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Eco-Environmental
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www.cjee.ac 环境工程学报Chinese Journal of Environmental Engineering
E-mail: cjee@rcees.ac
_文章栏目：大气污染防治
DOI 10.12030/j.cjee.202008009 中图分类号X501;X511
第15卷第2期2021年2月
Vol. 15, No.2 Feb. 2021
齊(010) 62941074
文献标识码A
FAN Wubo, CHEN Junhui, MA Dong, et al. Characteristics of emissions from vehicles in Chengdu from 2010 to 2019 and evaluation of effectiveness of prevention and control measures[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2021, 15(2): 657-668.
2010—2019年成都市机动车排污特征分析及防 控措施减排效果评估
范武波K2，陈军辉〃，马冬3，李媛\金晨阳\唐斌雁、张懿\蒋文举2，钱駿\
刘政1
1. 四川省生态环境科学研究院，成都610041
2.四川大学新能源与低碳技术研究院，成都610041
3.中国环境科学研究院，北京100012
第一作者：范武波（1988—），男，硕士，工程师。研究方向：大气污染控制：E-mail: ****************
*通信作者：陈军辉（1972—)，女，硕士，研究员。研究方向：大气污染控制。E-mail: **************
摘要为评估2010—2019年成都市机动车防控措施的减排效果，以2010年为基准年，采用排放清单法计算了各减排措施下2019年的减排量，对比分析了4种控制措施的减排效益。结果表明：成都市机动车排污总量逐年下降，2019 年PM2.5、NO,、VOCs、C0、502和>^3的排放量分别为0.27><104、4.63xl〇4、 1.7〇x l〇4、28.99xl〇4、〇.21xl〇4和〇.45xl〇4t，主要分布在中心城区，其中重型货车对PM2.5和、0(贡献最大，小型客车对VOCs、CO、802和>«^贡献最大；措施中加严标准的综合减排量最大，重点减排车型为小型客车、轻型货车、公交车等，2019 年 6 种污染物减排量分别为 0.14xl〇4、2.27xl〇4、1.29X104、6.77><104、0.07><104和〇.38xl〇4t；优化城市交通管理对小型客车和摩托车的减排效果显著，2019年6种污染物减排量分别为0.04xl〇4、0.81x10' 0.38xl〇4、2.55xl04、0.05xl04和〇.〇4x l〇4t；淘汰高排放车辆对小型客车、轻型货车等的减排较明显，2019年 6种污染物减排放量分别为0.13xl〇4、〇.98xl〇4、〇.34xl〇4、2.62xl〇4、O.Olxio4和〇.〇〇7x i〇4t；推广清洁能源汽车的重点减排车型为出租车和公交车，虽然可有效减少PMy5、N O，的排放，但VO Cs却有小幅增加，2019年6种 污染物减排放量分别为〇.12xl〇4、0.62M04、-〇.13xl〇4、0.3〇x l04、0.004><104和〇.〇〇〇5x l〇4t。
关键词机动车污染；减排措施；减排效果；排放清单；成都市
机动车是重要的大气污染排放源。机动车尾气对大气颗粒物有重要贡献，其中的氮氧化物和挥发性有机物等亦是臭氧的重要前体物〜2]，能给人健康带来不利影响[3]。近年来，机动车尾气排放因子[4_6]、清单[7^]、模型[IM3]以及未来发展趋势[14胃17]等成为机动车污染防治领域的研究热点。研究者在识别机动车尾气排放特征、污染空间分布、对区域环境影响等方面取得的重要成果，有 助于全面认识机动车尾气污染，还可为政府部门的管理决策提供支撑。
