尾气污染物测定

技术概述

尾气污染物测定是指通过的检测技术和设备，对机动车、非道路移动机械、工业设备等排放的废气进行采样和分析，以确定其中各类污染物的种类和浓度的过程。随着我国环境保护力度的不断加强，尾气排放监管已成为大气污染防治工作的重要组成部分，尾气污染物测定技术也因此得到了快速发展和广泛应用。

从技术原理角度来看，尾气污染物测定主要基于物理化学分析方法，通过光学、电化学、色谱等多种技术手段，对尾气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、颗粒物等污染物进行定量分析。现代尾气测定技术已经形成了从车载诊断系统（OBD）到实验室精密分析的完整技术体系，能够满足不同场景、不同精度要求的检测需求。

尾气污染物测定的意义十分重大。首先，它是环保执法的重要技术支撑，通过对在用车辆进行定期检测和路检路查，可以有效控制高排放车辆的污染贡献。其次，它为新车型式核准和生产一致性检查提供了科学依据，确保新生产的车辆符合国家排放标准。此外，尾气测定数据还为环境政策制定、空气质量模型构建提供了重要基础数据。

随着我国机动车保有量的持续增长，尾气排放已成为城市大气污染的主要来源之一。根据环境统计数据显示，机动车排放的氮氧化物约占氮氧化物排放总量的三分之一，一氧化碳和碳氢化合物的排放贡献也十分显著。因此，建立科学、规范的尾气污染物测定体系，对于改善环境空气质量、保障公众健康具有重要的现实意义。

检测样品

尾气污染物测定的检测样品主要来源于各类移动污染源和固定污染源的废气排放，不同类型的检测样品具有不同的采样要求和分析方法。了解各类检测样品的特点，对于制定合理的检测方案至关重要。

• 轻型汽油车尾气：主要来源于乘用车、轻型货车等点燃式发动机车辆，检测样品中主要含有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等气态污染物，采样方式包括怠速法、双怠速法和简易工况法等。
• 重型柴油车尾气：来源于重型货车、大型客车等压燃式发动机车辆，除气态污染物外，颗粒物排放是其主要特征，需要采用自由加速法或加载减速法进行采样检测。
• 摩托车和轻便摩托车尾气：作为城市交通的重要组成部分，摩托车尾气排放同样需要进行规范测定，检测样品的采集需按照相应国家标准规定的方法进行。
• 非道路移动机械尾气：包括工程机械、农业机械、林业机械等设备的尾气排放，这类样品的检测需考虑设备工况的特殊性，采样条件与道路车辆有所不同。
• 船舶发动机尾气：内河船舶和海洋船舶的柴油发动机排放，需按照船舶大气污染物排放控制区的相关要求进行检测，样品中硫氧化物含量是需要关注的重点。
• 工业炉窑尾气：部分工业生产过程中使用的内燃机动力设备排放的尾气，需要根据具体的行业标准和环保要求进行采样测定。

检测样品的采集是尾气污染物测定的重要环节，采样质量直接影响检测结果的准确性。在采样过程中，需要严格控制采样条件，包括环境温度、大气压力、相对湿度等参数，并对采样系统进行密封性检查，防止样品在采集过程中发生泄漏或污染。同时，采样探头的位置、插入深度、采样流量等参数也需按照标准规定执行。

检测项目

尾气污染物测定涉及的检测项目种类繁多，不同类型的发动机和燃料会产生不同的污染物组合。根据国家排放标准和环保要求，主要的检测项目可以分为气态污染物、颗粒物和烟气参数三大类，每个检测项目都有其特定的环境意义和检测要求。

气态污染物是尾气排放检测的核心项目。一氧化碳是汽油车尾气的主要成分之一，由燃料不完全燃烧产生，对人体的血液携氧能力有显著影响。碳氢化合物包括烷烃、烯烃、芳烃等多种有机物，是形成光化学烟雾的重要前体物。氮氧化物是一氧化氮和二氧化氮的统称，主要在高温燃烧过程中产生，对大气环境和人体健康都有危害。此外，柴油车尾气中的一氧化碳和碳氢化合物含量虽然相对较低，但氮氧化物排放却较为突出。

