北理工實驗還原機動車尾氣污染真相
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4個便攜式測量儀在同一外環境下顯示出4個不同結果。
實驗在“恒溫恒濕稱重箱”中進行濾膜稱重法測量。
利用低壓電荷沖壓器系統測量氣溶膠顆粒數量。
污染程度直觀反映在濾紙上，右邊變黑的濾紙的PM濃度接近5000微克/立方米。本報記者史小靜攝
本報記者史小靜1月5日北京報道近日，有關機動車污染的輿論很熱，起因是網上一個廣為流傳的關于汽車尾氣測試的實驗視頻。機動車比空氣更干凈？網友的實驗測試是否可信？今日，在北京理工大學車輛實驗樓現場做的“汽車尾氣污染真相解釋”實驗，還原了機動車尾氣污染真相。
■測量工具有差別：便攜式測量儀不能超范圍使用
“有人說汽油車排放能凈化空氣，對霧霾形成影響不大。甚至有人認為，汽車尾氣比霧霾空氣還干凈。這些說法都是不正確的，有誤導性。”北京理工大學汽車動力性及排放測試國家專業實驗室主任葛蘊珊說。
葛蘊珊表示，視頻中的測試結果有一定合理成分，但測試過程和結果分析等方面還不盡科學，需要全面、科學、客觀地看待汽油車污染問題。
同一空間，同一水平面，一字排開的4個便攜式測量儀顯示的PM2.5數值分別是232、207、189、216微克/立方米，完全不同。這其中，包括網絡上測試機動車尾氣的同款便攜測量儀。
“這些設備存在一定范圍內的誤差，它們可以做定性的測量，而要對機動車進行嚴格的定量測量，還應該用更嚴謹的測量方法。”北京理工大學汽車動力性及排放測試國家專業實驗室博士王欣介紹。
據了解，PM的粒徑非常小，對測試儀器有嚴格要求，例如儀器設備的測試能力及標定，一定的稀釋比例使PM穩定，準確的分級來確定PM的大小范圍如PM10、PM2.5等。這些問題是市場上絕大多數便攜式PM儀器所不具備的。
便攜式的PM2.5分析儀多采用光學原理，其所測量的PM2.5不是通常的固體顆粒，而是液態和固態顆粒物的總量，測量精度差，且受溫度影響較大。顆粒物排放應該經稀釋降溫處理后再進行測量，用測大氣環境顆粒物的儀器直接去測高溫排放，誤差很大。
仔細翻看網絡上測試機動車尾氣的同款便攜測量儀的使用說明，其使用溫度范圍為0~50攝氏度，濕度范圍為0~90%RH。注意事項中也明確指出，“請置于空氣對流緩慢區域，防止強氣流直吹干擾檢測結果。”同時，還特別注明了避免與酒精、一氧化碳、二氧化硫等氣體接觸，否則將導致測量誤差，而機動車尾氣中恰恰含有一氧化碳。
王欣解釋：“儀器明確規定了使用溫度和濕度，特別是濕度范圍在90%以下、沒有流速的場景。但發動機的尾氣濕度非常大，流速又非常高。所以這個儀器不適合測機動車的尾氣。”
“這并不是說儀器不好。”他說，“任何一個設備都有測量的合適場景，不論是從測量的結果上還是測量的精度上，用它來判定機動車臟還是大氣臟，可能超出了這個設備的合理使用范圍。”
■冷啟動、怠速、2500轉高怠速下均“爆表”，視頻中的低值源于水汽堵塞采樣管路
除了測量設備、方法上存在的問題，網絡視頻中汽車尾氣的PM2.5比空氣中的數值還低的測量數值是否真實呢？此次試驗也現場對一輛汽油車使用同款測試儀進行測量分析。
在實驗室，工作人員首先測量本底大氣環境作為參考數值，顯示PM10為299微克/立方米，PM2.5為233微克/立方米。
在汽車冷啟動時，是汽車工況最差的時候，測試儀顯示PM10和PM2.5均為999微克/立方米。
待汽車處于怠速狀態下，工作人員再次測量大氣環境，測得PM10為404微克/立方米，PM2.5為321微克/立方米。隨后，將測量儀器放置尾氣排放口，可看到顯示屏上的數字迅速爆表，PM10和PM2.5均顯示999微克/立方米。此時濕度也迅速增加，已經超過儀器使用規定的90%上限，達到97%。在測量儀器的鋁制表面，清晰可見一層小水珠。