通过防控措施减排效果评估，可获得各种措施的污染减排量、经济成本效益等指标，以确定收稿日期：2020-08-10；录用日期：2020-12-30
基金项目：国家重点研发计划项目（2017YFC0212106)
658环境工程学报第15卷
最适用的减排方案，是机动车尾气排放研究的重要领域。卢亚灵等[18]分析了京津冀地区提前淘汰黄标车和黄标车禁行2种措施的减排效果，发现提前淘汰黄标车并予以补贴的减排效益更明显；谢鹏飞等[191研究了京津冀地区燃油品质升级后的减排效益，认为升级燃油品质标准可有效降低单车排放因子，尤其是对VOCs和PM具有较好的减排效果；樊守彬等[2()]对北京城市副中心未来的机动车排污情况进行了预测，表明淘汰高排放车辆只能在短期内实现较好的减排效果，推广清洁能源汽车方可取得持续性的减排效果；唐代茂等121]评估了兰州市在2016年推行冬季机动车单双号限行政策期间的空气
质量状况，结果表明，分时段单双号限行可取得较好的减排效果，而全天限行 并不能明显提升减排效果；杨雯等[221对京津冀机动车设置了 13种政策评估情景，发现淘汰高污染排放标准机动车可减少京津冀地区近50%的C O和H C排放。以上研究表明，常见的政策措施在机动车尾气减排上均可取得正向效益，但减排效果却不尽相同，这是由于研究区域的车队结构、措 施类别、资源禀赋、社会经济发展等因素的差异会产生相应经济效益、社会效益的改变，随之影 响减排的效果。
成都市是国务院确定的国家重要高新技术产业基地、商贸物流中心和综合交通枢纽，是西部 地区重要的中心城市[23]。近10年来，成都市机动车快速增长，给当地大气质量带来了极大挑战。为减少汽车尾气污染，成都市政府实施了尾号限行、推广清洁能源汽车等一系列措施，取得了一定成效。本研究以成都市机动车污染防控措施为对象，分类整合了 2010—2019年出台的防控措施，分析了 2010—2019年机动车尾气中污染物的排放特征，评估了关键防控措施的减排效果，以期为成都市及其他同类型城市的机动车尾气污染防治提供参考。
1研究方法与数据来源
1.1关键防控措施梳理
为掌握2010—2019年成都市推行的机动车尾气防控措施，搜集了成都市发布的机动车治理相关文件、标准及统计资料等，并对搜集的资料进行梳理归类，整合成为4类减排措施。
1.2机动车污染排放特征分析方法
通过控制机动车保有量、改变单车排放水平，以及降低机动车使用频率等途径可降低区域内机动车的整体排放量，以此达到减排目的。本研究中机动车尾气排放量的计算方法见式（1)。
Q i=■^V K T j•P j⑴
j成都汽车
式中：2，为污染物PM25、NO、.、C O、VOCs、S02、NH，的排放量，t;F ef为污染物排放因子，g'km % LV K T为车辆年均行驶里程，km•辆、P为机动车保有量，辆；/为污染物种类；y为车辆类 型。其中，排放因子参考《道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南》（试行)[241推荐值，年 均行驶里程根据实际调查、并参考文献[25]获得，机动车保有量取自历年统计年鉴[26]、相关文献及部分公开数据[25〃7]。本研究未考虑燃油蒸发排污量。此外，基于成都市路网数据，采用ArcGIS 将2019年机动车尾气排放量进行了 1kmxl k m分配。
1.3关键防控措施类别
本研究以2010—2019年成都市机动车实际排放量为“基准排放”，对应的防控措施如表1所 示。4类减排措施单独实施时的排放量为“控制排放”。各控制排放下的机动车保有量与对应的基准排放相同。通过对
比基准排放和控制排放的排放量来评估每种防控措施的减排效果。4类减排措施分别为：1)加严排放及燃油标准。假定所有新增车辆全执行2010年的排放标准及燃油品质，其他 措施不变；2)推广清洁能源汽车。假定所有新增清洁能源车均为燃油汽车且执行相应标准，其他 措施不变；3)淘汰高排污车辆：假定所有高排污车辆按照每年5%的比例自然淘汰，其他措施不变；4)优化城市交通管理。假定所有城市交通优化措施未执行，其他措施不变。
第2期范武波等：2010-2019年成都市机动车排污特征分析及防控措施减排效果评估659
表12010—2019年成都市机动车尾气防控相关资料