颗粒物是柴油车尾气检测的重点项目。颗粒物包括一次颗粒物和二次颗粒物前体物，主要成分有碳烟、可溶性有机组分、硫酸盐等。颗粒物的粒径分布从纳米级到微米级不等，细颗粒物和超细颗粒物能够深入人体呼吸系统，对健康造成严重影响。检测项目包括颗粒物质量浓度、粒子数量浓度、粒径分布等参数。

• 一氧化碳（CO）：采用不分光红外吸收法或电化学法测定，是点燃式发动机尾气的必测项目，检测结果以体积百分比或ppm表示。
• 碳氢化合物（HC）：采用氢火焰离子化检测法测定，可进一步分析甲烷和非甲烷碳氢化合物，对于天然气车辆需要特别关注甲烷排放。
• 氮氧化物：采用化学发光法或不分光紫外吸收法测定，部分检测方法可以区分一氧化氮和二氧化氮的含量。
• 颗粒物（PM）：采用称重法或振荡微天平法测定质量浓度，凝结核粒子计数器测定粒子数量浓度。
• 烟度：采用滤纸式烟度计或不透光烟度计测定，是柴油车尾气检测的传统项目，反映尾气的黑度程度。
• 二氧化碳（CO₂）：虽不是污染物，但作为燃烧产物，其浓度可用于计算燃料消耗和排放因子。
• 氧气（O₂）：用于判断燃烧状态和计算空燃比，是尾气分析的重要参考参数。

随着排放标准的不断加严，检测项目也在不断扩展。例如，国六排放标准增加了对氨气和氧化亚氮的限值要求，这对检测技术和设备提出了新的挑战。同时，非常规污染物如多环芳烃、醛酮类物质等的检测也逐渐受到重视，这些物质的检测需要采用更先进的分析技术和仪器设备。

检测方法

尾气污染物测定方法经过多年发展，已经形成了从现场快速检测到实验室精密分析的完整方法体系。不同检测方法具有不同的适用范围、检测精度和成本投入，需要根据具体的检测目的和条件选择合适的方法。检测方法的选择直接影响检测结果的可靠性和有效性。

怠速法和双怠速法是汽油车尾气检测的传统方法，主要用于在用车的排放检测。怠速法操作简单，检测成本较低，但仅能反映发动机怠速工况下的排放状况。双怠速法通过测量怠速和高怠速两个工况下的排放数据，能够更全面地评价车辆的排放状况。这两种方法设备要求相对简单，适合在机动车检测站大规模推广使用。

工况法是更为科学和全面的检测方法，通过模拟车辆实际行驶工况来测定排放水平。简易工况法包括稳态工况法（ASM）和瞬态工况法（VMAS），通过底盘测功机对车辆加载，使其在一定工况下运行，同时采集尾气样品进行分析。工况法能够更真实地反映车辆实际道路行驶时的排放水平，检测结果的可靠性更高，但设备投资和运行成本也相应增加。

车载诊断系统（OBD）监测是现代汽车排放控制的重要手段。OBD系统通过车载传感器实时监测排放控制系统的状态，当系统出现故障导致排放超标时，会存储故障代码并点亮故障指示灯。OBD检查已成为机动车环保检验的重要组成部分，通过读取OBD数据可以判断车辆排放控制系统的工作状态。

