随着我国大气复合型污染问题的不断恶化和对污染排放源精细化管理要求的不断提高,作为重要排放源之一的非道路移动源的污染问题日益受到人们的关注。其中,工程机械由于其自身排放标准滞后、维护水平低、燃油质量差和单机排放高等的特点,对公众健康和大气环境影响较大,亟需从源头进行更加严格的控制。然而,现有的排放因子和成分谱数据还不足以支撑对工程机械的精细化的管理。
因此,本研究针对主要的工程机械类型,利用车载测试系统获取了装载机、叉车、挖掘机和推土机等共21台工程机械怠速、行走和作业工况下尾气流量及污染物等排放数据,计算并检测分析了污染物的排放因子和组分数据,并据此详细的分析了各机械的排放特征。通过获取工程机械尾气和燃油的数据,分析得到了机械尾气排放和燃油组分超标等特征。机械燃油消耗率与机械的功率和负荷有关,且污染物瞬时排放率和油耗率的变化趋势一致。其中装载机、叉车、挖掘机和推土机的平均油耗率分别为0.48、0.45、2.00和0.48g/s;PM2.5怠速工况特氟龙膜电镜分析说明了相同类型工程机械之间的颗粒形态存在一定的相似性;油品检测发现机械用油含硫率和水分含量存在一定的超标情况。
对装载机、叉车、挖掘机和推土机等四种工程机械进行了测试,获取了 SO2、CO、NO、NO2、NOx和PM2.5等尾气污染物的实测数据并计算了其排放因子大小。其中SO2装载机、叉车、挖掘机和推土机的平均排放因子分别为0.7、0.8、1.0和1.7g·kg-1 fuel;CO 的平均排放因子分别为 23.8、24.1、12.9 和 31.0g·kg-1 fuel;NO 分别为 32.8、26.7、31.3 和 34.1g·kg-1 fuel;NO2分别为 10.1、10.2、6.6 和 11.7g·kg-1 fuel;NOx 分别为 42.9、36.9、37.9 和 5.8g·kg-1fuel;PM2.5 分别为 3.6、2.7、3.7 和 5.0g·kg-1fuel。详细的分析了各污染物的排放特点并通过横向对比,发现本研究的结果和其他文献排放因子结果存在一定的差异性,但都在一定的合理范围内。对VOCs的采样数据进行了组分分析,识别了烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃等共57种组分。
发现各工程机械VOCs主要以C2和C3有机物为主,其中含量较大的组分有乙烯、乙炔和丙烯等。对工程机械细颗粒物做了 OC、EC、水溶性离子和无机元素等组分分析,得到了 PM2.5的组分特征数据。其中,装载机、叉车、挖掘机和推土机OC的平均排放因子分别为 2.0、1.4、2.5和 3.7g·kg-1fuel;EC 分别为 0.9、1.0、0.5 和 08g·kg-1 fuel。OC和EC占PM2.5的比重较高,由于燃料、空燃比和发动机燃烧温度等因素的影响,OC和EC的比值差异较大。水溶性离子中NO3-、PO43-和SO42-是最重要的贡献组分,无机元素中Ca、Mg、Na和Fe等比重较大。虽然水溶性离子和无机元素占PM2.5的比重较小,但是对人体健康的影响却较大。