五7汽车尾气与大气污染.ppt

汽车尾气与大气污染 大气污染 大气污染指的是自然界中局部的质变化和人类的生产和生活活动 改变了大气圈中某些原有成分 并由于向大气圈中排放有害物质 致使大气质量发生了变化 从而影响了原来有利的生态体系 严重威胁人体健康和正常的工农业生产 大气是指包围着地球的一层总厚度约为1000千米的混合气体层 通常称为大气层或大气圈 未被污染的清洁空气主要有氮 氧 氢三种气体组成 它们越占空气总量的99 9 其他气体含量相对来说很少 大气污染源分为很多种 其中交通运输业是最主要的污染源之一 汽车 火车 轮船 飞机等交通工具都需要燃烧燃料 排放废物 对大气造成污染 其中以汽车为甚 各种运输方式污染物排放量 大气运动 污染物进入大气后 对大气污染的严重程度除了与污染物的数量有关外还与污染物在大气中的运动规律有关 影响污染物运动的环境因素按影响程度排列有 气象 地形 和地物等 发生逆温时 大气是稳定的所以逆温层的存在阻碍了大气的垂直运动 上升的污染气流不能穿过逆温层而积聚在它下面 产生严重的污染现象 在丘陵和山地迎风面会发生下沉作用 在背风面产生下滑产生涡流 使两侧地区都受到严重的污染 受地物影响最显著的是城市 建筑物占据空间大 高低起伏 严重阻碍气流运行 风速低 污染物不易扩散 故污染严重 汽车的大气污染 汽车是一种高效的现代化交通工具 它提高了人们的出行效率 促进了生产的发展 方便了人们的生活 但汽车又是一种流动污染源 汽油车的主要污染物成分是CO HC NOx以及碳粒等 汽车排放大量的污染物 使环境付出了沉重的代价 它给人类带来难以估计的损失 据资料介绍 城市街道上的车流量在每小时1000 2000辆时 CO HC和NOx这三种有害气体占全部有害气体的80 90 以上 世界上几乎所有大城市和中小城市都遭受汽车排放污染的严重危害 汽车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染 可以说 汽车是一个流动的污染源 在世界各国 汽车污染早已不是新话题 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 这种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 在车辆不多的情况下 大气的自净能力尚能化解汽车排出的毒素 但随着汽车数量的急剧增加 交通拥堵成了家常便饭 汽车本应具备的便捷 舒适 高效的优势逐渐被过多的车辆所抵消 汽车灾难 已经形成 由此带来的汽车尾气更是害人不浅 热岛效应是由于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象 是城市气候最明显的特征之一 由于城市化的速度加快 城市建筑群密集 柏油路和水泥路面比郊区的土壤 植被具有更大的热容量和吸热率 使得城市地区储存了较多的热量 并向四周和大气中大量幅射 造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温 高温的城区处于低温的郊区包围之中 如同汪洋大海中的岛屿 人们把这种现象称之为城市热岛效应 城市热岛效应 热岛效应成因 气候条件是造成城市热岛效应的外部因素是造成城市热岛效应的外部因素 而城市化才是热岛形成的内因 一般认为热岛成因有三 一是城市与郊区地表面性质不同 热力性质差异较大 城区反射率小 吸收热量多 蒸发耗热少 热量传导较快 而辐射散失热量较慢 郊区恰相反 二是城区排放的人为热量比郊区大 三是城区大气污染物浓度大 