“与第四阶段车用汽油国家标准相比,新标准将硫含量指标限值由50ppm(百万分之一)降为10ppm;考虑到锰对人体健康的潜在风险和对车辆排放控制系统产生的不利影响,新标准中锰含量的指标限值由8mg/L(毫克/升)降为2mg/L,并禁止人为加入含锰添加剂;烯烃含量由第四阶段的28%降低到24%。”国家标准委工业标准一部主任丁吉柱说。
国家标准委测算,新标准实施后将大幅减少车辆污染物排放量,预计在用车每年可减排氮氧化合物约30万吨,新车5年累计可减少氮氧化合物约9万吨。
除上述变化,为进一步减少大气污染,新标准将冬季蒸汽压下限由第四阶段的42kpa(千帕)提高到45千帕,夏季蒸汽压上限由68千帕降低到65千帕,并规定广东、广西、海南全年执行夏季蒸汽压标准。
——— 硫会使三元催化剂“中毒” ——— 低硫是后续清洁化措施的前提
据国务院《大气污染防治行动计划》明确要求,2013年和2014年将在全国分别供应第四阶段的车用汽油、车用柴油,硫含量要求 50ppm;2015年底前,京津冀、长三角、珠三角等区域内重点城市全面供应符合国家第五阶段标准的车用汽、柴油(硫含量为10ppm);在2017年底前,全国供应符合国家第五阶段标准的车用汽、柴油。
据统计,截至2012年,我国汽油、煤油、柴油总产量2.82亿吨,三者总消费量2.5亿吨。在联合国环境规划署主办,环境保护部机动车排污监控中心等承办的“车用燃料低硫化国际研讨会”上,环保部环境工程评估中心童莉说,我国汽、柴油共同特点是含硫量高。油品中硫燃烧产生的二氧化硫会污染大气,造成酸雨,高含硫量的燃油还会增加汽车尾气中碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物和细微颗粒的排放。
国际清洁交通委员会董事会主席迈克·沃尔什说,从硫含量来说,国四、国五汽油和柴油要求跟欧四、欧五是一致的,都是10ppm。
为什么全世界都在追求低硫燃料?迈克解释说,燃料中的硫,在燃烧高温中与空气中的氧生成二氧化硫,并可在大气中转化为硫酸盐,提高空气中PM2.5 的水平。更重要的是,汽油汽车安装了三元催化转化器,使用三元催化剂能减排超过90%的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物。但在欧美国家长期使用中发现,硫会使三元催化剂“中毒”,降低甚至失去减排效率,并对高温尾气氧气传感器带来负面影响;此外,硫含量高的汽油,阻碍了采用脱硝催化剂的新型稀薄燃烧技术的引入。
“催化剂的实验室研究也证明,在各种燃气比条件下,硫含量越高,降低排放污染的效率越低,而且对低排放车辆比传统车辆的影响更大。”迈克说,降低汽油硫含量还可减排颗粒物、烃类、一氧化碳和氮氧化物的排放量。
国际清洁交通委员会卫梵斯说,柴油车上安装的柴油颗粒物捕集器(DPFs)可吸附95%以上的柴油颗粒物,这类似于给柴油车戴上了“口罩”。但当硫含量为50ppm时,DPFs的工作效率下降为75%;如果硫含量为150ppm,其控制效率为零。“因此,需要戴口罩的是机动车排气管,而不是老百姓。让机动车‘戴上口罩’的前提就是油品低硫化。”卫梵斯说。
美国国家环保局局长Gina McCarthy表示,在美国,正是由于超低硫油品的实施,才使得更严格的机动车和发动机标准得以实施。她相信,清洁燃油和更严格的排放标准,也能使中国应用更先进的机动车排放控制技术,以进一步降低机动车排放量。可以说,低硫正是机动车一切后续清洁化措施的前提。
——— 油企不应再有经济压力 ——— 油品升级价格机制已理顺
长期以来,制约我国油品升级、供应的主要阻碍因素是价格问题。
