項雅靜 陳佳昊 王東方

摘要：隨著城鄉(xiāng)基礎(chǔ)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，中國非道路移動機械的產(chǎn)量、保有量與使用量不斷增加。2020年非道路移動源顆粒物和氮氧化物排放量分別為機動車的3.5倍和0.75倍，相關(guān)防治策略研究亟待加強。中國非道路移動機械國四排放標準明顯受嚴顆粒物排放限值，但氮氧化物限值仍與歐美標準存在差距。為有效實現(xiàn)非道路移動機械減排，有必要在新生產(chǎn)機械結(jié)構(gòu)升級，在用機械奎鏈條管理、遠程監(jiān)控監(jiān)管、油品質(zhì)量管理和老舊機械升級改造等方面形成防治策略。

關(guān)鍵詞：非道路移動機械；排放標準；污染防治

中圖分類號：X32 文獻標志碼：A

1非道路移動機械概述與排放污染治理需求

非道路移動機械主要是指不在道路上行駛的自驅(qū)動移動式機械設(shè)備和可運輸工業(yè)設(shè)備，種類繁多，分布廣泛。包括但不限于推土機、挖掘機、裝載機等工程機械，拖拉機、收割機、農(nóng)用運輸車等等農(nóng)用機械，叉車、拖車等場（廠）內(nèi)和港口作業(yè)機械以及工業(yè)鉆探設(shè)備、機場地勤設(shè)備等。多分布在國防建設(shè)、交通運輸和能源工業(yè)施工工地，物流園區(qū)和工礦企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營區(qū)域，港口、碼頭、機場和鐵路貨場等區(qū)域。

非道路移動機械與船舶、鐵路內(nèi)燃機車和飛機等移動式大氣污染源同屬于非道路移動源，非道路移動源與汽車、摩托車和三輪汽車等道路車輛同屬于移動污染源。非道路移動機械用發(fā)動機與道路車輛相比，具有使用功率范圍廣、作業(yè)環(huán)境差、隨機性強、油品質(zhì)量低等特點，更容易產(chǎn)生大氣污染排放且更難監(jiān)管。相關(guān)研究表明，非道路移動源排放的顆粒物（PM）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NO2）、碳氫化合物（HC）等物質(zhì)在移動源中占比達到12%-27%。根據(jù)《中國機動車環(huán)境管理年報（2021）》的統(tǒng)計，2020年中國非道路移動源SO2、HC、NO2和PM四項污染物排放總量分別為16.3萬噸、42.5萬噸、478.2萬噸、23.7萬噸，除SO2同比2019年升高2.52%外，HC、NO2和PM均同比略有下降，降幅分別為2.30%、3.06%和1.25%。在各類污染物中，非道路移動機械的NO：排放量與機動車的排放量相當（626.3萬噸），PM排放量明顯高于機動車的排放量（6.8萬噸），農(nóng)業(yè)機械、工程機械和船舶為非道路移動機械NO2和PM的主要貢獻源（如圖1所示），NO2占比分別為34.9%、31.3%和29.9%，PM占比分別為38.8%、32.5%和25.7%。非道路移動源是大氣污染排放NO2和PM等污染物的關(guān)鍵來源，一方面對霧霾的形成起到重要作用，另一方面在長時間的光照作用下，產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機物（VOCs）和臭氧（O3）等二次污染物，將直接或間接威脅人類的身體健康，嚴重的可能會引起肺氣腫、支氣管炎等重大疾病。