气溶胶微粒多 在一定程度上起了保温作用 back 汽车尾气的主要成分和危害 除烟 粉尘外 在交通过程中主要产生碳氧化物 氮氧化物 硫氧化物和碳氢化合物等气体 这些污染物对人体呼吸道系统 心血管系统 消化系统 尤其是肝脏 神经系统 泌尿系统都将产生不利的影响 并会造成眼 鼻粘膜组织病变以及癌症的发生 严重者会因急性污染中毒导致心脏病恶化的死亡 例如1952年12月伦敦烟雾事件中 患心脏病者为平时的3倍 在发生事件的一周内 因支气管炎死亡704人 为前一周的9 3倍 冠心病死亡281人 为前一周的2 4倍 心脏衰竭死亡244人 为前一周的2 8倍 同时污染物对植物 牲畜和各种物品 金属制品 油漆涂料等 也有各种损害或腐蚀作用 汽车尾气的主要成分及危害 汽车尾气中含有150 200种不同的化合物 一般来说 尾气中水占13 氢占1 2 一氧化氮占1 5 其余部分主要由碳氢化合物和氧化氮组成 在汽车加速和空转时以前者为主 减速和慢速行驶时以后者为主 还有微量的醛 酚 过氧化物 有机酸和含铅 磷汽油所形成的铅 磷污染等 其中对人危害最大的有一氧化碳 碳氢化合物 氮氧化合物 铅的化合物及颗粒物 这些有害气体扩散到空气中造成空气污染 对人体呼吸道系统 心血管系统 消化系统 尤其是肝脏 神经系统 泌尿系统都将产生不利的影响 并会造成眼 鼻粘膜组织病变以及癌症的发生 严重者会因急性污染中毒导致心脏病恶化的死亡 一氧化碳 一氧化碳 CO 是一种无色 无味 无臭 的窒息性气体 全世界的CO排放量极大 总量达22 107 是世界排放量最大的污染物 约占大气污染物总量的33 3 现代发达国家城市空气中的一氧化碳有80 是汽车排放的 城市中的一氧化碳浓度随着城市的交通情况而变化 车辆越多 车速则越慢 则一氧化碳浓度越大 城市中的一氧化碳水平对植物及微生物均无害 但是对人体的健康有害 它能使血液携带氧的能力下降 而引起缺氧 症状有头痛 眩晕等 同时还使心脏过度疲劳 致使心血管工作困难 导致死亡 二氧化硫 氧化硫主要是由含硫的煤和油燃烧时产生的 是一种无色 有恶臭 刺激性很强的气体 在大气中分布很广 影响很大 故常以其含量作为大气污染的一项主要指标 二氧化硫在金地面大气层中聚集 氧化为三氧化硫并形成硫酸烟雾 三氧化硫的毒性比二氧化硫大七倍 比如 二氧化硫哦那个度为8ppm 百万分之八 人开始感到难受 而三氧化硫烟雾不高0 8ppm人就会感到受不住了 二氧化硫的腐蚀性较大 它能使空气中的动力线硬化和拉索钢使用寿命缩短 它还能使皮革失去强度 建筑材料变色破坏 塑像及艺术品毁坏 它能损害植物的叶片 影响其生长并降低其质量 它能刺激人的呼吸系统 尤以有肺部慢性病和心脏病的老年人最容易受害 此外 二氧化硫还有促进癌变的作用 二氧化氮 二氧化氮是一种红棕色 有毒的恶臭气体 含量达0 1ppm就可嗅到 1 4ppm恶臭难闻 它能降低远方物体的亮度和反差 是形成光化学烟雾的主要因素 所以也是人们十分注意的一种污染物 同时二氧化氮是与交通有关的空气污染的一大指标 碳氢化合物 碳氢化合物是一类有机化合物 简称为烃 包括烷烃 烯烃 和芳烃 碳氢化合物主要来源于不完全的人少和有机化合物的蒸发 城市空气中的碳氢化合物虽然直接对健康无害 但是它们对眼 鼻 呼吸道有强烈的刺激作用 同时可导致生成有害的光化学烟雾 经研究 在上午6 00 9 00的3h内排出的体积分数达0 4 10 6的碳氢化合物 甲烷除外 在2 4h就产生光化学氧化剂 其体积分数在1h内可保持0 1 10 6 从而引起危害 粉尘和烟雾 