卫梵斯说,通过对我国56家炼油厂的数据核算,升级的炼油企业提供含硫量为10ppm汽、柴油,成本将分别增加0.04元/升、0.11元/升,总资本硬件投入需380亿元人民币。
“这个成本增加幅度和硬件改造投资额度与美国、欧洲油企的成本相似。与全球原油价格波动相比,生产低含硫油品所增加的成本影响并不大。”他说。
根据国家发改委2013年9月发布的《关于油品质量升级价格政策有关意见的通知》,把国五阶段汽、柴油(即硫含量为10ppm)分别从国三价格提高了460元/吨、530元/吨。
卫梵斯说,这相当于是国五汽、柴油分别提价了0.33元/升、0.45元/升。“发改委提价幅度很大,已远超过了中国生产超低硫燃料所增加的精炼成本,油企生产不应再有经济压力。”
——— 汽油对大气污染贡献显著 ——— 油品烯烃、芳烃等还需清洁化
不过,尽管我国第五阶段车用汽油国家标准已出台,车用汽油有了低硫的要求,童莉提醒说,我国油品标准体系与清洁化要求还差距较大。如我国70%的汽油属催化汽油,硫、烯烃含量高,在欧美国家,催化汽油仅占30%左右。美国、欧洲汽油标准中,芳烃含量分别要求低于25%、35%,烯烃要求低于65%— 10%、18%,但我国的国四、国五阶段汽油标准中,要求芳烃含量低于40%,烯烃分别低于28%、24%;车用柴油中规定芳烃含量45%—50%,远高于欧美国家要求。
童莉说,油品中芳烃含量高,会增加颗粒物(PM)、碳氢化合物及多环芳烃等有毒有害物质的排放,而且对复合型大气污染贡献显著。
汽油国五新标准将冬季蒸汽压下限由第四阶段的42kpa(千帕)提高到45千帕,夏季蒸汽压上限由68千帕降低到65千帕。而在美国汽油标准中,冬季、夏季的蒸汽压分别为40千帕、45千帕。
“我国汽、柴油的蒸汽压高,使油品在相同条件更易挥发,导致在运输和使用过程中,挥发性有机污染物(VOCs)排放量大。这也是为什么国内有些加油站能明显闻到气味,而在美国则不会的原因之一。”童莉说。
据测算,当蒸汽压下降6.9千帕时,汽、柴油的挥发性有机污染物排放量将降低34%。
甲基叔丁基醚(MTBE)是一种无色、透明、高辛烷值的液体,普遍使用为汽油添加剂。童莉说,目前,美国已确定MTBE是一种致癌物质,还会污染地下水。因此,在美国,禁用MTBE已成定局;欧洲成员国在逐步减少对MTBE的使用,并制定生物燃料替代法。但在我国,“尚未将禁用MTBE提上日程,且仍有扩大产能之势”。
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美国油品低硫化有经验
在“车用燃料低硫化国际研讨会”上,美国加利福尼亚州空气资源委员会执行长官Richard Corey说,根据美国《清洁空气法》,加州政府有权率先实施美国联邦标准或更严格的标准。
据加州汽油标准,其蒸汽压为7.2千帕、芳烃35%、烯烃10%,硫含量20ppm。Richard Corey说,在加州实际汽油生产和消费中,汽油蒸汽压为7.1千帕、芳烃21%、烯烃6.9%,硫含量9ppm。“由于MTBE会从油箱中泄露并污染地下水,加州禁止使用MTBE,并创建了严格的多元化评估流程;乙醇会腐蚀油箱和喷嘴,必须有独立的油路装置等。”
“使用低硫汽油能够削减碳氢化合物、氮氧化物和有毒空气污染物,减少硫污染导致的催化器效率下降;使用低硫柴油能够削减二氧化硫、颗粒物和氮氧化物,柴油车可以有效使用带有催化装置的颗粒物捕集器以及氮氧化物后处理器。”Richard Corey说,“据测算,美国加利福尼亚州在车用汽油质量改善方面取得了很大收益,不但环境空气质量明显改善,而且相当于减少了350万道路车辆,并将由车辆排放导致的致癌风险降低了40%。就成本来说,相当于每加仑汽油增加了少于一美分。”此外,加州还对柴油、船用燃料等都制定了非常严格的标准。