約克大學最新ES&T，揭曉藏在家用汽車尾氣中的秘密

近日，約克大學大氣化學實驗室David C. Carslaw教授團隊在環境科學頂級期刊Environmental Science & Technology上發表了題為“An Ambient Measurement Technique for Vehicle Emission Quantification and Concentration Source Apportionment”的研究論文。作者開發了一種新的技術來精確測量和量化路過車輛的尾氣排放，并確定不同類型車輛對大氣中氨（NH3）和氮氧化物（NOx）濃度的貢獻。該研究論文將HT8700的應用推上了一個新的高度。

氨（NH3）是大氣中最關鍵的堿性氣體之一。人類的農業和交通活動，尤其是施用合成肥料后伴隨的氨揮發，以及交通汽車尾氣的排放，構成了人為城市氨排放的主要來源，同時也是農田養分流失的一個重要途徑。這些氮（N）負荷對于生態系統而言，是作為初級生產力的營養輸入，但過量的氮排放也會引發一系列環境和公共衛生問題，包括生物多樣性的減少、水體富營養化以及霧霾等空氣污染問題。

HT8700大氣氨激光開路分析儀是海爾欣·昕甬智測基于量子級聯激光技術，自主研發、設計 、生產的開路分析儀，具有低功耗（太陽能供電）、高精度（亞ppbv級）、快響應（10Hz）等特點，特別適合于地面氨排放和大氣氨沉降通量的渦動相關法高頻自動連續監測。

圖1. HT8700大氣氨本底激光開路分析儀

第一作者：Naomi J. Farren

通訊作者：David C. Carslaw

通訊單位：University of York

論文DOI：10.1021/acs.est.4c07907

得益于HT8700測量氨氣的高靈敏和高頻特性，研究團隊開發了一種名為“羽流回歸”的新技術，該技術利用位于路邊的快速響應儀器測量過往車輛的排氣羽流。這種方法用于生成按車輛類型高度細分的車輛排放信息，與傳統的車輛排放遙感相比表現良好。此外，該技術還提供了按車輛類型對環境濃度來源進行分配的有價值新信息。這項技術靈活，能夠考慮廣泛的空氣污染物，并可部署在道路環境監測點。新方法被用來量化氨（NH3）和氮氧化物（NOx）的排放和濃度來源分配。

主要結果

表1. 按車輛類型、燃料類型和歐標等級分組的平均NH3和NOx燃油特定排放因子

圖2. 遙感(RS)和平臺采樣(PS)測量得到的NOx燃油特定排放因子(g kg–1燃料)的平均值比較。誤差條表示平均值的95%置信區間。

圖3. 使用羽流回歸方法確定的NOx/CO2和NH3/CO2排放比率。車輛按車輛類型、燃料類型和歐標等級分組。* 表示已經進行過實際駕駛排放測試(RDE)的車輛。插圖顯示了按里程分組的汽油車NOx/CO2與NH3/CO2排放比率，通過合并歐標4至6的數據并按里程四分位數劃分得出。

圖4. 使用羽流回歸方法確定的不同車輛群體的單車路邊NO2增量濃度。百分比顯示了每種車輛類型對總路邊NO2增量的貢獻。* 表示已經進行過實際駕駛排放測試(RDE)的車輛。

研究結論

1. 柴油車輛（包括使用NH3選擇性催化還原系統以減少NOx排放的車輛）對NH3的排放通常控制得很好。

2. 家用汽油乘用車，竟然是NH3排放的主要貢獻者，且隨著車輛行駛里程的增加，NH3排放量增加。

3. 汽油車輛的平均燃料特定NH3排放因子在0.3到1.2克/公斤之間，而柴油車輛的排放因子保持在0.06克/公斤以下，最新的監管規定下的Euro VI公交車除外（0.5克/公斤）。

4. 該技術靈活，能夠適應多種空氣污染物的測量，并可以部署在道路旁的環境監測點。

原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c07907