粉尘及烟雾主要导致呼吸道疾病的产生及死亡 国外出现过的烟雾事件中大量的受害者均是患呼吸道疾病 闻名的日本动静横滨哮喘 更是直接由硫酸烟雾的光化学烟雾引起的 同时粉尘附着的34 苯并芘 Bap 氧化氮和碳氢化合物相互作用生成的硝基化合物 放射性P0210等都是致癌物质 据有关资料介绍 英国和美国城市癌死亡率比乡村高约1 26 2 23倍 日本大阪市1964 1967年中 污染区的肺癌发病率比非污染区高2 3倍 烟雾期间死亡率比非烟雾期间高20 光化学烟雾 污染物进入大气以后 在大气的特定条件 常温 常压 和阳光下照射发生一系列的化学反应变化 生成新的污染物 或称为第二代污染物 其化学反应可分为一般反应与光化学反应两种 其中以光化学反应最为复杂和危害最大 例如汽车尾气中的一氧化氮 在空气中容易氧化为二氧化氮 二氧化氮在强烈的太阳紫外线照射下发生分解产生一氧化氮和氧原子 氧原子迅速同空气中的氧气反应产生臭氧 臭氧是强氧化剂 它与碳氢化合物发生一系列反应产生过氧乙酰硝酸酯 醛类和其他多种复杂的化合物 形成蓝色的烟雾叫做光化学烟雾 它对人的危害很大 主要是刺激人的眼睛 引起红眼病 严重时全身疼痛 并可产生麻痹 肺水肿 对植物也能造成严重危害 还会腐蚀衣物 降低空气的通风度等 1952年12月英国首都伦敦的一次光化学烟雾事件中 4天之内就有4000多人中毒身亡 美国多诺拉和杉矶光化学烟雾事件所造成的危害更令人震惊 汽车空气污染 汽车尾气在污染环境的同时也危害着驾驶者自身 罗马尼亚漫画家马尔库运用东欧装饰画风完成的这一构思尤为生动 因为汽车中的CO与血液中的血红蛋白结合的速度比氧气快250倍 所以当人体吸入含有CO的气体时人体血液中的血红蛋白 Hb 便立即同CO结合 生成碳合血红蛋白 COHb 使这部分Hb不能与O2结合生成氧合血红蛋白 O2Hb 而失去输送O2的功能 就会导致人体的各部分组织缺氧 特别是人脑组织和心脏缺氧 所以 即使有微量的一氧化碳吸入 也可能给人造成可怕的缺氧性伤害 由于汽车尾气多排放在1 5米以下 因此儿童吸入的汽车尾气为成人的两倍 氮氧化物 NOx 的破坏力也很强 汽车排放的主要是NO 但NO在空气中很快被氧化成NO2 NO2是一种毒性很强的腐蚀剂 当空气中的NO2被吸入肺内 就会在肺泡内形成亚硝酸和硝酸 由于这两种酸具有较强的刺激作用 就会增加肺毛细血管的通透性 导致胸闷 咳嗽 气喘甚至肺气肿等症状的疾病 汽车现状 截至2009年6月底 中国机动车保有量为176551129辆 其中 汽车69626031辆 摩托车91226621辆 挂车1035036辆 上道路行驶的拖拉机14641767辆 其他机动车21674辆 中国机动车驾驶人188836242人 其中汽车驾驶人129147722人 国家统计局数据显示 2009年末全国私人轿车保有量为2605万辆 比上年末增长33 8 中华人民共和国2009年国民经济和社会发展统计公报 显示 2009年末 全国民用汽车保有量达到7619万辆 包括三轮汽车和低速货车1331万辆 比上年末增长17 8 其中民用轿车保有量3136万辆 增长28 6 汽车现状 9月17日 2004年诺贝尔经济学奖获得者 美国经济学家EdwardPrescott在成都出席全球汽车论坛时大胆预测 2030年中国汽车年产销规模有望达到7500万辆 未来中国人均汽车保有量会达到1000人里面有800 与美国现在的人均汽车保有系数相当 或者更高 而我国汽车尾气的防治工作起步较晚 汽车数量的增加意味着我们面临更恶劣的汽车尾气污染状况 资料显示 目前汽车已经成为中国成品油消费第一大户 