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約克大學(xué)最新ES&T，揭曉藏在家用汽車(chē)尾氣中的秘密
近日，約克大學(xué)大氣化學(xué)實(shí)驗(yàn)室David C. Carslaw教授團(tuán)隊(duì)在環(huán)境科學(xué)頂級(jí)期刊Environmental Science & Technology上發(fā)表了題為“An Ambient Measurement Technique for Vehicle Emission Quantification and Concentration Source Apportionment”的研究論文。作者開(kāi)發(fā)了一種新的技術(shù)來(lái)精確測(cè)量和量化路過(guò)車(chē)輛的尾氣排放，并確定不同類型車(chē)輛對(duì)大氣中氨（NH3）和氮氧化物（NOx）濃度的貢獻(xiàn)。該研究論文將HT8700的應(yīng)用推上了一個(gè)新的高度。
氨（NH3）是大氣中最關(guān)鍵的堿性氣體之一。人類的農(nóng)業(yè)和交通活動(dòng)，尤其是施用合成肥料后伴隨的氨揮發(fā)，以及交通汽車(chē)尾氣的排放，構(gòu)成了人為城市氨排放的主要來(lái)源，同時(shí)也是農(nóng)田養(yǎng)分流失的一個(gè)重要途徑。這些氮（N）負(fù)荷對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)而言，是作為初級(jí)生產(chǎn)力的營(yíng)養(yǎng)輸入，但過(guò)量的氮排放也會(huì)引發(fā)一系列環(huán)境和公共衛(wèi)生問(wèn)題，包括生物多樣性的減少、水體富營(yíng)養(yǎng)化以及霧霾等空氣污染問(wèn)題。
HT8700大氣氨激光開(kāi)路分析儀是海爾欣·昕甬智測(cè)基于量子級(jí)聯(lián)激光技術(shù)，自主研發(fā)、設(shè)計(jì) 、生產(chǎn)的開(kāi)路分析儀，具有低功耗（太陽(yáng)能供電）、高精度（亞ppbv級(jí)）、快響應(yīng)（10Hz）等特點(diǎn)，特別適合于地面氨排放和大氣氨沉降通量的渦動(dòng)相關(guān)法高頻自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)。
圖1. HT8700大氣氨本底激光開(kāi)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(cè)量氨氣的高靈敏和高頻特性，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種名為“羽流回歸”的新技術(shù)，該技術(shù)利用位于路邊的快速響應(yīng)儀器測(cè)量過(guò)往車(chē)輛的排氣羽流。這種方法用于生成按車(chē)輛類型高度細(xì)分的車(chē)輛排放信息，與傳統(tǒng)的車(chē)輛排放遙感相比表現(xiàn)良好。此外，該技術(shù)還提供了按車(chē)輛類型對(duì)環(huán)境濃度來(lái)源進(jìn)行分配的有價(jià)值新信息。這項(xiàng)技術(shù)靈活，能夠考慮廣泛的空氣污染物，并可部署在道路環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)。新方法被用來(lái)量化氨（NH3）和氮氧化物（NOx）的排放和濃度來(lái)源分配。
主要結(jié)果
表1. 按車(chē)輛類型、燃料類型和歐標(biāo)等級(jí)分組的平均NH3和NOx燃油特定排放因子
圖2. 遙感(RS)和平臺(tái)采樣(PS)測(cè)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(qū)間。
圖3. 使用羽流回歸方法確定的NOx/CO2和NH3/CO2排放比率。車(chē)輛按車(chē)輛類型、燃料類型和歐標(biāo)等級(jí)分組。* 表示已經(jīng)進(jìn)行過(guò)實(shí)際駕駛排放測(cè)試(RDE)的車(chē)輛。插圖顯示了按里程分組的汽油車(chē)NOx/CO2與NH3/CO2排放比率，通過(guò)合并歐標(biāo)4至6的數(shù)據(jù)并按里程四分位數(shù)劃分得出。
圖4. 使用羽流回歸方法確定的不同車(chē)輛群體的單車(chē)路邊NO2增量濃度。百分比顯示了每種車(chē)輛類型對(duì)總路邊NO2增量的貢獻(xiàn)。* 表示已經(jīng)進(jìn)行過(guò)實(shí)際駕駛排放測(cè)試(RDE)的車(chē)輛。
研究結(jié)論
1. 柴油車(chē)輛（包括使用NH3選擇性催化還原系統(tǒng)以減少NOx排放的車(chē)輛）對(duì)NH3的排放通?？刂频煤芎?。
2. 家用汽油乘用車(chē)，竟然是NH3排放的主要貢獻(xiàn)者，且隨著車(chē)輛行駛里程的增加，NH3排放量增加。
3. 汽油車(chē)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(chē)輛的排放因子保持在0.06克/公斤以下，最新的監(jiān)管規(guī)定下的Euro VI公交車(chē)除外（0.5克/公斤）。
4. 該技術(shù)靈活，能夠適應(yīng)多種空氣污染物的測(cè)量，并可以部署在道路旁的環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c07907