浅谈汽车尾气的污染与防治措施

浅谈汽车尾气的污染与防治措施摘要当代社会，车不再高不可攀，它逐渐进入了寻常百姓家。车也不仅仅是一种交通工具，他代表了一种文化、一种生活方式、一种时尚。车轮上的生活是轻快而惬意的，汽车给世界带来了现代物质文明,汽车为人民提供了交通便利，但同时也带来了环境噪声污染等社会问题。也就是在我们享受汽车带来的舒适方便的时候，汽车尾气造成的大气污染、汽车鸣笛造成的噪声污染等影响了人们的生活，人们每天都生活在汽车尾气和汽车噪音中，汽车排放的尾气中含有大量的氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳,对人体危害很大,这些气体排放物不仅气味怪异，而且令人头昏、恶心，影响人的身体健康。可见，汽车尾气已经成为大气污染的首要污染源，控制机动车排放污染已经成为刻不容缓的重要任务。因此，在汽车工业发展和环境保护之间，需要寻找新的平衡。面对这些问题，我们要关注对汽车尾气的处理，关注我们的环境，及时采取措施很好的处理汽车尾气问题，让我们可以与环境和谐相处，让我们可以生活得更美好。关键词： 汽车尾气，污染，危害，防治措施，建议前言随着工业、经济的发展，汽车正在成为一种时尚。急剧增长的汽车保有量，令人担忧的汽车排放情况，正在污染着人类来医生粗的大气环境。20 世纪 90年代，我国汽车节能与环保技术虽然很低，但是，由于汽车生产和使用规模不大，汽车污染问题并不突出，城市大气污染主要表现为燃煤造成的煤烟型污染。最近十几年，特别是进入 21 世纪后，我国汽车产业得到了快速发展。2003 年初，全国汽车销售收入首次超过纺织业，成为我国五大支柱产业之一。汽车产量由 1991 年的 70 万辆增加到了 2005 年的 573 万辆，15 年间增加了 8.2 倍。汽车保有量也由 1991 年的 606 万辆增加到 2005 年的 3270 万辆，增加了 5.4 倍。2006 年全国汽车产量又创历史新高，达到了 728 万辆。时至今日，汽车所带来的环境污染、能源消耗和交通拥堵等问题，已经成为我国城市发展的主要矛盾。一些城市的空气污染类型也已由煤烟污染型转变成机动车污染型。汽车是人类文明的产物，人们在享受着汽车带来的便捷，也在忍受着环境污染带来的痛苦。不管是温室效应、臭氧层破洞，还是酸雨、黑雨，汽车排放的尾气都是造成这些现象的原因之一。石油燃料的大量消耗所引起的有害物质对大气产生了严重的污染，汽车尾气是造成大气污染的一个主要来源,汽车尾气中包含许多成分，包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物 (HC)、氮氧化合物(NOX)、硫氧化合物(SO X)、挥发性有机物、臭氧、铅(Pb) 、及固体颗粒（碳烟）等。其中氮氧化合物是形成大气中光化学烟雾和酸雨的主要原因。1943 年，在美国加利福尼亚州的洛杉矶市，250 万辆汽车每天燃烧掉 1100 吨汽油。汽油燃烧后产生的碳氢化合物等在太阳紫外光线照射下发生化学反应，形成浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼病。后来人们称这种污染为光化学烟雾。1955 年和 1970 年洛杉矶又两度发生光化学烟雾事件，前者有 400 多人因五官中毒、呼吸衰竭而死亡，后者使全市四分之三的人患病。这就是在历史上被称为“世界八大公害”和“20 世纪十大环境公害”之一的洛杉矶光化学烟雾事件。也正是这些事件使人们深刻认识到了汽车污染的危害性,汽车污染已成为环境杀手之一。总之,根据中国的具体实际，着重分析了我国汽车尾气排放过程中存在的问题，并借鉴其他国家一些经验，取长补短，提出相应的对策。具体问题具体分析，从实际出发，真正做到统筹兼顾。1 汽车尾气污染的概述1.1 汽车尾气污染的现状在现代文明的今天，汽车是现代社会发展的重要标志之一，也是国家的一项支柱型产业，汽车在提高人们生活质量的同时，在使用过程中产生的公害也已经成为带进社会的一个重要课题。