隨著我國大氣復合型污染問題的不斷惡化和對污染排放源精細化管理要求的不斷提高,作為重要排放源之一的非道路移動源的污染問題日益受到人們的關注。其中,工程機械由于其自身排放標準滯后、維護水平低、燃油質量差和單機排放高等的特點,對公眾健康和大氣環(huán)境影響較大,亟需從源頭進行更加嚴格的控制。然而,現(xiàn)有的排放因子和成分譜數(shù)據(jù)還不足以支撐對工程機械的精細化的管理。
因此,本研究針對主要的工程機械類型,利用車載測試系統(tǒng)獲取了裝載機、叉車、挖掘機和推土機等共21臺工程機械怠速、行走和作業(yè)工況下尾氣流量及污染物等排放數(shù)據(jù),計算并檢測分析了污染物的排放因子和組分數(shù)據(jù),并據(jù)此詳細的分析了各機械的排放特征。通過獲取工程機械尾氣和燃油的數(shù)據(jù),分析得到了機械尾氣排放和燃油組分超標等特征。機械燃油消耗率與機械的功率和負荷有關,且污染物瞬時排放率和油耗率的變化趨勢一致。其中裝載機、叉車、挖掘機和推土機的平均油耗率分別為0.48、0.45、2.00和0.48g/s;PM2.5怠速工況特氟龍膜電鏡分析說明了相同類型工程機械之間的顆粒形態(tài)存在一定的相似性;油品檢測發(fā)現(xiàn)機械用油含硫率和水分含量存在一定的超標情況。
對裝載機、叉車、挖掘機和推土機等四種工程機械進行了測試,獲取了 SO2、CO、NO、NO2、NOx和PM2.5等尾氣污染物的實測數(shù)據(jù)并計算了其排放因子大小。其中SO2裝載機、叉車、挖掘機和推土機的平均排放因子分別為0.7、0.8、1.0和1.7g·kg-1 fuel;CO 的平均排放因子分別為 23.8、24.1、12.9 和 31.0g·kg-1 fuel;NO 分別為 32.8、26.7、31.3 和 34.1g·kg-1 fuel;NO2分別為 10.1、10.2、6.6 和 11.7g·kg-1 fuel;NOx 分別為 42.9、36.9、37.9 和 5.8g·kg-1fuel;PM2.5 分別為 3.6、2.7、3.7 和 5.0g·kg-1fuel。詳細的分析了各污染物的排放特點并通過橫向對比,發(fā)現(xiàn)本研究的結果和其他文獻排放因子結果存在一定的差異性,但都在一定的合理范圍內。對VOCs的采樣數(shù)據(jù)進行了組分分析,識別了烷烴、烯烴、炔烴和芳香烴等共57種組分。
發(fā)現(xiàn)各工程機械VOCs主要以C2和C3有機物為主,其中含量較大的組分有乙烯、乙炔和丙烯等。對工程機械細顆粒物做了 OC、EC、水溶性離子和無機元素等組分分析,得到了 PM2.5的組分特征數(shù)據(jù)。其中,裝載機、叉車、挖掘機和推土機OC的平均排放因子分別為 2.0、1.4、2.5和 3.7g·kg-1fuel;EC 分別為 0.9、1.0、0.5 和 08g·kg-1 fuel。OC和EC占PM2.5的比重較高,由于燃料、空燃比和發(fā)動機燃燒溫度等因素的影響,OC和EC的比值差異較大。水溶性離子中NO3-、PO43-和SO42-是最重要的貢獻組分,無機元素中Ca、Mg、Na和Fe等比重較大。雖然水溶性離子和無機元素占PM2.5的比重較小,但是對人體健康的影響卻較大。