Table 1Relevant information on vehicle exhaust control in Chengdu from 2010 to 2019资料类型发布日期文件名称
提升排放标准类措施
提升油品、推行清洁能源汽车及淘汰高污染车辆类措施
优化城市交通管理类措施2011-04-13 2013- 02-18 2014- 02-14 2016- 05-11 2017- 03-30 2018- 04-28 2019- 04-24 2010-05-07 2013- 05-30 2014- 05-15 2015- 05-29 2019-09-03 2005-04-15
2005-05-30
其他资料
2008-04-02
2013-09-17
2016-08-22
《关于成都市实施国家第四阶段机动车排气污染物排放标准的通告》
《关于成都市实施国家机动车排气污染物阶段性排放标准的通告》
《成都市大气污染防治行动方案(2014—2017年)》
《成都市大气污染防治行动方案2016年度实施计划》
《成都市大气污染防治行动方案2017年度重点任务》
《成都市2018年大气污染防治工作行动方案》
《成都市2019年大气污染防治工作行动方案》
《关于高污染汽车限制通行区域和时段的通告》
《关于进一步加强成都市中心城区机动车排气污染防治工作实施方案》《关于空气重污染期间中心城区实施临时交通管理措施的通告》
《关于高污染汽车限制通行区域和时段的通告》
《成都市柴油货车及非道路移动机械污染治理攻坚战行动方案(2019—2020)》《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国m、IV阶段)》
《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法
(中国m、i v、v阶段)》
《重型车用汽油发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国m、iv阶段)》《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中同第五阶段)》
《摩托车污染物排放限值及测量方法(中国第四阶段)》
2018-06-22 《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》
2结果与讨论
2.1关键防控措施及执行情况
通过对表1中相关资料的内容梳理，总结了成都市在2010—2019年间发布的机动车尾气防控措施，包括加严排放标准、升级燃油品质、推广清洁能源汽车、淘汰高排放车辆、优化城市交通管理等。防控措施对应的机动车分类及对应的排放标准如表2所示。
在加严排放标准和升级油品方面，成都市的政策基本与国家同步。在推广清洁能源汽车方
表2 2010—2019年成都市机动车尾气防控措施分类及对应排放标准
Table 2 Classification o f vehicle exhaust control measures in Chengdu City from 2010 to 2019
年份
措施
2010201120122013201420152016201720182019加严排放标准(轻汽油车）国m国IV"国IV国IV国IV国IV国IV国V国V国V P 加严排放标准(重汽油车）国m国m国in国 1V3>国IV国IV国IV国IV国IV国IV 加严排
放标准(轻柴油车）国in国in国ra国 IV3>国IV国IV国IV国IV国V国V P 加严排放标准(重柴油车）国m国m国IV国IV国IV国IV国IV国V4)国V国V P 加严排放标准(燃气车）国m国IV国IV国V31国V国V国V国V国V国V P 加严排放标准(摩托车）国ni国D I国m国m国ID国ID国D I国瓜国in国IV。
升级油品(汽油）国m国D I国ni a m国IV国IV国V5>国V国V国VI 升级油品(柴油）国m国in国in国D I国 IV6>国IV国v5>国V国V国VI 注：1)为2011年7月1日开始执行；2)为2019年7月1日开始执行；3)为2013年7月1日开始执行；4)为2017年7月1日开始执行；5)为 2016年10月1日幵始执行；6)为2014年10月1日开始执行。
