さまざまな動作負荷の下で重い燃料油船エンジンから放出される炭素質物質の変動と特性

重燃料油（HFO）は、世界の海洋船の燃料消費量の約80％を占めています。HFO排気には複数の有毒種が見られますが、異なる動作荷重で低速海洋エンジン排気から放出される炭素質物質は完全には対処されていません。したがって、この研究では、異なる動作モードの下でHFO燃料を備えた低速マリンエンジンのベンチテストが実施されました。CO2、CO、有機炭素（OC）、元素炭素（EC）、およびOCおよびECフラグメント、n-アルカンおよび多環芳香族炭化水素（PAH）の有機物（PAH）の排出因子と特性が与えられ、議論されます。測定された種とエンジンの技術的パラメーター間の相関分析結果と組み合わされて、この研究では炭素質成分の形成プロセスと影響要因も推測されます。さらに、OC対EC比、N-アルカンとPAHの比率などとともに、PMのEC1とSOOT-EC比は、ディーゼル燃料船と区別される高硫黄含有HFO船のトレーサー特性と見なすことができます。PMのN-アルカンとPAHのプロファイルを使用して、輸送排出源を他の燃焼源と区別できます。さらに、OC、EC、OC、ECフラグメント、有機物など、サイズ分離粒子における炭素質成分の特性も議論されています。結果は、粒子質量、OC、EC、および有機物のほとんどが1.1μm未満のサイズの微粒子に集中しており、超微粒子の重要性を示していることを示しています。OCおよびECフラグメント、EC1およびSOOT-ECの形成プロセスも、OCおよびECフラグメント、有機物、特にPAHの特性と組み合わされたと推定および証明されています。さらに、異なる粒子サイズのビンにおけるn-アルカンとPAHのECとEC比の大幅な変動と指定プロファイルは、ソース配分研究で特徴的なトレーサーとして使用されるときに粒子サイズを考慮すべきであることを示しています。

Heavy fuel oil (HFO) accounts for approximately 80% of the fuel consumption of ocean-going ships in the world. Multiple toxic species are found in HFO exhaust, however, carbonaceous substances emitted from low-speed marine engine exhaust at different operating loads have not been thoroughly addressed. Therefore, a bench test for a low-speed marine engine with HFO fuel under different operating modes was carried out in this study. Emission factors and characteristics of CO2, CO, organic carbon (OC), elemental carbon (EC), as well as OC and EC fragments, organic matters of n-alkanes and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are given and discussed. Combined with the correlation analysis results among the measured species and engine technical parameters, the formation processes and influence factors of carbonaceous components are also inferred in this study. Besides, together with OC to EC ratio, n-alkanes to PAHs ratio, etc., EC1 to soot-EC ratio in PM can be considered as tracer characteristic of high-sulfur-content HFO ship distinguished from diesel fuel ships. Profiles of n-alkanes and PAHs in PM can be used to distinguish shipping emission source from other combustion sources. Moreover, characteristics of carbonaceous components in size-segregated particles are also discussed, including OC, EC, OC and EC fragments, as well as organic matters. Results show that most of the particle mass, OC, EC, and organic matters are concentrated in fine particles with size of less than 1.1 μm, indicating the significance of ultrafine particles. Formation processes of OC and EC fragments, EC1 and soot-EC are also deduced and proved combined with the characteristics of OC and EC fragments, organic matters, and especially PAHs. Besides, the large variations of OC to EC ratios and speciated profiles of n-alkanes and PAHs in different particle size bins indicate that particle size should be considered when they are used as characteristic tracer in source apportionment studies.