移动源大气污染与机动车排放控制的现状和发展
□ 本刊记者 吴 军 赵 晶
全国大气污染状况堪忧
2014年6月5日，环保部发布的《2013中国环境状况公报》显示，2013年，京津冀、长三角、珠三角等重点区域及直辖市、省会城市和计划单列市共74个城市按照新标准开展监测，依据《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）对SO2、NO2、PM10、PM2.5年均值，CO日均值和O3日最大8小时均值进行评价，74个城市中仅海口、舟山和拉萨3个城市空气质量达标，占4.1%；超标城市比例为95.9%。空气质量相对较好的前10位城市是海口、舟山、拉萨、福州、惠州、珠海、深圳、厦门、丽水和贵阳，空气质量相对较差的前10位城市是邢台、石家庄、邯郸、唐山、保定、济南、衡水、西安、廊坊和郑州。
中国气象局基于能见度的观测结果表明，2013年全国平均霾日数为35.9天，比上年增加18.3天，为1961年以来最多。中东部地区雾和霾天气多发，华北中南部至江南北部的大部分地区雾和霾日数范围为50～100天，部分地区超过100天。（见图1）
近年来，包括京沪在内的我国多地持续出现雾霾天气，严重影响了居民的日常生活，引发了社会对空气质量问题的担忧和关注。据中国环境科学研究院副院长宋永会介绍，2011年，WHO针对全球1082个城市的空气质量进行排名，我国空气质量最好的海口市也仅排在第800名，而北京排名则在第1035名。自2012年始，细颗粒物PM2.5/VOC进入公众视野，成为国家治理大气环境污染的重点。
针对移动源大气污染防治的政策、法规
从2012年全国废气主要污染物排放量情况来看，除了工业污染源这个污染“大户”，机动车排放的氮氧化物占到总排放量的1/4左右。机动车对大气污染特别是PM产生的是综合性贡献。首先，机动车直接排放PM，包括有机物（OM）和元素碳（EC）等；其次，机动车排放的气态污染物包括挥发性有机物（VOCs）、氮氧化物（NOx）等，是PM中二次有机物和硝酸盐的“原材料”，同时也是造成大气氧化性增强的重要“催化剂”。
在我国，《环境保护法》及《大气污染防治法》是制定并实施移动源排放标准的法律依据。其中，《环境保护法》于2014年进行修订，并将于2015年1月1日实施 。而《大气污染防治法》最近一次于2000年修订并实施。
而在环保相关的“十二五”规划当中，对机动车的发展均提出了相应的发展目标。在国务院印发《国家环境保护“十二五”发展规划》中，要求加大NOx减排力度，其中关于机动车方面提出：开展机动车船氮氧化物控制；实施机动车环境保护标志管理，加速淘汰老旧汽车、机车、船舶，到2015年，基本淘汰2005年以前注册运营的“黄标车”；鼓励使用新能源车以及在有条件的地区实施更严格的排放标准。
《国家环境保护标准“十二五”发展规划》（环发[2013]22号）针对移动源提出：以氮氧化物、颗粒物和挥发性有机污染物排放控制为重点；坚持道路与非道路移动源并重，机动车与油品标准同步，并开展机动车和其他移动污染源排放标准制修订工作。环保部印发的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》，要求强化机动车污染防治，有效控制移动源排放：促进交通可持续发展，鼓励选用节能环保车型；推动油品配套升级：2013 年底前，全面供应国Ⅳ车用汽油（硫含量不大于50ppm），2014 年底前全面供应国Ⅳ车用柴油，京津冀、长三角、珠三角区域优先实施；2013 年7 月1 日前，将普通柴油硫含量降低至350ppm 以下；逐步将远洋船舶用燃料硫含量降低至2000ppm 以下；加快新车排放标准实施进程：实施国家第Ⅳ阶段机动车排放标准； 2015 年起低速汽车（三轮汽车、低速货车）执行与轻型载货车同等的节能与排放标准；加强车辆环保管理，完善机动车环保检验与维修（I/M）制度；同时开展非道路移动源污染防治，推进非道路移动机械和船舶的排放控制。而在2013年6月国务院审议通过的《大气污染防治行动计划》（《大气十条》），亦包含多项机动车污染控制举措，如提升燃油品质，限期淘汰黄标车等。
