基于羽流追踪技术的重型柴油车高排放识别：欧洲执法案例研究及其对空气质量改善的意义

为解决重型柴油车(HDV)氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)排放超标问题，研究人员采用羽流追踪(Plume Chasing)技术在欧洲多国开展大规模实测研究。通过对近5000辆HDV的实时监测，发现高排放车辆占比达8%-41%，且这些车辆贡献了超50%的污染物排放。研究证实该技术可在一分钟内精准识别排放异常车辆，为执法部门提供可靠依据，对改善城市空气质量具有重要意义。

　　

重型柴油车(HDV)排放问题一直是城市空气污染的顽疾。尽管欧洲已实施严格的欧标(Euro)排放法规，但车辆在使用过程中可能因维护不当、故意篡改或系统故障导致实际排放远超限值。更棘手的是，传统的定期技术检测(PTI)难以有效捕捉NO_x排放异常，而便携式排放测量系统(PEMS)又成本高昂。这些监管漏洞使得少数"高排放者"(high emitters)长期逍遥法外，成为城市空气污染的主要贡献者。

为破解这一难题，来自德国海德堡大学(Universit?t Heidelberg)等机构的研究团队开发了一套创新的羽流追踪(Plume Chasing)技术系统。该技术通过在执法车辆上安装气体分析仪，实时追踪目标车辆的尾气羽流，能在不到一分钟内完成排放评估。研究人员在2016-2023年间对德国、捷克、斯洛伐克等6个欧洲国家的近5000辆HDV进行了实测，相关成果发表在《Science of The Total Environment》上。

研究采用了三项关键技术：1)基于差分光学吸收光谱(DOAS)的ICAD系统实时测量NO_x和CO₂；2)先进扩散充电技术检测固体颗粒数(PN₂₃)；3)黑碳追踪仪(BCT)监测黑碳(BC)浓度。所有仪器均集成在普通执法车辆中，通过双进气口采样系统确保数据准确性。

【NO_x排放特征】

研究发现欧VI标准车辆比欧V的NO_x排放低50-75%，但不同国家差异显著。2023年德国高速公路上的欧VI车辆平均排放仅442 mg/kWh，而捷克和斯洛伐克分别高达941 mg/kWh和772 mg/kWh。值得注意的是，德国通过严格执法使高排放车辆比例从2019年的28%降至2023年的8%，证实监管有效性。

【高排放者识别】

通过设定分级阈值，系统将车辆分为正常、可疑和高排放三类。数据显示4-14%的最脏车辆贡献了50%的BC和PN排放，而13-24%的高排放者贡献了50%的NO_x排放。捷克2018年检测中，59%的欧V和33%的欧VI车辆存在排放异常。

【检查验证】

对141辆可疑车辆的实地检查发现，多数高排放源于选择性催化还原(SCR)系统故障或AdBlue?模拟器等篡改装置。特别值得注意的是，部分沃尔沃卡车因未安装强制软件更新导致排放异常，暴露出监管漏洞。

【颗粒物排放】

BC与PN₂₃排放呈现强相关性，75%的高BC排放者同时是PN高排放者。研究建议将PN₂₃超过标准27倍、BC超过PM限值3倍作为高排放判定阈值。

这项研究证实羽流追踪技术可成为执法部门的有力工具，其移动测量特性避免了固定监测点易被规避的缺点。研究特别指出，加强跨境监管合作至关重要，因为东南欧国家的高排放车辆比例显著高于西欧。该技术若能在欧盟范围内推广，有望在不提高排放标准的前提下，通过精准执法显著改善空气质量。研究团队强调，未来需要建立统一的PN和BC排放阈值，并完善车辆软件更新监管机制，以全面堵住排放监管漏洞。