大众汽车公司排放丑闻背后的科学

摘要

2014年,位于华盛顿特区的国际清洁运输理事会(ICCT)召集西弗吉尼亚大学替代燃料发动机和排放量中心的科学家们对三种轻型柴油汽车的排放情况进行了检测,检测结果显示,大众汽车公司生产的捷达轿车的氮氧化物排放水平是美国标准(每公里31毫克)的15到35倍,具体数据因路况和驾驶条件有所不同。同样地,大众汽车公司生产的帕萨特轿车超标5到20倍。宝马X5轿车的排放水平则接近或低于美国标准,除非在乡间坡道向上行驶。

 

大众丑闻已经产生深远影响,然而很多人已经意识到柴油排放测试中问题重重。

 

原作者:Quirin Schiermeier

原文来源:Nature News

原文标题:The science behind the Volkswagen emissions scandal

原文链接:http://www.nature.com/news/the-science-behind-the-volkswagen-emissions-scandal-1.18426

 

大众汽车公司是世界上最大的汽车制造商,该公司在美国通过在排放测试中作弊来规避法规、促进销量的行为被揭露了出来,波及到整个汽车工业。9月22日,大众汽车公司承认使用特殊的软件来降低他们的部分柴油车辆在实验室检测时的排放;9月23日,大众汽车公司首席执行官马丁.文德恩辞职。

 

大众汽车公司的承认造假表明,跑在美国公路上的约50万辆大众汽车,还有遍布世界各地的约1100万辆大众汽车,其一氧化氮和二氧化氮(统称氮氧化物)排放水平要比实验室检测数据预计得高。这一事件对人类健康的影响目前不得而知,一些人认为其它汽车制造厂商很可能也存在类似丑闻。然而,专家们早就知晓,在实验室中检测柴油汽车的排放时,排放量会被严重低估。

 

秘密是如何曝光的?

去年,位于华盛顿特区的国际清洁运输理事会(ICCT)召集西弗吉尼亚大学替代燃料发动机和排放量中心的科学家们对三种轻型柴油汽车的排放情况进行了检测,与以往检测不同的是,此次检测情境更加趋近于现实。为了做到这一点,科学家们订制了专门的便携式排放检测系统,用来从美国不同的路况下收集到具有连续性的数据。

 

检测结果显示,大众汽车公司生产的捷达轿车的氮氧化物排放水平是美国标准(每公里31毫克)的15到35倍,具体数据因路况和驾驶条件有所不同。同样地,大众汽车公司生产的帕萨特轿车超标5到20倍。宝马X5轿车的排放水平则接近或低于美国标准,除非在乡间坡道向上行驶。

 

以上研究结果促使美国环保署对美国的大众汽车展开调查。美国环保总局还威胁要撤销大众汽车公司所有柴油车辆在美国的销售许可。大众汽车公司对此作出回应,承认自己使用软件在排放检测中弄虚作假。这种软件能够感知到汽车是否在被测试,并在测试时打开全排放控制。

为什么柴油汽车令人担忧?

柴油机废气是一种主要空气污染物,对于柴油机车更受欢迎的欧洲更是如此。柴油机排放中包含一氧化碳和氮氧化物,两者对人体健康有严重的负面影响;大众汽车公司对检测的操控主要涉及氮氧化物,是一种对流层臭氧前体指的是能够通过化学反应产生臭氧的化合物,会导致严重的呼吸系统病症。

 

在伦敦,每年有超过3000人死于空气污染,其中柴油道路交通贡献了40%的氮氧化物排放。放眼整个欧盟,约有20%的城市人口生活在二氧化氮浓度超标的地区。

 

在大众丑闻事发之前,人们已经知道关于排放测试的哪些信息?