我国移动源排放标准现状及展望
自1983年我国颁布第一批机动车排放标准以来，有关移动源的排放标准体系已经逐步完善，其中包括道路机动车和非道路移动源（包括：陆用移动机械、内河船舶、铁路机车）均已纳入移动源控制体系。
针对轻型汽车，当前我国根据地区不同执行国四或国五标准。2013年我国颁布国五排放标准，排放限值与国四标准相比，点燃式汽车（缸内直喷）新增了颗粒物（PM）、非甲烷碳氢化合物（NMHC）两项指标，氮氧化物加严25%；压燃式汽车新增了颗粒物粒子数量（PN）指标，颗粒物（PM）限值加严82%，NOx限值加严28%。该标准将于2018年1月1日全国实施，而北京、上海已经相继实施国五标准。目前，国六排放标准制定已经正式启动，并计划2015年底完成。新标准将重点加严NOx和PM排放限值，采用更加适合的测量工况，并加严蒸发排放控制，以及增加在用车的实际道路测试等要求；同时还将提出更具操作性的标准实施管理规定，加强车辆从生产、销售到使用整个过程的环保监管。
重型柴油汽车占汽车NOx排放的72%，PM排放的99%，是控制的重点。国五排放标准已经于2005年发布，国五标准的实施将使得NOx在第四阶段基础上削减60％。但是由于汽车制造、油品质量提升等原因，目前我国正在实施的是国四标准。中国环境科学研究院环境标准研究所武雪芳呼吁应尽快实施国五标准。当前，重型柴油车的国六排放标准已经正式启动制定，计划2016年底完成。
重型汽油车于2013年7月实施国四排放标准，国五排放标准研究制定工作已经于2014年启动，将进一步加严控制要求，整合尾气、燃油蒸发、曲轴箱、耐久性等多项标准内容。而摩托车正在研究制定国四排放标准。
非道路发动机包括移动机械、船舶、火车等，NOx排放量约相当于机动车NOx排放量的60%，其中非道路移动机械排放约占其中的一半，船舶等的排放量也比较大。非道路移动机械用柴油机包括工程机械、农业机械、矿山机械、小功率船舶等。我国于2007年发布第一个非道路发动机排放标准，目前实施第二阶段标准，并于2014年发布国三、四排放标准，2015年10月1日起将实施第三阶段。国三和国二相比，NOx排放降低30%~45%。船用柴油机的标准正在制订中。
要提高非道路移动源的排放标准，燃料标准也应同步提高。当前，非道路用柴油为普通柴油，硫含量限值要求是350ppm，与车用柴油（硫含量10ppm）有较大差距；尽管当前非道路用汽油与车用汽油一致，硫含量已有大幅度下降，但普通柴油硫含量仍应继续降低至10ppm或50ppm。
欧、美机动车排放法规与中国的排放现状
机动车行业在我国发展迅猛，但在排放法规方面与欧、美国家相比，还存在一定的差距。轻型车方面，美国已经计划在2017年实行Tier 3标准，这个新的汽车排放标准将大幅削减HC和NOX排放量80％、颗粒物70％以及苯等有毒污染物30％，燃油蒸气排放量近100%。欧洲正在实施的欧六标准对车载诊断系统（OBD）的要求更加严格，意味着欧洲在实测道路上更加强调机动车满足排放法规的要求。
重型车方面，随着其使用越来越广泛，对环境的影响特别是PM和NOX问题与日俱增。美国环保署（EPA）从上世纪80年代就颁布了重型车用柴油机排放标准，2000年EPA签署了2007年及以后重型车用发动机的排放标准，到2010年又将NOx的排放量削减了80%。在欧洲，2013年实施的欧六标准将NOX排放量削减了80%，PM排放量削减了50%。
通过比较可以发现，美国的排放法规更为严格、细致。但在过去10年间，中国针对机动车尾气的排放控制所做的努力也不容忽视。我国“十一五”规划期间在汽车尾气排放控制上得到了一定的成效：在机动车保有量增长了150%的前提下，CO、HC、NOX和PM的排放量只分别增长了7.1%、4.7%、-11.9%和1.8%。
