13年论文汽车排放危害与控制

汽车排放危害与控制 进 入 21 世 纪 ， 汽 车 污 染 日 益 成 为 全 球 性 问 题 。 随 着 汽 车 数 量 越 来 越 多 、 使 用 范 围 越 来 越 广 ， 它 对 世 界 环 境 的 负 面 效 应 也 越 来 越 大 ， 尤 其 是 危 害 城 市 环 境 ， 引 发 呼 吸 系 统 疾 病 ， 造 成 地 表 空 气 臭 氧 含 量 过 高 ， 加 重 城 市 热 岛 效 应 ， 使 城 市 环 境 转 向 恶 化 。 有 关 专 家 统 计 ， 到 21 世 纪 初 ， 汽 车 排 放 的 尾 气 占 了 大 气 污 染 的 30 60%。 随 着 机 动 车 的 增 加 ， 尾 气 污 染 有 愈 演 愈 烈 之 势 ， 由 局 部 性 转 变 成 连 续 性 和 累 积 性 ， 而 各 国 城 市 市 民 则 成 为 汽 车 尾 气 污 染 的 直 接 受 害 者 。 汽 车 尾 气 的 主 要 成 分 有 ： 一 氧 化 碳 ， 氮 氧 化 物 、 碳 氢 化 合 物 、 醛 一 氧 化 碳 由 呼 吸 道 进 入 人 体 的 血 液 后 ， 会 和 血 液 里 的 红 血 蛋 白 Hb 结 合 ， 形 成 碳 氧 血 红 蛋 白 ， 导 致 携 氧 能 力 下 降 ， 使 人 体 出 现 反 应 ， 如 听 力 会 因 为 耳 内 的 耳 蜗 神 经 细 胞 缺 氧 而 受 损 害 等 。 吸 入 过 量 的 一 氧 化 碳 会 使 人 发 生 气 急 、 嘴 唇 发 紫 、 呼 吸 困 难 甚 至 死 亡 。 研 究 证 明 ， 人 对 一 氧 化 碳 的 承 受 能 力 相 当 高 ， 一 个 健 康 的 人 能 短 时 间 承 受 血 液 中 含 量 为 20%40%的 一 氧 化 碳 的 侵 袭 。 虽 然 对 人 体 无 副 作 用 的 一 氧 化 碳 阈 值 尚 未 确 定 ， 但 长 期 吸 收 一 氧 化 碳 对 城 市 居 民 身 体 健 康 是 一 个 潜 在 威 胁 。 氮 氧 化 合 物 是 在 内 燃 机 气 缸 内 大 部 分 气 体 中 生 成 的 ， 氮 氧 化 合 物 的 排 放 量 取 决 于 燃 烧 温 度 、 时 间 和 空 燃 比 等 因 素 。 氮 氧 化 合 物 的 生 成 原 因 主 要 是 高 温 富 氧 环 境 ， 比 如 燃 烧 室 积 碳 等 因 素 。 从 燃 烧 过 程 看 ， 排 放 的 氮 氧 化 物 95%以 上 可 能 是 一 氧 化 氮 ， 其 余 的 是 二 氧 化 氮 。 人 受 一 氧 化 氮 毒 害 的 事 例 尚 未 发 现 ， 但 二 氧 化 氮 是 一 种 红 棕 色 呼 吸 道 刺 激 性 气 体 ， 气 味 阈 值 约 为 空 气 质 量 的 1.5 倍 ， 对 人 体 影 响 甚 大 。 由 于 其 在 水 中 溶 解 度 低 ， 不 易 为 上 呼 吸 道 吸 收 而 深 入 下 呼 吸 道 和 肺 部 ， 引 发 支 气 管 炎 、 肺 水 肿 等 疾 病 。 在 浓 度 为 9.4mg/m2 的 空 气 中 暴 露 10 分 钟 ， 即 可 造 成 呼 吸 系 统 失 调 。 对 于 氮 氧 化 合 物 世 界 卫 生 组 织 环 境 健 康 评 价 组 曾 做 出 这 样 的 结 论 ： 二 氧 化 氮 浓 度 0.94mg/m-3 是 短 期 暴 露 引 起 有 害 影 响 的 最 低 水 平 ， 0.19 0.32mg/m-3 最 长 1 小 时 ， 一 个 月 出 现 不 能 多 于 两 次 才 能 确 保 公 共 健 康 。 汽 车 尾 气 的 碳 氢 化 合 物 来 自 三 种 排 放 源 。 对 一 般 汽 油 发 动 机 来 说 ， 约 60% 的 碳 氢 化 合 物 来 自 内 燃 机 废 气 排 放 20% 25%来 自 曲 轴 箱 （ PCV 系 统 ） 的 泄 漏 ， 其 余 的 15% 20%来 自 燃 料 系 统 （ 碳 罐 ） 的 蒸 发 。 