目前，中國機動車已執(zhí)行國六排放標準，且油品質(zhì)量升級和黃標車淘汰等污染防治力度較大，排放控制成效明顯。但是在用非道路移動機械排放標準參差不齊，以嘉興市已編碼登記的非道路移動機械為例，在用非道路移動機械中達到國三排放標準、國二排放標準和國一排放標準的比例分別為40.2%、29.5%和16.3%，但仍另有14%的機械無法判定其排放標準，同時也無法判定機械的基本使用年限長，而技術(shù)的老舊狀況直接影響機械的劣化速度和排放貢獻。隨著2018年發(fā)布《非道路移動機械污染防治技術(shù)政策》，2020年發(fā)布《非道路柴油移動機械污染物排放控制技術(shù)要求》，中國非道路移動機械及其裝用的柴油機的更新?lián)Q代進程加快，同時意味著中國非道路移動機械的管控重點將由增量管控向存量管控和在線監(jiān)控轉(zhuǎn)變，也體現(xiàn)了國家減少非道路移動源污染排放的決心。在環(huán)境管理方面，為了進一步拓展移動源減排范圍，挖掘非道路移動機械污染防治潛力，有必要深入開展相關(guān)污染防治研究。

2國內(nèi)外非道路移動機械減排管理現(xiàn)狀

全球氣候變化和城市空氣污染等問題正在對人類文明和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成重要挑戰(zhàn)。在非道路移動機械污染排放控制方面，由于內(nèi)燃機技術(shù)已日趨完善且短時間內(nèi)不會有技術(shù)性變革，從發(fā)達國家制定和執(zhí)行內(nèi)燃機動設(shè)備等工程機械的排放法規(guī)經(jīng)驗來看，通過提升排放標準倒逼機械結(jié)構(gòu)和技術(shù)標準升級來減少NO2和HC等污染物的排放量，是控制排放和提升環(huán)境質(zhì)量的最有效方法之一，環(huán)境收益顯著。

從上世紀60年代美國就率先提出了控制車輛尾氣排放的凈化空氣法案，以加州為代表開始限制新生產(chǎn)的民用車尾氣排放，同時限制非道路發(fā)動機PM總排放量控制，嚴格管控各類工程機械尾氣排放以及發(fā)動機排放，并在1970年通過了“凈化尾氣法”，同年12月成立了美國國家環(huán)保局（EPA），屬于直屬聯(lián)邦政府的獨立機構(gòu)。歐洲和日本也在70年代相繼制定出臺了相應(yīng)的排放控制標準，開始實施較為嚴格的排放限值。從上世紀90年代開始，世界各國先后制定了不同的非道路移動機械技術(shù)指南和排放標準。美國非道路移動機械排放標準的第一部法規(guī)Tierl于1994年提出，1996年-2000年逐步實施。2000年-2008年Tier2和Tier3逐步生效。2004年EPA簽署引入Tier4排放標準，并于2008年-2015年期間生效，即美國現(xiàn)行的非道路移動機械排放標準。1997年，歐盟發(fā)布關(guān)于非道路移動機械的第一部法規(guī)（Directive97/68/EC），該法規(guī)分為StageI和StageⅡ（以下簡稱歐I和歐Ⅱ）兩個階段。歐I于1999年實施，歐Ⅱ于2001年- 2004年在歐盟各成員國相繼實施。2004年通過歐Ⅲ和歐Ⅳ排放標準（Directive2004/26/EC），又于2005年2月21日發(fā)布了針對農(nóng)用和林業(yè)機械的排放標準修訂版。歐Ⅲ被分為ⅢA和ⅢB兩個階段，于2006年-2013年逐步實施。更加嚴格的歐Ⅳ和歐V排放標準分別在2014和2019年實施。各國通過不斷更新實施更加嚴格的技術(shù)指標，逐步降低了排放限值，有效減少了污染物的排放。