• 不分光红外吸收法（NDIR）：利用气体分子对特定波长红外光的吸收特性测定气体浓度，主要用于一氧化碳和二氧化碳的测定，也可用于碳氢化合物的测定。
• 氢火焰离子化检测法（FID）：利用有机物在氢火焰中燃烧产生离子的原理测定碳氢化合物，灵敏度高、响应快，是测定总碳氢化合物的标准方法。
• 化学发光法（CLD）：利用一氧化氮与臭氧反应产生激发态二氧化氮并发射光子的原理测定氮氧化物，是氮氧化物测定的标准参考方法。
• 电化学传感器法：利用气体在电极表面发生电化学反应产生电流的原理测定气体浓度，具有体积小、成本低、操作简便的优点，广泛用于便携式检测设备。
• 傅里叶变换红外光谱法（FTIR）：通过测量气体对红外光的吸收光谱，可同时测定多种气体组分，适用于复杂气体混合物的分析。
• 颗粒物滤膜称重法：将尾气中的颗粒物捕集在滤膜上，通过精密天平称重计算颗粒物质量浓度，是颗粒物测定的标准方法。
• 不透光烟度法：通过测量尾气对光线的吸收衰减来评价烟度，适用于柴油车尾气的快速检测。

遥测检测技术是一种非接触式的尾气检测方法，通过道路侧安装的遥感设备对行驶车辆进行排放监测。该技术能够在不影响车辆正常行驶的情况下快速获取排放数据，适用于高排放车辆筛查和路检路查。遥测技术可与车牌识别系统联动，实现大规模车辆的快速排查，是传统检测方法的重要补充。

实际道路排放测试（PEMS）是将便携式排放测试系统安装在车辆上，在实际道路行驶条件下进行排放测量的方法。该方法能够获取真实行驶条件下的排放数据，避免了实验室工况与实际行驶工况之间的差异，已成为新型式核准和在用车符合性检查的重要手段。PEMS测试数据还可用于建立更准确的排放因子模型。

检测仪器

尾气污染物测定仪器种类繁多，从简单的便携式检测设备到复杂的实验室分析系统，不同类型的仪器设备具有不同的性能特点和应用范围。选择合适的检测仪器需要综合考虑检测目的、检测环境、精度要求和预算条件等因素。

便携式尾气分析仪是最常用的现场检测设备，具有体积小、重量轻、操作简便的特点。这类仪器通常采用电化学传感器或红外传感器，能够快速测定尾气中一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等主要污染物的浓度。便携式分析仪适用于环保部门路检路查、机动车检测站日常检测、车辆维修后排放验证等场景。部分高端便携式分析仪还具备数据存储、无线传输、GPS定位等功能，能够实现检测数据的实时上传和管理。

固定式尾气分析系统是机动车检测站的核心设备，由底盘测功机、尾气采样系统、气体分析仪、流量计等组成。这类系统可以完成双怠速法、简易工况法等多种检测方法，检测精度和稳定性较高。底盘测功机能够模拟车辆道路行驶阻力，使车辆在台架上按照规定工况运行，配合尾气采样和分析系统，实现排放污染物的准确测量。

不透光烟度计是柴油车烟度检测的专用设备，通过测量尾气对光线的吸收衰减来评价烟度。现代不透光烟度计采用光散射原理，能够同时测量尾气的吸收系数和光吸收系数，检测结果更加准确。部分烟度计还具备自由加速和加载减速两种测量模式，能够满足不同排放标准对检测方法的要求。

• 五气体分析仪：可同时测定一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和氧气五种气体组分，是机动车检测站的标配设备，具有自动校准、自动清零、数据打印等功能。
• 颗粒物采样系统：包括稀释通道、颗粒物捕集器、精密天平等组件，用于按照标准方法采集和称量颗粒物样品，是重型车排放检测的关键设备。
• 车载排放测试系统（PEMS）：集成了气体分析仪、颗粒物计数器、流量计、GPS等设备，可安装在车辆上进行实际道路排放测试，数据质量可追溯至国家标准。
• 傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）：可同时测定几十种气体组分，适用于科研分析和复杂工况的排放检测，设备成本较高，主要用于实验室环境。
• 气质联用仪（GC-MS）：用于尾气中挥发性有机物的定性定量分析，可识别和测定数百种有机物组分，是科研级分析的重要工具。
• 凝结核粒子计数器（CPC）：用于测量纳米级颗粒物的数量浓度，检测下限可达纳米级别，是国六排放标准要求的颗粒物数量检测设备。
• 振荡微天平粒子监测仪：采用微振荡技术实时监测颗粒物质量浓度，响应速度快、灵敏度高，适用于颗粒物的在线监测。