甲 烷 是 窒 息 性 气 体 ， 其 嗅 觉 阈 值 是 142.8mg， 只 有 高 浓 度 时 才 对 人 体 健 康 造 成 危 害 。 乙 烯 、 丙 烯 和 乙 炔 则 主 要 是 对 植 物 造 成 伤 害 ， 使 路 边 的 树 木 不 能 正 常 生 长 。 苯 是 无 色 类 似 汽 油 味 的 气 体 ， 可 引 起 食 欲 不 振 、 体 重 减 轻 、 易 倦 、 头 晕 、 头 痛 、 呕 吐 、 失 眠 、 粘 膜 出 血 等 症 状 ， 也 可 引 起 血 液 变 化 ， 红 血 球 减 少 ， 出 现 贫 血 ， 还 可 导 致 白 血 病 。 其 嗅 觉 阈 值 16.29mg， 对 人 体 健 康 有 影 响 的 阈 值 34.8mg。 汽 车 尾 气 中 还 含 有 多 环 芳 烃 ， 虽 然 含 量 很 低 ， 但 由 于 多 环 芳 烃 含 有 多 种 致 癌 物 质 （ 如 苯 丙 芘 ） 而 引 起 人 们 的 关 注 汽 车 尾 气 排 放 的 醛 类 以 甲 醛 为 主 ， 占 60%70%。 甲 醛 是 有 刺 激 性 的 气 体 ， 对 眼 睛 有 刺 激 性 作 用 ， 也 会 刺 激 呼 吸 道 ， 嗅 觉 阈 值 为 0.061.2 mg， 高 浓 度 时 会 引 起 咳 嗽 、 胸 痛 、 恶 心 和 呕 吐 。 乙 醛 属 低 毒 性 物 质 ， 高 浓 度 时 有 麻 醉 作 用 。 丙 烯 醛 是 一 种 辛 辣 刺 激 性 气 体 ， 对 眼 睛 和 呼 吸 道 有 强 烈 刺 激 ， 可 引 起 支 气 管 细 胞 损 害 ， 嗅 觉 阈 值 为 0.484.1 mg。 1、 控 制 汽 车 的 数 量 在 许 多 大 中 城 市 中 ， 汽 车 的 数 量 实 际 已 经 “超 载 ”。 政 府 可 以 用 宏 观 调 控 的 方 法 提 高 汽 车 的 价 格 ， 适 当 减 少 汽 车 的 购 买 量 ， 促 进 小 型 制 造 汽 车 的 企 业 的 转 产 ， 把 汽 车 的 数 量 控 制 在 生 态 平 衡 允 许 的 范 围 内 。 同 时 要 使 公 共 汽 车 、 地 铁 等 公 共 交 通 工 具 迅 速 发 展 起 来 ， 向 市 民 提 倡 骑 自 行 车 、 乘 坐 公 共 汽 车 和 地 铁 ； 公 务 员 更 要 以 身 作 则 ， 尽 量 使 用 公 共 交 通 工 具 ， 少 乘 坐 私 家 车 ， 尽 量 降 低 汽 车 尾 气 排 放 量 。 2、 严 格 把 关 ， 提 高 汽 油 质 量 到 21 世 纪 初 ， 世 界 大 多 数 城 市 都 已 禁 止 使 用 含 铅 汽 油 。 要 提 高 汽 车 尾 气 污 染 物 排 放 标 准 ， 严 格 把 关 ， 不 能 让 未 达 到 标 准 的 汽 油 流 入 市 场 。 3、 加 快 采 用 先 进 的 汽 车 尾 气 处 理 技 术 ， 对 不 符 合 尾 气 排 放 标 准 的 汽 车 进 行 淘 汰 或 改 造 。 定 期 清 洗 三 元 催 化 器 ， 保 持 机 动 车 尾 气 净 化 性 能 。 4、 推 广 以 天 然 气 为 燃 料 的 燃 气 汽 车 ， 并 对 燃 气 汽 车 进 行 改 造 ， 解 决 其 存 在 的 发 动 机 动 了 性 能 下 降 、 储 气 瓶 占 用 空 间 大 等 问 题 。 5、 变 废 为 宝 。 方 案 A： 在 气 缸 内 的 燃 料 和 空 气 经 过 压 缩 ， 变 成 高 温 高 压 的 气 体 ， 燃 烧 后 能 量 仍 很 高 。 如 果 将 这 些 能 量 利 用 起 来 ， 转 化 成 发 动 机 的 动 力 ， 既 节 省 了 燃 料 ， 又 减 少 了 废 气 排 放 量 。 方 案 B： 汽 车 尾 气 中 含 有 氮 氧 化 物 和 硫 氧 化 物 ， 如 果 在 尾 气 排 放 管 上 加 装 一 个 收 集 和 转 化 装 置 ， 将 其 转 化 成 工 业 原 料 硝 酸 和 硫 酸 ， 虽 然 收 集 量 可 能 不 多 ， 但 积 少 成 多 ， 这 就 在 减 少 对 大 气 的 污 染 的 同 时 对 资 源 进 行 了 回 收 。 