由于我们在短时间内走过了欧、美国家在机动车排放控制方面相当长的发展路线，不仅技术储备有所不足，在法规的研究、制订和执行上也面临极大的挑战。在对北京22部城市公交车进行道路NOX排放实时监测后发现，只有3辆车达到国四要求，其余的相当一部分车辆不达标。巴斯夫（BASF）移动源排放催化剂应用工程高级经理张毅博士表示，由于部分机动车在实际运行上达不到既定标准，尽管排放法规不断加严，大气环境状况却依然堪忧。因此除了对油品进行升级等措施以外，对车辆与发动机排放一致性的合规认证也具有一定的重要性。
机动车油耗标准转变带动新机遇
2013年，工信部会同发改委、商务部、海关总署、质检总局等五部委，发布并实施了《乘用车企业平均燃料消耗量核算办法》，在机动车燃油消耗方面推动了从单车油耗标准向企业平均油耗标准的转变。
按照该办法的规定，将以企业作为核算主体，根据乘用车车型燃料消耗量目标值和对应的产量（不含出口量）、进口量设定企业的企业平均燃料消耗量目标值，而国产、进口乘用车统一管理、分别核算。
在燃油经济性目标方面，国务院在2012年6月28发布的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》中提出，到2015年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9升/百公里（164g/km-120g/km），节能型乘用车燃料消耗量降至5.9升/百公里以下；到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里（118g/km-95g/km），节能型乘用车燃料消耗量降至4.5升/百公里以下；商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平。
更严格的排放和油耗法规不仅带来了挑战，也给中国的机动车发展带来了新机遇。未来，我国将在汽车新技术应用、新后处理装置（SCR、DPF、GPF）应用、车用尿素溶液的应用、活性炭技术的应用和蒸发排放监管、在用车排放监管和后处理技术监管等方面呈现出更大的发展空间。
机动车排放合规性检测的发展
推动机动车排放合规性检测是我国车辆尾气排放控制的重点之一。在这个领域，美国已经形成了良好的解决方案和认证周期。EPA利用综合方案对汽车制造商进行监督，包括生产前型式认证、生产线抽查以及在用车检测和召回。在合规计划的执行方面，EPA对提供达到法规要求排放标准的车辆的制造商给予奖励，提供了公平的市场竞争环境，并做到及早发现问题，对不合规情况进行及时监管。
以美国轻型汽油车的合规性法规认证周期为例，整个过程由EPA和汽车制造商共同介入，除了EPA对车辆的设计、生产到投入市场进行监测，还包括制造商对样机排放进行测试、对在用车进行排放验证（包括低行驶里程阶段和高行驶里程阶段）、在车辆认证时通过耐久测试以预测使用寿命结束时的排放水平以及将数据提交EPA进行检测以决定是否签发合规性认证。
EPA还采取抽查机制，在认证过程中对车辆进行生产线抽查，认证后对在用车进行抽检，确保车辆达到排量要求、技术规范和排放标准。此外，EPA还会根据在用车的车型销售量来确定需要进行检测的车辆数量。例如：通用TM有4个销量均在5000左右的组别，前三组别可按照低销量组别的里程测试规范，而第四组别将需要进行两次低里程测试盒四次高里程测试。确保在此过程中，能够及时发现问题、纠正问题，确保符合法规标准。
如果测试车辆的平均排放量超出适用标准的1.3倍并且超过一半的测试车辆超标，EPA会要求对这批车辆执行更为严格的在用一致性测试（IUCP），该测试扩大了车辆使用区域及使用里程的要求，需要检测的在用车范围更加广泛。最终得到的数据将成为EPA的召回依据。此外，所有测试环节收集到的数据将会汇总到整车及发动机合规信息系统，便于相关机构日后的查阅。