遥感监测设备是道路侧安装的尾气检测系统，通常包括红外/紫外光源、光谱仪、速度加速度传感器、车牌识别摄像机等组件。当车辆通过检测区域时，系统自动测量尾气对光的吸收，结合车辆速度和加速度计算排放浓度，并与车牌信息关联。遥感监测技术具有检测速度快、不影响交通、可大批量筛查的优点，已在多个城市推广应用。

检测仪器的校准和维护是保证检测质量的重要环节。气体分析仪需要定期使用标准气体进行校准，确保测量结果的准确性和溯源性。烟度计需要使用标准滤光片进行校准。颗粒物采样系统需要定期进行流量校准和密封性检查。仪器使用单位应建立完善的仪器管理制度，定期进行期间核查和维护保养，确保仪器处于良好工作状态。

应用领域

尾气污染物测定技术广泛应用于环境保护、交通运输、汽车制造等多个领域，为大气污染防治和绿色发展提供技术支撑。不同应用领域对检测方法、检测精度和检测频次有不同的要求，形成了多元化的应用格局。

在机动车环保检验领域，尾气污染物测定是机动车安全技术检验的重要组成部分。机动车环保检验机构按照国家排放标准对在用车进行定期检测，检测合格的车辆方可通过年度检验。随着机动车保有量的快速增长，环保检验已成为控制机动车污染的关键环节。各检测机构配备的检测设备和检测方法需符合国家相关技术规范要求，检测数据需实时上传至环保部门监管平台。

新车型式核准和生产一致性检查是尾气污染物测定的重要应用领域。汽车生产企业在新车型上市前需要进行型式核准试验，证明产品符合国家排放标准要求。型式核准试验采用工况法在转毂试验台或发动机台架上进行，测试程序严格按照国家标准执行。生产一致性检查则是通过对量产车辆进行抽样检测，验证批量生产的产品仍符合型式核准时的排放水平。

• 机动车环保定期检验：对在用机动车进行年度或定期排放检测，是机动车污染物排放监管的基础环节，检测数据纳入机动车环保信息管理系统。
• 路检路查和入户抽查：环保部门联合公安交管部门在道路设置检查点，对行驶车辆进行排放抽测，或对重点用车单位车辆进行入户检测，查处超标排放车辆。
• 新车排放达标核查：对生产销售的新车进行排放符合性检查，防止不达标车辆流入市场，检查内容包括OBD系统、污染控制装置等。
• 非道路移动机械排放检测：对工程机械、农业机械、园林机械等非道路移动机械进行排放检测和编码登记，纳入统一监管体系。
• 船舶排放控制区监测：在船舶大气污染物排放控制区对船舶燃油和尾气进行监测，控制船舶硫氧化物和氮氧化物排放。
• 加油站油气排放检测：对加油站油气回收系统的密闭性和气液比进行检测，控制汽油储存和销售过程中的挥发性有机物排放。
• 机动车维修治理检测：对排放超标车辆进行维修治理后的复检，验证治理效果，确保车辆排放达标。

在科研开发领域，尾气污染物测定为发动机优化、后处理系统开发、替代燃料研究等提供数据支撑。汽车生产企业和研究机构通过发动机台架试验和整车排放试验，评估不同技术路线的减排效果，优化燃烧系统和后处理系统匹配，开发更清洁、更的动力技术。尾气测定数据也是建立排放因子模型、编制排放清单的重要依据。

环境质量监测和污染防治决策也需要尾气污染物测定数据的支撑。通过遥感监测、路检监测等手段获取区域机动车排放特征数据，结合交通流量统计，可以建立机动车排放清单，评估机动车排放对大气污染的贡献。这些数据为制定交通管制措施、优化城市交通规划、设置低排放区等环境政策提供科学依据。