几项研究已经显示,柴油车在道路上行驶时的氮氧化物排放水平超过实验室检测结果,这不仅限于大众公司生产的柴油车。这些研究结果给有关新型汽车投放市场的审批程序的有效性提出了警示。

 

2011年,欧盟委员会联合研究中心的科学家在意大利伊斯普拉发表报告称,柴油汽车在路面上的平均排放水平超标达14倍。相反,汽油车的氮氧化物排放水平在标准以内。

 

一年后,欧盟委员会联合研究中心将一种路面排放水平达到将于2014年生效的新标准(Euro 6)的柴油小客车,与6种旧款柴油小客车的排放水平做了比较。得益于先进的催化转化器技术的新型汽车表现更好,但仍然超标260% 。

 

去年10月,国际清洁运输理事会发表的报告分析了15种现代柴油汽车的真实排放水平(12种得到欧盟标准认证、3种得到美国标准认证),分析指出,其中一些汽车表现得确实挺好,然而另一些汽车的真实排放水平高出Euro 6规定的每公里80毫克的标准达25倍。平均氮氧化物排放水平,大约是欧盟允许标准的7倍。

 

只有大众使用了软件来操纵测试吗?

虽然未曾披露,但是一些专家怀疑使用所谓“造假装置”的行为可能比预想的更加普遍。位于布鲁塞尔的无政府组织“交通-环境”的负责人乔斯.丁思说:“我不相信大众是唯一一家干这种勾当的汽车公司。”他引用了本月初发表在《交通与环境研究》上的一项研究,称大众汽车公司只是众多柴油汽车路面排放水平超标的公司之一。不过,这项研究并没有寻找欺诈行为的证据,研究结论也仅限于欧洲。而欧洲的柴油排放标准相对宽松,在这里大众汽车公司还没有承认在检测中使用特种软件。

 

目前的情况是什么样的?

在排放丑闻曝光前,欧盟已经推出了旨在改进柴油机排放水平检测质量的一些举措。欧盟委员会计划在2017年前建立一个“真实驾驶排放”程序,强制要求所有类型客车使用在真实道路上的测试。为了确保汽车符合道路面氮氧化物排放限制——而不是容易被操控的实验室检测——该程序将会采用类似欧盟委员会联合研究中心的科学家使用的便携式排放检测系统。

在丑闻发生以后,美国环保署于9月25日发表声明,称有必要更新排放测试标准。环保署表示,所有新生产的柴油车都有可能接受测试,“为了检查可能的作弊装置”(参见:美国环保署给汽车制造商的一封信)。环保署拒绝透露关于如何检查作弊装置的具体细节。环保署一位叫克里斯托弗.格朗德勒的负责人在一次发布会上说:“(汽车制造商)只需要知道我们的初衷是让他们的汽车寿命更长、驾驶更久。”该署将会使用查出大众欺骗行为的同款便携式排放检测系统,现场检查目前行驶在道路上的轻型柴油车。

格朗德勒说,到目前为止,环保署只要求对重型柴油车进行这种检测。重型柴油车是公路污染的祸首,而轻型柴油车数量仅占美国汽车保有量的1%,在高速路上排出的氮氧化物也不过是总排放量的0.2% 。

 

能解决问题吗?

提上日程的举措将能够有力地改进新型汽车的排放水平,专家们希望这些举措可以促进生厂商制造出符合相应标准的汽车。然而,有关未来检测条件的细节仍然没有出炉。汽车生产商可能会窄化路面检测的条件,包括对驾驶速度和路面坡度作限定。但是专家们提醒称,为了使排放检测有意义,检测条件需要尽可能地放宽。

 

对柴油汽车的未来有什么影响?

相对于汽油汽车,柴油汽车有着更小的碳排放量,被宣称为缓解全球气候变暖的一种方法。如同宝马X5所昭示的那样,柴油汽车确实能将排放量限制在一定范围内。但是分析家们认为,大众汽车公司的错误行为可能会让人们觉得柴油车的排放可以达到更好,这进一步增加了汽车生产商的研究和投资成本。排放丑闻也会让通过使用柴油减少空气污染的理念变得不那么可信。

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