自从 1886 年第一辆汽车诞生以来，它给人们的生活和工作带来了极大的便利，同时，我们也应该看到，在汽车产业高速发展、汽车产量和保有量不断增加的同时，汽车也带来了大气污染并对人体健康产生了危害，即汽车尾气污染。1.2 汽车尾气污染的成分尾气污染主要是指柴油、汽油等机动车燃料因含有添加剂和杂质，在不完全燃烧时，所排出的一些有害物质对环境及人体的污染和破坏。汽车发动机排放的尾气中有一部分毒性物质在燃料不完全燃烧或燃气温度较低时产生较多。尤其是在次序起动、喷油器喷雾不良、超负荷工作运行时，燃油不能很好地与氧化合燃烧。另一部分有毒物质，是由于燃烧室内的高温、高压而形成的。汽车排放的尾气中含有上千种化学物质，除空气中的氮、氧和水蒸汽为无害成份外，其余均为有害成份。这些有害物质可分为气体和颗粒物两大类。气体包括：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、硫氧化合物、臭氧等；颗粒物包括：碳黑、焦油和重金属等。1.2.1 一氧化碳一氧化碳（CO）是大气中的一种污染物，城市大气中的一氧化碳主要来自汽车排放。它是一种无色、无味但有剧烈毒性的气体，是燃料燃烧不完全的产物。主要是在局部缺氧或者低温条件下，由于烃不能完全燃烧而产生，混在内燃机废气中排出。一氧化碳经呼吸道进入血液循环，与血红蛋白的亲和力约是氧的 210 倍，他们结合后生成碳氧血红蛋白，从而削弱血液向各组织输送氧的功能，导致人体缺氧，危害中枢神经系统，造成人的感觉、反应、理解、记忆力等机能障碍，引起头晕、头痛、呕吐等中毒症。重者危害血液循环系统，导致生命危险。一氧化碳是汽车发动机排出有害成分中浓度最大的气体，它引起的公害称谓汽车尾气排放的第一大公害。1.2.2 碳氢化合物碳氢化合物（HC）是不完全燃烧的排放物，它是一种混合物，成分非常复杂。当碳氢化合物浓度较高时，会使人出现头晕、恶心等中毒症状。特别是碳氢化合物和氮氧化合物在阳光紫外线照射下发生化学反应，形成光化学烟雾。当光化学烟雾中的化学氧化剂超过一定浓度时，即对人体产生较强刺激性，人体吸人后可明显感觉到呼吸系统不适，引起急性喘息症。而且，它还使生态环境遭到破坏，严重影响农作物的生长，使农业减产，因此碳氢化合物成为汽车尾气排放的第二大公害。1.2.3 氮氧化合物氮氧化合物（NOX）主要是指一氧化氮和二氧化氮，它是发动机大负荷工作时，在燃烧室高温富氧的环境中产生的一种褐色且有臭味的气体。氮氧化合物吸入肺部后能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生强烈的刺激和伤害，以致引起肺部病变。其中一氧化氮与血液中血红蛋白结合能力比一氧化碳还强，容易使人们中毒而死亡。二氧化氮是一种褐色有强烈毒性的气体，刺激人的眼睛和呼吸道引起喘息、支气管炎及肺气肿等，同时氮氧化物也是光化学烟雾组成成分，成为汽车尾气排放的第三大公害。1.2.4 硫氧化合物硫氧化合物（SOX）主要是指 SO2，它是形成酸雨的主要成分，严重污染河流、湖泊等水系，殃及野生动植物的生存安全，破坏生态系统的自然酸碱平衡，并严重腐蚀建筑物。对人类会造成气管壁绷紧，使呼吸道疾病加重，患有心肺疾病和哮喘病的人尤其敏感。汽车尾气中 SO2主要来源于柴油车的排放。1.2.5 挥发性有机物挥发性有机物包括多环芳烃(PAH)、苯系物、烯烃等，是光化学烟雾形成的前体物。苯已被证明是致癌物质，WHO（世界卫生组织）认为即使微量的苯，对人体健康也是有害的。除尾气排放外，汽车燃油箱和加油过程中也会排放挥发性有机物。1.2.6 臭氧光化学烟雾主要的生成物是臭氧，具有强氧化性，可使空气能见度降低，橡胶制品开裂损坏，植物受害。臭氧刺激呼吸系统的黏膜，导致咳嗽、呼吸困难，削弱肺功能，对室外锻炼的人特别有害。臭氧还引起一些常见症状，如头疼、眼鼻喉刺痒、深呼吸时胸部不适等。臭氧会增加人对过敏源如花粉的敏感性，也降低人体对细菌和病毒的抵抗力，如易引起感冒、肺炎等。1.2.7 铅铅(Pb)是有毒的重金属元素，为了改善燃油的抗爆性，人们在汽油中添加含铅物质四乙基铅或甲基铅，导致汽车尾气排放时产生含铅化合物。城市大气中的铅 60以上来自汽车含铅汽油的燃烧。铅化合物以颗粒状排人大气中，是污染大气的有害物质。