常见问题

尾气污染物测定涉及的技术内容较为，在实际操作和应用中常会遇到各种问题。了解这些常见问题及其解答，有助于更好地理解和开展尾气检测工作。

检测结果异常是常见问题之一。当检测结果出现异常值时，首先应排查仪器设备和采样系统是否存在问题，检查标准气体是否过期、传感器是否需要更换、采样管路是否存在泄漏或堵塞。其次，应检查采样条件是否符合标准要求，包括环境温度、压力、湿度等参数是否在规定范围内。如果是工况法检测，还需确认底盘测功机加载是否正确、车辆是否按要求预热。排除设备和操作原因后，如结果仍异常，则需考虑车辆本身的排放问题。

检测方法的选择是另一个常见困惑。不同检测方法有不同的适用范围和精度水平。对于机动车环保定期检验，应根据当地环保部门规定的检测方法执行，通常汽油车采用双怠速法或简易工况法，柴油车采用自由加速法或加载减速法。对于科研分析或复杂工况检测，可能需要采用实验室分析方法或实际道路排放测试方法。检测方法的选择应综合考虑检测目的、标准要求、设备条件和成本因素。

• 尾气检测结果不合格怎么办？首先应分析超标项目，不同污染物超标的原因和治理措施不同。一氧化碳和碳氢化合物超标通常与燃烧不充分有关，需检查点火系统、燃油系统、进气系统等。氮氧化物超标可能与废气再循环系统、催化转化器故障有关。颗粒物或烟度超标需检查进气系统、燃油喷射系统、后处理装置等。建议到正规维修机构进行诊断维修，维修后进行复检确认。
• OBD检查不合格的原因有哪些？常见原因包括排放控制相关传感器或执行器故障、催化转化器效率低、氧传感器故障、废气再循环阀故障、喷油器故障等。OBD检查不合格时，应使用诊断仪读取故障代码，根据故障代码定位问题部件并进行维修或更换。部分情况下，清除故障代码后行驶一定里程使系统重新自学习也可解决问题。
• 柴油车烟度超标如何治理？柴油车烟度超标的原因较多，包括喷油嘴雾化不良、进气不足、增压器故障、中冷器堵塞、后处理装置失效等。应使用诊断设备进行全面检测，找出具体原因后针对性维修。定期保养空气滤清器、更换燃油滤清器、使用合格燃油也是控制烟度的重要措施。对于老旧车辆，如维修成本过高，建议考虑更新换代。
• 检测前车辆需要做哪些准备？检测前应确保车辆处于正常工作状态，发动机水温达到正常值，不要在检测前熄火过长时间。检查车辆无明显漏油、漏气现象，排气管不应有破损。对于柴油车，应提前轰几次油门清除排气管内积存的烟尘。检测时应携带行驶证等有效证件，配合检测人员操作。
• 检测结果的有效期是多久？机动车环保定期检验结果的有效期与安检周期一致，一般私家车新车六年内免检（需每两年申领标志），六年后每年检验一次，十五年后每半年检验一次。具体有效期以当地规定为准。如在有效期外进行检测（如维修后复检），该结果仅作为维修效果验证，不能替代定期检验。

检测数据的准确性和可比性也是关注焦点。不同检测机构、不同仪器设备之间可能存在系统差异，这是正常现象。为提高数据可比性，检测机构需使用可溯源的标准物质进行定期校准，参加实验室间比对和能力验证。检测结果应以检测机构出具的正式报告为准，如有疑问可申请复检。环保部门通过监管平台实时监控检测过程，对异常数据进行预警分析，确保检测质量。

随着排放标准的升级，检测技术也在不断更新。国六排放标准对检测项目、检测方法、仪器设备都提出了更高要求，如增加了颗粒物数量限值、RDE实际道路排放测试等。检测机构和从业人员需要及时学习新标准、新技术，更新检测设备，适应标准升级带来的变化。对于车主而言，选择符合标准的燃油、定期保养车辆、及时维修故障，是确保排放达标的有效途径。