最后，在2500轉高怠速下測量，大氣環境中PM10為276微克/立方米，PM2.5為236微克/立方米。將儀器放置尾氣排氣口，同樣出現迅速爆表情況，PM10和PM2.5均顯示999微克/立方米，濕度達到94%。而就在此刻，顯示數值在爆表后開始不斷下降，出現了與網上實驗視頻一致的結果。
“這是因為水汽進入了采樣管路中，阻隔了氣體的進入，導致測量數字停滯。”王欣邊解釋邊將測量儀器移開，再次放回去，數值再次回升了。靜置一分鐘后，測試儀器采樣管路被全部堵死，儀器顯示PM10、PM2.5均為0。
■國六標準提出PN限值，僅有PM2.5質量濃度不能全面反映排放水平
除了還原網絡視頻中對顆粒物質量濃度的測量，“汽車尾氣污染真相解釋”實驗還對顆粒物數量（PN）進行了專業測量。
實驗組利用ELPI（低壓電荷沖壓器）系統測量了氣溶膠顆粒數量。結果顯示，本底大氣環境的峰值是7000~8000個粒子/立方厘米，靠近冷啟動后的機動車尾氣排污口后，數值上升到14萬~16萬個粒子/立方厘米。
據了解，在重污染天氣下，空氣中的細顆粒物數量大體在105個粒子/立方厘米以下，而汽油車排放的顆粒物數量一般在106個粒子/立方厘米以上。空氣中的細顆粒物被吸入發動機后，部分有機物成分會被燃燒掉，不能燃燒的成分會被破碎成粒徑更小的顆粒物，顆粒物吸附的水分經過高溫氣化被分離出來。汽油車排放的粒徑更小的顆粒物，對健康的直接危害更大，而且這些粒徑的細小顆粒物在空氣中經過一系列物理化學反應會吸附水分和其他污染物，變成大氣中的PM2.5顆粒物，加重霧霾污染。因此，剛剛頒布的國六排放標準對輕型汽柴油車均提出了顆粒物質量和數量（PN）的限值要求。而視頻中僅僅測試PM的質量濃度，不能全面反映汽油車的顆粒物排放水平。
延伸閱讀
長期實驗表明
汽車排放顆粒物濃度大于外環境
“最黑的這個濾紙PM的濃度已經接近5000微克/立方米。最淺色的這個也達到500微克/立方米。”王欣雙手插入被稱為“恒溫恒濕稱重箱”的測量箱中介紹，此次實驗采用的機動車尾氣測量方法要保持平衡溫度濕度、除靜電等步驟，要反復測量3~5次，取平均值，再得出排放了多少微克顆粒。
中國環境科學研究院大氣環境研究所研究員胡京南介紹，利用同樣的濾膜稱重法，中國環科院曾在實驗室對7輛國四~國五階段的汽油車進行尾氣顆粒物排放的采樣和分析，在標準規范的全球統一輕型車駕駛工況（WLTC工況）下，這些車的顆粒物質量濃度為400~6000微克/立方米之間；NOx排放因子的質量濃度在25000~55000微克/立方米之間；THC排放因子的質量濃度在25000~86000微克/立方米之間。
“我們長期以來的研究結果是汽油車排放的顆粒物肯定比大氣環境的顆粒物濃度高。北京最嚴重的霧霾天，PM2.5數值在500微克/立方米，我們最好的車，按照相同的數值計算，也要在2000~3000微克/立方米。”葛蘊珊介紹，汽油車分兩類，進氣道噴射的，測算結果是每公里排出300~2000微克/立方米左右，缸內直噴的一般為每公里排出5000~6000微克/立方米。
除了測量設備以及測量方法的不同，此次網絡視頻中對機動車尾氣的測算也只是機動車尾氣排放的一部分。有關專家介紹，汽油車的污染排放有4個途徑，包括排氣管、加油、蒸發、曲軸箱。排放的主要污染物包括一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）、碳氫化合物（HC）、細顆粒物（PM）。HC主要通過蒸發和加油過程排放，因此新頒布的國六排放標準對蒸發排放和加油過程排放提出嚴格控制要求。
另外，汽油車冷啟動，特別是冬季低溫冷啟動時的污染物排放量很高。另外，汽車在行駛過程中的輪胎磨損和道路揚塵排放，都是大氣中PM2.5的來源。流傳視頻中只測試了汽油車在高低怠速空載工況下排氣管的一次顆粒物濃度，不能全面反映汽油車的污染排放情況。
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