人体长期吸入含铅颗粒浓度较高的空气后，铅会逐渐在体内积累。当达到一定程度时，铅阻碍血液中红血球的生长，致使人体正常造血功能降低，血液、心肺器官等发生病变 4。而铅对脑细胞和中枢神经的损害更是不可逆转的，铅侵入人体大脑时会引起头疼、精神恍惚，严重时甚至会出现昏迷、惊厥等铅中毒症状。由于铅尘比重大，通常积聚在 1m 左右高度的空气中，因此对儿童的威胁最大，直接影响儿童的智力发育。1.2.8 碳烟微粒碳烟颗粒是指柴油发动机燃烧不完全所排出的黑色烟雾状的炭烟颗粒。炭烟微粒能影响大气、道路的能见度，并含有少量带有特殊臭味的乙醛，吸入后使人感到恶心和头晕。微粒表面吸附的可溶性有机物对人的呼吸道也有较大伤害。固体悬浮颗粒的成分很复杂，并具有较强的吸附能力，可以吸附各种金属粉尘、强致癌物苯并芘和病原微生物等。固体悬浮颗粒随呼吸进入人体肺部，以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系统疾病。当悬浮颗粒积累到临界浓度时，便会激发形成恶性肿瘤。此外，悬浮颗粒物还能直接接触皮肤和眼睛，阻塞皮肤的毛囊和汗腺引起皮肤炎和眼结膜炎，甚至造成角膜损伤。2 汽车尾气的危害终上所述：汽车尾气排出的污染，给人类健康造成了严重的威胁。 （意大利每年大约有 15000 人死于汽车尾气引起的疾病） 。因此，汽车尾气污染可总结喂以下三点：2.1 危害人体健康机动车尾气排放是低空排气，因此气体排除后首先会对人造成伤害.氮氧化物，铅化物进入肺部和血液，极大地损害了呼吸系统，造成各种疾病。2.1.1 机动车尾气排放对人体健康造成的直接影响机动车尾气排放物主要有一氧化碳(CO)、二氧化碳 (C02)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、铅(Pb)、碳烟以及一些烟尘微粒物(包括某些重金属化合物)，这些对人体都有直接的危害。机动车排放的铅占大气中铅的 97%，大部分颗粒直径为 0.5pm 或更小，因此可以长时间地飘浮在空气中。如果接触高浓度的含铅气体，就会引起严重的急性中毒症状，但这种状况比较少见。常见的是长期吸入低浓度的含铅大气。较大颗粒吸入到呼吸道粘膜上，可随痰排出。较小颗粒可通过呼吸道进入肺的深部组织，这部分很小的含铅气体，可以引起慢性中毒症状，如头昏、头痛、全身无力、失眠、记忆力减退等神经系统综合症。当铅在人体内各器官的积累增加到一定程度时，就会影响人体的生理机能和造血机能，尤其对少年及幼儿的中枢神经系统和造血系统影响更大。此外，长期慢性铅中毒者，心脏和肺将受到不同程度的损害，人的智力下降、注意力不集中、甚至成为呆傻。铅还具有高度的潜在致癌性，其潜伏期长达 20 一 30 年。其次，汽车排放的一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物在太阳的照射下会在大气中反应，形成光化学烟雾，光化学烟雾产生的罪魁祸首是 NO2 和 HC。当空气中有这两种物质存在，再遇到合适的气候条件时，如强烈阳光、无风、逆温等，就会产生光化学烟雾。光化学烟雾对人的影响主要是对眼睛和呼吸道产生刺激，使红眼病患者增加，促进哮喘病人发作，并引发其它疾病。美国洛杉矶市民 1970 年眼睛受害达 128 天之久，全市居民有 3/4 以上患过红眼病。同年东京也发生过光化学烟雾，有 2 万人染上红眼病。巴西圣保罗大学医学院最新研究显示，在圣保罗这座巴西乃至南美洲最大的城市，每天有 20 人因为空气污染而死亡。近些年来随着车辆增多，空气质量每况愈下，造成的死亡人数也随之增加。此外，每年因为空气污染而住院的患者人数也在增多。2.1.2 机动车尾气排放对人体健康造成的间接影响机动车尾气排放对人体的间接影响主要体现在尾气对城市环境的影响上。大城市人口稠密，机动车数量多，而在现代化的过程中，政府一般会将工厂搬迁到郊区，这样，机动车尾气排放就成了城市大气污染的主要来源。由于大量机动车在路面行使，就会排出大量的一氧化碳，二氧化碳等，聚居在城市中心，会形成“热岛效应” ，影响城市中心气候。