甲烷动力车辆虽然PN23排放量较低，但仍可能存在潜在的次PN23颗粒物污染问题

《Journal of Cleaner Production》：Methanol vehicles with low PN23 emissions may still exhibit a potential SubPN23 particle burden

　　

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  与内燃机车辆（ICVEs）相比，混合动力电动汽车（HEVs）在冷启动和热启动时的排放差异更大。
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  在冷启动过程中，甲醇燃料的混合动力电动汽车（Me-HEV）的排放量高于汽油燃料的内燃机电动汽车（Me-ICEV）。
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  汽油燃料的混合动力电动汽车在减少PN10颗粒物排放方面效果显著。

引言

随着工业革命的发展和现代城市的建设，由煤炭和石油燃烧所产生的颗粒物（PM）污染问题日益严重，这导致了全球多起严重的污染事件和人员死亡（Pryor等人，2022年）。作为人类日常生活和经济活动中的重要工具，车辆的数量在全球范围内显著增加，年均增长率约为4%（国际机动车制造商组织数据）。因此，车辆尾气排放的颗粒物引起了相关环境保护机构和公共卫生组织的广泛关注（Hopke等人，2022年；Liang等人，2020年；Shi等人，1999年、2001年）。作为城市环境中颗粒物的主要来源，车辆排放已成为严格的监管政策和排放控制技术的重点。近年来，监管框架经历了显著发展，从最初对PM10（ aerodynamic直径小于10微米的颗粒物）设定标准限制，发展到针对PM2.5（ aerodynamic直径小于2.5微米的颗粒物）的广泛科学研究和政策实施（世界卫生组织，2021年）。这些监管进步和研究举措共同表明了颗粒物对城市空气质量、生态系统以及人类呼吸系统和心血管健康的深刻危害。

作为最新的颗粒物排放标准，颗粒数（PN）开始受到广泛的研究关注（Cheng等人，2013年；Tan等人，2014年；Wang等人，2011年）。由于其相对较小的质量占比，一些超细颗粒物在颗粒物检测中被忽略了。然而，由于它们的体积更小，对人类健康的危害更大（Oberd?rster，2001年）。因此，考虑到超细颗粒物的危害性，采用了PN方法进行评估。因此，中国和欧盟等许多地区已将PN23（直径大于或等于23纳米的颗粒物）纳入车辆污染物控制名单（欧盟委员会法规，2016年；中国生态环境部，2016年）。虽然在中国和美国，下一阶段将PN10（直径大于或等于10纳米的颗粒物）作为车辆排放的控制目标，并且根据新发布的Euro 7标准，某些车型的尾气排放限值仅为6×10^11颗粒/公里，与PN23相同（欧盟，2024年），但这表明需要更多关于PN排放的数据来制定更严格和合理的法规。

随着替代能源的推广以及车辆的升级和更新，既能够满足减排要求又能满足居民长途驾驶需求的混合动力电动汽车（HEV）应运而生（Choi和Oh，2010年；Satpathy等人，2025年）。这类车辆结合了汽油车的续航里程和电动车的低排放特点，实现了能源的高效利用同时减少了污染物（Houyu和Guirong，2011年）。现有研究主要表明，混合动力和替代燃料车辆能有效减少PN23排放，这可能形成了一个传统印象，即这些技术具有广泛的减排效果。虽然甲醇等酒精燃料已被广泛研究作为具有减少某些尾气污染物排放潜力的替代燃料。值得注意的是，实验研究表明，在冷启动或低负载阶段，甲醇及其混合物在10纳米附近表现出明显的成核峰值，而较高的发动机转速和温度则通过改善燃料氧化作用减少了超细颗粒物的生成（Catapano等人，2022年、2024年；Di Iorio等人，2023年；Geng等人，2015年）。

为填补这些知识空白，本研究调查了符合中国第六阶段排放标准的车辆，包括以甲醇为燃料的混合动力电动汽车（HEVs）和传统汽油车，以及专用甲醇燃料车辆，重点关注PN23和PN10排放。尽管最近对SubPN23（10至23纳米之间的颗粒物）排放的关注度有所增加，但甲醇在混合动力系统中的应用对超细颗粒物形成的影响仍大多未被探索。因此，这项工作不仅将研究范围扩展到了更受生物学关注的PN10指标，还首次系统地比较了甲醇燃料HEVs、汽油HEVs和专用甲醇车辆的超细颗粒物排放情况。较小的颗粒物具有较大的比表面积，更容易穿透肺泡膜进入血液，从而输送更多有毒物质并引发氧化应激和炎症反应（Miao等人，2024年；Miller等人，2012年）。这些发现为燃料类型和混合动力系统技术对超细颗粒物排放的影响提供了新的见解，并有助于评估现有的监管框架是否充分解决了新兴车辆技术对环境和健康的影响。根据现行法规，已经为PN23制定了控制标准；然而，具有更高生物危害性的PN10在尾气排放方面仍未受到监管。基于现有的PN23研究，本研究进一步调查了车辆尾气的PN10排放情况。此外，考虑到新能源车辆日益普及，还对甲醇燃料和混合动力系统的车辆进行了排放测试，并对其超细颗粒物排放特性进行了比较分析。

章节摘录

测试车辆和条件

本研究特别选择了四款符合中国最新第六阶段排放标准的轻型车辆，以代表中国市场中的不同动力系统技术，其中特别关注甲醇燃料和混合动力电动汽车（HEVs）。表S1展示了详细的车辆信息。测试车辆包括多种类型，其中一款为甲醇燃料的内燃机车辆（Me-ICEV），以及三款混合动力电动汽车（HEVs），其中一款为甲醇燃料的HEV（Me-HEV），另外两款为插电式HEVs

图1展示了在不同运行条件下的总PN排放情况。对于使用甲醇作为燃料的车辆，混合动力电动汽车在冷启动和热启动时的排放差异比传统车辆更大，这与一些先前的研究结果一致（Zhang等人，2023年；Pielecha等人，2022a）。作为一种替代能源，酒精燃料有潜力减少CO2和NOx的生成（Matsumoto等人，1997年；Wu等人，2018年）。然而，

结论

通过分析甲醇车辆和混合动力车辆的尾气排放，本研究描述了PN23和PN10的排放特性，并探讨了它们与运行条件之间的关系。主要发现总结如下：

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  在测试条件下，所有四款符合中国第六阶段排放标准的车辆在冷启动和热启动测试中均符合规定的PN23限值和提出的PN10限值。它们的排放因子远低于当前的监管限值

姚洁：撰写——初稿。杨新平：撰写——审稿与编辑，资金筹集，概念构思。赖一图：调查。罗万友：调查。陈洪飞：数据可视化。王云静：数据可视化，资金筹集。傅明珠：概念构思。尹航：资源获取。丁燕：撰写——审稿与编辑，概念构思。

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的利益冲突或个人关系。

本工作得到了中国国家重点研发计划（2023YFC3705405）、国家自然科学基金（42575133、42477096）和中央公益性科研机构基本科研业务费（2025YSKY-58）的支持。

Jie Yao|Xinping Yang|Yitu Lai|Wanyou Luo|Hongfei Chen|Yunjing Wang|Xin Li|Mingliang Fu|Hang Yin|Yan Ding