洲汽油质量标准及机动车排放标准
由于中国汽油质量标准及机动车排放标准均参考欧洲的标准，在这里列出欧洲的标准供参考比较。
2.1 欧洲汽油质量等级和机动车排放标准
表1 欧洲汽油质量升级进程
由表1可以看出，目前欧洲汽油质量执行统一的欧Ⅴ标准，其硫含量均为10 g·g-1。
2.2 中国汽油质量等级和机动车排放标准
表2 中国汽油质量升级进程
由表2可以看出，从2009年起，中国汽油质量标准执行国Ⅲ标准（相当于欧Ⅲ标准），汽油硫含量为150 g·g-1，北京上海标准稍高，分别实行京Ⅳ和沪Ⅳ标准（相当于欧Ⅳ标准）。
3 中国与欧洲机动车污染物排放量对比
参照上述中国和欧洲的油品质量标准和排放标准，假设车辆品牌、发动机产地、发动机排量、驾驶员水平、年行驶里程数、平均车速、车辆新旧程度等诸多参数均相同。分析对比如表3。
4 结论
假设上述条件均成立，则中国单台机动车各污染物排放量为欧洲的数倍至数十倍。尤其在二氧化硫的排放量方面，差距更加明显，排放比分别是10倍和35倍。在本文重点关注的机动车尾气直接排放颗粒物PM2.5方面，中国1台车的排放量相当于欧洲的10台。目前中国拥有100万辆机动车以上的城市有14个，意味着这些城市的尾气排放的二氧化硫和颗粒物PM2.5已超过纽约、东京等拥有近1000万量机动车的超大城市。
我国成品油消费的情况，2012年中国汽油消费8175万吨，因此为改善空气质量，尤其是减少机动车尾气中PM2.5含量，必须快速提高中国的油品质量标准。
参考文献：
[1] 阳红，孙德仕.道路交通颗粒物排放机理[J].过程工程学报，2002，11（2）：324-328.
[2] 廖光华.汽油质量标准对污染物排放标准的影响[J].石油库与加油站，2010，19（4）：41-44.
[3] 潘锁柱，裴毅强，宋崇林，等.汽油机颗粒物数量排放及粒径的分布特性[J].燃烧科学与技术，2012，18（2）：181-185.
[4] Whitby KT，Cantrell BK.Atmospheric aerosols：Characteristics and measurement[C].Proceedings of the International Conference on Environmental Sensing and Assessment（ICESA）.Institute of Electrical and Electronic Engineers （IEEE）.Washington，DC，1976：1-6.
[5] 何元，王恒.柴油机排放颗粒物的观测与分析[J].小型内燃机，2000，29（2）：26-29.
[6] 杨哲.从国外油品质量升级看我国汽油柴油标准的发展及对策[J].炼油技术与工程，2004，34（10）：1-4.