机动车尾气排放不仅直接危害大气环境，而且会形成二次污染，对大气环境构成更严重的威胁。机动车尾气排放最为重要的二次污染物就是光化学污染。进入 20 世纪以来，全世界的机动车保有量急剧增加，机动车排出的有害废气是产生大气污染的主要根源，它不断破坏着生态环境质量，损毁城市形象并进而妨碍经济特别是城市经济的发展。从 40 年代起，全球各国都先后发生了骇人听闻的大气污染事件。1943 年美国发生的洛杉矶烟雾事件，1952 年伦敦的烟雾事件，以及 1970 年日本的四日市事件，都是最有代表性的光化学烟雾事件。研究发现，机动车尾气是造成圣保罗空气污染的罪魁祸首。而我国广西等地的酸雨己危及人们的生存，特别是柳州地区的酸雨频率年均在 80%以上，1991 年达到 98.4%，几乎是每雨必酸，且酸度 PH 值最低己达 2.94，这就是说，雨水和人们日常吃的食醋差不多。地处中国四川盆地的成都，本身大气扩散受限，机动车排放的废气使大气质量急剧下降，空气浑浊不堪。总之，机动车尾气污染造成了大气环境质量的急剧恶化，已日益危害到人们的生存环境。2.2 城市温度急剧增高二氧化碳，二氧化硫这些气体被称为温室气体,一旦进入空气中,一方面可产生温室效应,促进气温升高;另一方面破坏地球的保护层臭氧层,让阳光直接照射地球表面,加速气温升高。2.3 影响气候氮氧化物生成的硝酸与氧化硫生成的硫酸等一起将形成酸雨,造成土壤酸化,进而影响生态平衡。3 汽车尾气净化的途径面对汽车尾气产生的种种环境问题和有害人体的物质，目前汽车尾气处理和净化成为汽车制造业又一个难题。汽车尾气含有多种有害物质，而且不是能轻易吸收的。目前是有很多方法可以处理和净化汽车尾气，但是很多实施起来都需要一定困难的。需要大众来合作，需要科学家辛苦付出。对汽车尾气净化主要有四个途径：一是发动机内部控制；二是发动机外部净化；三是燃料的改进与替代；四是人为因素。3.1 机内控制机内控制就是指从各种有害污染物的生成原因及影响因素出发，通过对发动机进行改进，达到控制燃烧、减少污染物排放量的各种技术。简单滴说就是降低污染物生成量的技术，如改进发动机的燃烧室结构、改进点火系统、改进进气系统、采用电控汽油喷射和电控点火技术、采用排气再循环技术等。3.2 机外净化三 元 催 化 器 ， 是 安 装 在 汽 车 排 气 系 统 中 最 重 要 的 机 外 净 化 装 置 ， 它 可 将汽 车 尾 气 排 出 的 CO、 HC 和 NOx 等 有 害 气 体 通 过 氧 化 和 还 原 作 用 转 变 为 无害 的 二 氧 化 碳 、 水 和 氮 气 。 由 于 这 种 催 化 器 可 同 时 将 废 气 中 的 三 种 主 要 有害 物 质 转 化 为 无 害 物 质 ， 故 称 三 元 。三 元 催 化 器 的 工 作 原 理 是 ： 当 高 温 的 汽 车 尾 气 通 过 净 化 装 置 时 ， 三 元 催化 器 中 的 净 化 剂 将 增 强 CO、 HC 和 NOx 三 种 气 体 的 活 性 ， 促 使 其 进 行 一 定的 氧 化 -还 原 化 学 反 应 ， 其 中 CO 在 高 温 下 氧 化 成 为 无 色 、 无 毒 的 二 氧 化 碳气 体 ； HC 化 合 物 在 高 温 下 氧 化 成 水 (H2O)和 二 氧 化 碳 ； NOx 还 原 成 氮 气 和氧 气 。 三 种 有 害 气 体 变 成 无 害 气 体 ， 使 汽 车 尾 气 得 以 净 化 。机外净化在催化剂存在的条件下，利用派其自身的温度和组成将有害物质（CO、 NOX、HC）转化为无害的 H2O、CO2 和 N2。根据化学反应类型不同，又将其分为催化氧化法和催化氧化还原法。3.2.1 催化氧化法催化氧化反应是以 O2作氧化剂，将有害物质 HC 和 CO 转化为无害物，其反应式为：2HC + 2/5 O22 CO2 + H2O2 CO + O22CO23.2.2 催化氧化还原法催化氧化还原反应是以 CO 和 HC 作还原剂，将 NOX还原为 N2。