6、 加 强 宣 传 ， 提 高 人 民 环 保 意 识 加 强 对 环 境 保 护 重 要 性 的 宣 传 ， 提 高 人 民 环 保 意 识 ， 让 群 众 自 觉 使 用 公 共 交 通 工 具 ， 不 购 买 尾 气 排 放 量 不 达 标 的 汽 车 ， 坚 决 不 购 买 、 制 造 含 铅 、 低 质 汽 油 。 发 动 机 外 部 尾 气 净 化 措 施 即 汽 车 尾 气 由 原 有 毒 气 体 ， 变 成 为 无 毒 气 体 ， 再 排 放 到 大 气 中 。 从 而 可 减 少 对 大 气 环 境 的 污 染 。 采 用 催 化 剂 ： 将 CO 氧 化 成 CO2， HC 氧 化 成 CO2 和 H2O， NOx 被 还 原 成 为 N2 等 。 采 用 的 催 化 剂 有 氧 化 锰 ， 氧 化 铜 ； 氧 化 铬 ， 氧 化 镍 ， 氧 化 铜 等 金 属 氧 化 物 和 白 金 属 （ 铂 ） 等 贵 金 属 。 它 们 都 可 以 净 化 CO、 HC。 催 化 反 应 器 设 置 在 排 气 系 统 中 排 气 歧 管 与 消 音 器 之 间 。 水 洗 ： 通 过 水 箱 ， 使 汽 车 尾 气 中 的 碳 烟 粒 子 经 过 水 洗 和 过 滤 及 蒸 气 的 淋 浴 ， 可 支 队 粘 在 碳 粒 上 的 有 毒 物 质 ， 使 碳 粒 子 胀 大 而 给 予 去 除 。 发 动 机 内 部 净 化 处 理 措 施 正 曲 轴 箱 通 气 系 统 的 设 计 ： 把 从 汽 缸 窜 入 曲 轴 箱 的 气 体 （ 主 要 是 未 燃 气 体 ） 再 循 环 进 入 进 气 歧 管 ， 使 其 再 次 燃 烧 ， 改 变 了 过 去 将 其 直 接 排 入 大 气 所 造 成 的 污 染 。 目 前 发 动 机 上 的 PCV 系 统 就 是 发 挥 这 样 的 作 用 。 排 气 再 循 环 设 计 ： 发 动 机 排 气 口 用 控 制 阀 与 进 气 歧 管 相 连 接 ， 使 排 出 的 气 体 经 过 再 次 循 环 ， 以 降 低 氮 氧 化 物 的 排 放 量 。 蒸 发 排 放 控 制 系 统 的 设 计 （ 碳 罐 ） ： 将 化 油 器 浮 子 室 中 的 汽 油 蒸 发 汽 引 入 进 气 系 统 ， 而 将 油 箱 中 的 蒸 发 汽 引 入 储 存 系 统 ， 可 大 大 减 少 污 染 物 的 排 放 。 我 国 排 放 标 准 第 一 阶 段 1983 年 我 国 颁 布 了 第 一 批 机 动 车 尾 气 污 染 控 制 排 放 标 准 ， 这 一 批 标 准 的 制 定 和 实 施 ， 标 志 着 我 国 汽 车 尾 气 法 规 从 无 到 有 ， 并 逐 步 走 向 法 制 治 理 汽 车 尾 气 污 染 的 道 路 ， 第 二 阶 段 在 1983 年 我 国 颁 布 第 一 批 机 动 车 尾 气 污 染 控 制 排 放 标 准 的 基 础 上 ， 我 国 在 1989 年 至 1993 年 又 相 继 颁 布 了 轻 型 汽 车 排 气 污 染 物 排 放 标 准 、 车 用 汽 油 机 排 气 污 染 物 排 放 标 准 二 个 限 值 标 准 和 轻 型 汽 车 排 气 污 染 物 测 量 方 法 、 车 用 汽 油 机 排 气 污 染 物 测 量 方 法 二 个 工 况 法 测 量 方 法 标 准 ， 至 此 ， 我 国 已 形 成 了 一 套 较 为 完 态 的 汽 车 尾 气 排 放 标 准 体 系 第 三 阶 段 以 北 京 市 DB11/105 1998 轻 型 汽 车 排 气 污 染 物 排 放 标 准 的 出 台 和 实 施 ， 拉 开 了 我 国 新 一 轮 尾 气 排 放 法 规 制 订 和 实 施 的 序 曲 ， 从 1999 年 起 北 京 实 施 DB11/105 1998 地 方 法 规 ， 2000 年 起 全 国 实 施 GB14961 1999 汽 车 排 放 污 染 物 限 值 及 测 试 方 法 （ 等 效 于 91