基于LCA的汽车制造工艺及尾气排放环境影响评价

作     者：程有忠 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：龚建宇

授予年度：2020年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 0713[理学-生态学] 

主      题：环境影响分析 汽车制造工艺 汽车尾气排放 生命周期评价 

摘      要：中国自2001年加入WTO后,汽车产业飞速发展,连续十年产销量排名第一,截至2018年汽车保有量达2.3亿辆,仅次于美国。汽车产业发展的同时,在生产制造过程对环境造成大量污染,此外因汽车尾气排放造成的大气污染也日趋严重,已成为城市大气污染的重要来源,汽车产业的环境问题成为我国环境保护关注的重点。本文针对汽车生产制造过程和汽车使用时尾气排放对环境的影响进行了数据分析和评价,以期为我国汽车产业的可持续发展提供理论支撑和技术指导。主要研究内容和结果如下:针对汽车制造工艺的环境影响分析,以四大制造工艺——冲压、焊装、涂装、总装工艺为研究对象,首先展开汽车制造过程中的污染物排放与防治情况调查,利用等标污染负荷法确定主要污染源和污染物,负荷占比最大的污染源和污染物分别为喷漆废气集中排气筒(46%)和挥发性有机物(VOC)(85.1%)。提出削减VOC排放量的工艺改进措施,预计削减排放量75.2%。再对汽车四大制造工艺造成的环境影响进行综合评价,包括资源消耗和能源消耗情况,评价的方法采用生命周期评价(Life Cycle Assessment),借助eBalance软件完成评价过程,以数字化结果表征环境影响的程度。主要选取中国资源消耗(CADP)、水资源消耗(WU)、富营养化(EP)、酸化(AP)、可吸入无机物(RI)五种影响类型指标,评价结果表明汽车制造工艺对中国资源消耗影响占比最大(81%),远高于污染物排放产生的环境影响(6%)。分析不同制造工艺对影响指标的贡献情况,评价结果表明涂装工艺对各类环境影响贡献均最大,是造成综合环境影响最大的工艺,贡献比例达65.5%。加强涂装工艺的资源管理、提高能源利用率从而降低对环境的综合影响,利于汽车产业可持续发展。针对汽车尾气排放的环境影响分析:1、从污染物排放量角度出发,在车型、燃料、尾气排放标准三个方面结合汽车保有量进行数据分析,挖掘数据利用价值,包括不同类型汽车保有量增长趋势、污染物排放情况。基于2018年的数据分析,利用Logistic增长模型预测2025年汽车保有量增长为40783.6万辆,相应的各污染物增长情况为CO(63%),HC(61%),NO(53%),PM(55%)。根据数据分析结果,提出应对未来污染物增长建议,可完全削减2025年NO和PM的增量。2、从环境影响角度出发,利用e Balance软件对2018年汽车尾气排放造成的环境影响进行评价,选取EP、AP、RI三种影响类型指标。评价结果表明,汽车尾气排放对EP贡献最大,占我国EP总影响潜值的18%,其次为AP(10%)和RI(4%)。分析不同类型汽车对影响类型的贡献情况,占汽车数量3%的重型货车贡献比例是占汽车数量87%的小型客车的5倍左右,在所有车型中重型货车的尾气排放对环境影响最大,并且其NO的排放量对各类影响贡献均超过50%。因此加大我国各类型汽车中对重型货车的尾气排放管控,重点减少其NO排放量,能整体减少汽车尾气排放造成的环境影响,利于汽车产业可持续发展。