660环境T程学报第15卷
面，2017年底，成都市清洁能源汽车达到了 4.2x l〇4辆；2018年底前主城区将1 500辆公交车、400辆出租车、6000辆物流车的新增或更换为清洁能源车辆；2019年新增了 6000辆物流配送、邮 政快递用清洁能源汽车；预计到2020年末清洁能源汽车将达到l〇x l〇4辆在淘汰高排放车辆方面，成都市从2013年5月1日起开始淘汰机关事业单位黄标车；2015年底前基本淘汰了各区县及2005年前注册的运营黄标车；2017年底淘汰了全部黄标车12x l04辆，随后又加强了老旧车的淘汰[28]。在优化城市交通管理方面，2010年10月1日起，高污染机动车每日07:30—19:30禁止在绕城高速内行驶；2012年4月26日起7条主干道执行尾号限行政策；2012年6月1日起禁止发动机排量150mL 以上的两轮摩托车在中
心城区道路通行；2013年7月1日起每日07:30—20:00在二三环内实行尾号限行；2018年1月1日起国111及以下货运车辆禁止人城，同年1月22日起每日07:30—20:00实 行绕城内尾号限行；2019年1月1日起国IV以上货运车入城数控制在6 100辆以内。除此以外，成 都市还通过优化运输结构、大力发展公共交通等方式来优化城市交通管理，但这部分措施不易量化，故未将其纳入关键措施评估。
2.2 2010-2019年成都市机动车尾气污染物排
放特征分析
2.2.1总体趋势
图1为2010—2019年间成都市机动车保
有量及排污量变化趋势。由图1可以看出，近 10年来，成都市机动车增长趋势稳定，机动车 保有量从2010年的259.91x l〇4辆增至2019年 的576.8〇x l〇4辆，年均增长率达到9.26%。2019 年，PM2.5、VOCs、C O、NOr、NH，和 S02 的排 放量分别为 11.58x l〇4、1.7〇x l〇4、〇.27x l〇4、4.63x 104、0.45><1〇4和 〇.21x l〇4t，分别比 2010 年增 加了 -64.51%、一14.68%、-60.08%、15.00%、54.96%和48.84%，这说明，成都市推行的一
系列防控措施有效的削减了机动车C O、VOCs 和PM2.5的排放，但仍需加强对NOp NH3和 502的控
制。
2.2.2不同排放标准的机动车保有量与污
染物排放量的关系
图2展示了不同标准的机动车保有量占比及排污总量占比变化趋势。由图2可知，近 1〇年国〇、国I、国n和国in车辆保有量占比逐渐下降，国i v车辆占比先上升后下降，国V和国VI车辆占比逐渐上升；2019年末国0〜国VI车辆占比分别为0%、0.15%、5.68%、15.29%、41.88%、29.96% 和 7.03%。就排污量而言，成都市机动车排放的污染物主要来自国n、国m、国iv和国v车辆；2019年综合排污占比中，这几类车辆的排污量分别占总量的13.12%、28.70%、32.78% 和 20.53%。值得注意
-»-C O-*-V O C s-Ar-NO(p m;5
年份
600
500§
〇
c
400
300
200
图1成都市机动车保有量及排污量变化趋势
Fig. 1Trend o f vehicle ownership and pollutant emission in
Chengdu
P-国0P-国I■ P-国 I I P-国 I I I
B-国0~•~B-国 I一一B-国 I I—■▼-B-国ni
P-国 IV P-国V P-国 V I
B-国 IV一国V—B-国 V I
w w w、令、
年份
注:p代表排放量;B代表保有量，下同。
图2不同排放标准机动车保有量及排污量变化趋势Fig. 2 Trend o f vehicle ownership and pollutant emission with
different emission standards
第2期范武波等：2010—2019年成都市机动车排污特征分析及防控措施减排效果评估661
的是，保有量占比仅15.29%的国I I 车辆的综合排污占比达到了总量的28.70%。因此，在国0、国