由于非道路移動機械用發(fā)動機相較于道路車輛更難監(jiān)管，中國上世紀對各類工程機械的污染排放的監(jiān)管相對較為松散。進入21世紀，隨著房地產(chǎn)業(yè)的進一步興起和基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)，工程機械的保有量大幅增加，對環(huán)境的影響日趨顯著，也對居民的健康造成極大隱患。中國以減污降碳協(xié)同增效推動綠色節(jié)能發(fā)展，環(huán)境污染減排防控戰(zhàn)略地位日益突出，車用發(fā)動機國一標準于2001年7月全面實施，而非道路移動機械排放標準實施日期同比相對滯后，行業(yè)環(huán)保要求逐漸收緊，國一、國二、國三及國四標準分別從2007年10月、2009年10月、2016年1月、2022年12月開始實施，北京地區(qū)提早于2021年12月實施國四標準。相比國三標準，國四標準最大的不同是37-560 kW功率段的發(fā)動機都要求加裝廢氣后處理設(shè)備，與國外相關(guān)標準相比，中國非道路移動機械尾氣的NO2排放限值仍相對寬松，PM排放限值則已與歐美標準相當（如圖2所示）。據(jù)北京市生態(tài)環(huán)境局細顆粒物源解析結(jié)果顯示，本地排放中移動源貢獻占45%（非道路移動機械占移動源的14%），通過提前實施《非道路機械國四標準》限制新增非道路移動機械排放，單臺機械減排效益可達20%左右，將有效促進空氣質(zhì)量改善。

3非道路移動機械排放控制措施及治理對策

3.1新生產(chǎn)機械結(jié)構(gòu)升級

針對中國非道路移動機械應(yīng)用范圍廣，保有量大等特征，相關(guān)環(huán)保部門應(yīng)考慮城鄉(xiāng)差異，結(jié)合國內(nèi)各個地區(qū)的生產(chǎn)、道路、擴散條件等實際情況，做好機械油耗的控制，制定因地制宜的非道路移動機械動力技術(shù)指標和排放標準，淘汰落后產(chǎn)能，做好小型機械的環(huán)保升級，降低單機排放量。國內(nèi)的相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)也應(yīng)提高自主研發(fā)能力，加大技術(shù)儲備，同時積極引進國外先進工業(yè)設(shè)備制造公司的新技術(shù)，結(jié)合新型材料，生產(chǎn)和推廣以天然氣發(fā)動機和柴油一電力驅(qū)動為代表的環(huán)境友好型非道路工業(yè)機械，提高企業(yè)自身在國內(nèi)外更高環(huán)保標準下的競爭力。

3.2在用機械全鏈條管理

政府牽頭出臺完善統(tǒng)一的非道路移動機械從生產(chǎn)、銷售、租賃、使用、淘汰全鏈條的管理制度，各個市、區(qū)管理部門對記錄在冊的非道路機械施行定期的運行記錄收集和排放檢測，增強政府各部門在非道路機械上的監(jiān)管力度和職責劃分。各級管理部門在非道路機械的注冊、人員登記以及環(huán)保審核，執(zhí)行國家階段性排放標準和排放限值。在工程施工方面，從源頭上提高非道路機械準人標準，特別是重點市政工程和民生工程，嚴格限制排放不達標工程機械的使用。制定非道路移動機械的尾氣排放檢驗技術(shù)指南，參照機動車實施年檢制度管理，建立非道路移動源環(huán)保檢驗信息監(jiān)管平臺，定期對非道路移動機械進行檢驗，并將檢驗數(shù)據(jù)實時上傳管理部門。探索非道路移動機械的檢測與維護（I/M）制度，將檢驗不合格的機械納入尾氣排放治理閉環(huán)管理，杜絕尾氣治理弄虛作假。通過宣傳教育提高居民的環(huán)保意識，積極反饋明顯的偷排、超排。加大監(jiān)管部門的執(zhí)法力度和監(jiān)管機械出租公司和個體使用者的違規(guī)行為。

3.3在用機械遠程監(jiān)控監(jiān)管

根據(jù)2021年中國統(tǒng)計年鑒，中國建筑施工機械保有量達到816.64萬臺，農(nóng)用機械擁有量達到477.27萬臺，還有3.72億的機動車，但目前監(jiān)管隊伍僅幾千人，為了有效監(jiān)管移動源，有必要采用大數(shù)據(jù)遠程監(jiān)控的方式。各地環(huán)境部門、車管所等通過定期檢查監(jiān)測、加裝傳感器、監(jiān)控抓拍、衛(wèi)星監(jiān)測、氣體熱成像等方式，對非道路機械進行全方位的監(jiān)測管理。通過加裝傳感器，管理部門可以實時匯總非道路機械的運行軌跡和排放情況，依據(jù)機械的實時信息，綜合判斷整個地區(qū)所有機械的實際排放狀況、各項排放控制策略是否有效運行和排放相關(guān)故障是否及時維修等信息。在非道路移動機械出廠檢查和定期年檢時，可以利用固定式或車載式尾氣監(jiān)測設(shè)備對車載終端進行檢查和校準，確保每臺機械終端檢測的有效性，提高統(tǒng)一監(jiān)測管理平臺的準確性。