其反应式为：2 HC + NOXCO2 + H2O + N2CO + NOXCO2 + N23.3 燃料的改进与替代目前，由于汽油机和柴油机的闭环控制技术以及三效催化技术等的发展和进步，使得使用不同燃料的汽车的排放性能之间差别在逐渐缩小。3.3.1 用新能源代替旧能源可以用甲醇代替汽油：甲醇、液化气等干净的代用燃料代替汽油,将明显降低 NOX的排放。甲醇分子含有氧比不含氧的汽油易于燃烧完全,从而较少排放NOX。可以用燃气代替汽油：与汽油相比,燃烧产物中氮氧化物减少 39%;二氧化硫减少 90%;一氧化碳减少 97%。无疑,对控制酸雨是有利的,而且是目前能够实现了的。3.3.2 电动汽车技术电动汽车是指全部或部分用电能驱动电动机作为电力系统的汽车。按照目前技术的发展方向或者车的驱动原理，可以划分为纯电动汽车和混合点动力汽车。3.3.3 燃料电池汽车燃料电池汽车即以燃料电池作为动力系统的汽车。氢燃料电池汽车时应用最为广泛的一种，氢气是最干净最理想的燃料，与大气中的氧发生化学反应，从而产生电能驱动电动机，进而驱动汽车行驶。这种汽车用氢作燃料,燃烧后产生清洁的水,对空气几乎没有污染。因此，燃料电池车被称为“真正的环保车” 。其特点主要表现在：（1） 能量转化率高。燃料电池的能量转换效率可达 60%-80%，为内燃机的23 倍；（2） 不污染环境。燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水，它本身工作不产生 CO 和 CO2，也没有硫和微粒排出，没有高温反应，也不生产氮氧化合物；（3） 寿命长。燃料电池本身工作没有相对运动部件，工作时不产生机械噪声，没有震动，其电极仅作为化学反应的场所和导电的通道，本身不参与化学反应，没有损耗，寿命长。3.4 人为因素我们可以大面积的植树造林，树木在进行光合作用的时候,会吸入二氧化碳,放出氧气,所以我们应该多种植树木,使空气清新。另外在方便的时候我们可以选择乘搭公共汽车、火车、地下铁路和轻便铁路等交通工具,代替私家车可以减少废气。4 对减少汽车尾气排放提出的建议如今十分发达的地球，虽然环境情况看起来十分乐观，但是却又十分重大的隐患。这都是认为编造出来的：大肆砍伐数目、建立化工厂、胡乱排放有害液体。“对人类威胁较大的气体，世界每年的排放量达 6 亿多吨；估计到下个世纪中叶地球表面有三分之一的土地面临沙漠化的危险，每年有 6 平方公里的土地沙漠化，威胁着 60 多个国家”看着这一组组触目惊心的数字，有何感想？举一个例子， 1943 年，在美国加利福尼亚州的洛杉矶市，250 万辆汽车每天燃烧掉 1100 吨汽油。汽油燃烧后产生的碳氢化合物等在太阳紫外光线照射下发生化学反应，形成浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼病。后来人们称这种污染为光化学烟雾。1955 年和 1970 年洛杉矶又两度发生光化学烟雾事件，前者有 400 多人因五官中毒、呼吸衰竭而死亡，后者使全市四分之三的人患病。这就是在历史上被称为“世界八大公害”和“20 世纪十大环境公害”之一的洛杉矶光化学烟雾事件。由此，在这里向仍未觉悟的人们建议：第一、人类要向征服可怕的大自然，就必须尊重自然。对于改造自然理应慎之又慎，又要大刀阔斧，勇于实践和改良才能控制自然，使自身利益与自然协调发展，决不能重蹈西方发达国家“先污染，后治理”的覆辙。第二、要从我做起，首先选择有利于保护环境的生活方式。善待我们的家园、善待地球，共创一个美好的生活环境。第三、控制私人汽车拥有量，为了保护城市环境，私人汽车的拥有率必须控制在适度水平。世界上许多国家或城市采取控制汽车价格，通过征收高额汽车购买和财产税，限制私人汽车拥有量。此外，按照“污染者付费”的原则，汽车使用者应当支付汽车排污的社会成本。5 总结随着我国经济不断增长，加之我国广大的消费市场，我国机动车的数量仍将高速增长。这样看来，我国已经面临严峻的由于机动车尾气污染所带来的一系列问题，如果不对机动车尾气污染防治问题未雨绸缪，我们将会丧失在蓝天白云下成长、呼吸新鲜空气的权利。对此，一些城市实施了“蓝天工程”计划，这在一定程度上遏制了机动车尾气污染的加剧，但其效果仍不理想。我们必须