I 和国n 车辆逐渐淘汰的情况下，国m 车辆应作为成都市下一步的重点减排对象。
2.2.3不同类型机动车保有量与污染物排放量的关系
图3反映了不同类型机动车保有量占比及 排污总量占比的变化。由图3可知，成都市小 型客车保有量最大、占比尚，从2010年的52.19%提升至2019年的84.15%，年均增长率达到 15.15%；摩托车保有量占比则从2010年的 39.78%降低到2019年的9.07%，保有量年均增 长率为-7.35%；其他车型保有量占比变化不 大。小型客车的快速增加和摩托车的持续减少 说明成都市车队结构发生了改变，各类机动车 的排污总量构成也随之改变。经分析可知，小 型客车排污总量占比在2017年之前逐渐增 加，随后出现下降，2019年约为47.02%；而摩 托车排污总量占比逐年减小，2017年后逐渐稳 定，到2019年约为11.18%；公交车和重型货 车的排污总量占比相对较小，但呈现出明显的 上升趋势，在2019年分别达到了 8.02%和13.31%；其余车辆排污占比较稳定，为9.48%〜12.48%。
2.2.4不同类型机动车对污染物排放的贡献
成都市不同类型机动车对污染物的贡献占比如图4所示。由图4(a )可知，2010—2019年，重 型货车对PM 25贡献率最大，从2010年的39.81%增至2019年的62.62%，其次为小型客车，占比为 11.67%〜17.39%；重型货车对NOx 贡献占比亦为最大，从2010年的15.59%增加到2019年的35.08%， 其次为公交车、小型客车和轻型货车，分别为16.32%~23.02%、12.84%〜20.49%、10.42%〜14.59%, 呈现缓慢的下降趋势（见图4(b ))。由图4(c )~图4(f )可知，小型客车是VOCs 、CO 、802和>^3的主 要贡献车型，2019年的排污占比分别为49.63%、58.96%、74.41%和87.49%，分别比2010年增长 了 24.99%、17.07%、33.23%和9.61%；而摩托车对VOCs 、CO 、502和>^3的贡献则逐年下降， 2019年的贡献率分别为24.26%、27.34%、63.83%和44.27%，分别比2010年下降了 36.93%、 21.73%、31.33%和9.21%；其余车型排污占比基本不变。以上结果说明成都市机动车结构在这 10年间发生了明显变化，小型客车明显增加、摩托不断减少，造成排污构成的变化呈现上述趋势。 2.2.5成都市机动车污染物的空间分布特征
图5是2019年成都市机动车排污空间分布图。由图5可知，每种污染物的排放都呈现出由中 心城区向郊区递减的排放趋势：一圈层的武侯区、青羊区、金牛区、成华区、锦江区等区域路网 相对密集、交通流量大，单个网格排放量较高，PM 25、NO ,、CO 、VOCs 、>«13和802的排放量在 2.16、16.81、58.32、14.34、2.87、1.26 t .(a .km 2)-丨以上；二圈层大部分区域以及整个三圈层的路网 相对较稀疏、交通流量较小，其排放量也相对较低，上述6种污染物在二圈层的排放量分别为 0.43〜2.15、4.24
〜16.80、15.58〜58.31、3.67〜14.33、0.63~2.86、0.27〜1.25 t .(a .km 2)-1；而 6 种污染物在 三圈层的排放量分别在0.42、4.23、15.47、3.66、0.62、0.26 K a 'km 2)-1以下。这是由于成都国际集 装箱物流园区、航空物流园区等大型物流园区主要分布在二圈层区域，所以重型柴油货车在该区 域活动频繁、保有量较大，导致其中个别区域排放量较高。周子航等[25]对2016年成都市机动车排
I P -小客 _
P -摩托
B -小客
-B -轻货
P -重货 P -轻货• B -公交 + B -摩托
+
B -其他
:P -公交
-
B -重货 P -其他^
年份
图3
不同类型机动车保有量及排污量变化趋势
Fig. 3 Trend o f ownership and pollutant emission o f
different types o f vehicles
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