3.4加強油品質(zhì)量管理

加速制訂各類油品的硬性標準，保證機械所用油品達標。從2019年1月1日起，全國自2011年實行的普通柴油標準被取消，將原車用柴油、普通柴油、部分船舶用油的標準合并，并全面供應(yīng)現(xiàn)國六標準的車用汽柴油。需要在全國范圍內(nèi)供應(yīng)符合國六標準的車用柴油，同時加強油品生產(chǎn)、銷售、儲存和使用環(huán)節(jié)的執(zhí)法監(jiān)管，禁售不符合標準的柴油，尤其是對于重點區(qū)域。

3.5老舊機械升級改造

由于非道路移動機械的使用壽命較長，依據(jù)舊排放標準生產(chǎn)的機械保有量較大，零件存量較多，價格較貴，強制報廢老舊非道路移動機械，企業(yè)的經(jīng)濟負擔極大，也會延誤現(xiàn)有工程項目。因此有必要根據(jù)老舊產(chǎn)品的排放水平，采用企業(yè)負擔相對較小的排放治理措施。根據(jù)目前的減排工藝和排放標準，以下三種治理措施較為可行：

（1）對噴油泵進行參數(shù)調(diào)整或整體更換：經(jīng)濟實惠但實際減排效果上限較低。

（2）加裝如EGR、SCR等降NO2系統(tǒng)、DOC等催化轉(zhuǎn)化器或DPF等顆粒物捕集器。市面現(xiàn)有的的機械尾氣后處理產(chǎn)品主要分主動式與被動式。主動式治理的費用較高，主要應(yīng)用于產(chǎn)值較高且具備安裝空間的道路車輛。被動式治理，則是依據(jù)柴油機機械特性，人為劃分不同功率段，不同的機械依據(jù)功率大小，采用不同的減排技術(shù)和裝置，盡量壓縮成本，如37 kW以下功率段的柴油機，在未改變原有技術(shù)工藝的情況下，只需要優(yōu)化進氣系統(tǒng)和燃油混合系統(tǒng)，就能達到相對顯著的排放控制效果，而其額外的生產(chǎn)成本幾乎為零。

（3）更換同功率段的燃氣發(fā)動機或符合國家排放標準的柴油發(fā)動機。更換先進的柴油機價格較昂貴，而采用柴改氣產(chǎn)品可有效降低煙度，且價格較為合適。（見表1）

4結(jié)語

綜上所述，隨著中國城市基建、鄉(xiāng)村改造的大力推進，第三產(chǎn)業(yè)機械化的巨大需求，近年來中國非道路移動機械產(chǎn)量、保有量與使用量不斷增加，非道路移動機械的社會使用范圍和數(shù)量還會進一步擴大，亟需正視和逐步解決其造成的環(huán)境問題。對比中國與歐美工程機械的污染排放標準，中國的PM排放限值已與歐美標準相當，但NO2仍存在一定差距，有必要結(jié)合發(fā)展實際逐步提升新生產(chǎn)機械排放限值。通過增強個體經(jīng)營者的環(huán)保意識，進一步升級企業(yè)技術(shù)，改造老舊產(chǎn)品，提升綜合競爭力。環(huán)境保護主管部門實施在用機械生產(chǎn)、銷售、租賃、使用和淘汰的污染防治全鏈條管理，保證機械所用油品達標，并同時推動在用機械的在線監(jiān)控、診斷和遠程監(jiān)控技術(shù)的運用和推廣。