到2002年底 全国汽油用车保有量已达1536万辆 年耗油2825万吨 占到了整个汽油消费量的75 5 柴油车保有量529万辆 不含2250万辆农用柴油车在内 年耗油已达1888万吨 占到了整个柴油消耗量的24 汽车用油合计占到了中国汽柴油消耗量的47 而专家们估计到了2020年 中国汽车保有量将突破1亿辆 届时仅汽车用油每年将消耗2 28亿吨 而相应的能源保证将难以保证需求 各年份中国汽车保有量 万辆 年份 back 污染现状 据世界银行估计 中国有10亿人生活在总悬浮颗粒物超标的环境中 6亿人的生活环境二氧化硫超标 国内许多大中型城市 汽车尾气排放已成为主要的大气污染源 目前全国约1 5的城市大气污染严重 113个重点城市1 3以上的城市空气质量达不到国家二级标准 其中 中国北方城市的大气污染明显比南方城市严重 大气污染危害已超尼古丁 吸烟一直被认为是导致肺癌的最重要因素 统计表明 大气污染的威力似乎并不亚于尼古丁 引起呼吸系统疾病和肺癌病发率的上升 根据今年4月29日国家卫生部公布的相关调查 与环境和生活方式有关的肺癌 发病率呈明显上升趋势 在过去的30年里竟上升了465 肺癌已经代替肝癌成为我国首位恶性肿瘤死亡原因 值得注意的是 在肺癌发病率明显上升的同时 近几年我国的吸烟率一直比较平稳 城市和农村的吸烟率差别不大 城市人口患肺癌的比率却是农村人口的两三倍 这表明城市大气污染已经对人体健康产生了明显的影响 钟南山指出 污染现状 造成数以百亿计的经济损失 有数据显示 中国每年因城市大气污染而造成的呼吸系统门诊病例达35万人 急诊病例达680万人 大气污染造成的环境与健康损失占中国GDP的7 影响气候 缩短视程 增加交通事故 腐蚀建筑物和物品 面对汽车尾气污染 首先我们要认识污染是如何造成的 一是汽车研发水平不高 在激烈的市场竞争中 为了生计 商家在发动机等很多核心技术领域投入不够 导致产品在排放问题上总是存在这样或那样的问题 二是油品质量低 中国汽车行业首席分析师贾新光认为 目前我国汽油含硫量的国家标准是每立方米800毫克 与国际先进水平相比差距不小 三是环保意识不强 很多消费者在买车问题上 只看重汽车的经济性 偏颇地认为越便宜越好 而忽略汽车的环保和节能性能 这也直接造成了汽车污染日益严重 一些消费者还存在不好的消费习惯 也促使了污染的加剧 尾气in成都 成都市机动车保有量为1150万辆 而且每天以200辆的速度递增 调查发现 50 的机动车尾气均超标成都市城区空气污染类型已由煤烟型向机动车污染转型 二环路内成尾气污染重灾区 且有调查显示 成都的光化学烟雾不仅出现频率高 而且大面积弥漫在城区两米以下的低空 说到尾气污染 许多司机想得最多的是污染环境 但殊不知 尾气的最直接受害者就是司机 交通比较拥挤 加上红绿灯较多 汽车带速行驶的时间较多 油料燃烧不充分 这些客观因素也加大了汽车尾气的污染程度 专家分析认为 相对于高空气体污染而言 机动车尾气排放对在道路两侧1米至1 5米范围内活动的人们危害极大 车辆在行驶过程中 特别是停车等红灯时 前面车辆的尾气就径直排向了后面汽车的驾驶室 而且浓度极大 而该车的尾气又排放至更后面的车辆 由于成都市特有的静风频率高 逆温层低的大气特点 又极不利于汽车尾气弥散 广大司机因此成为受汽车尾气危害较大的群体 汽车大气污染的防治 规定严格的排放标准建立空气监测系统控制汽车排污量发展无公害汽车发展公共交通 控制私人小轿车保有量改善城市绿化科学规划城市布局加强交通管理发展高速公路净化机动车排气 中国大气法有关规定 不得制造 销售或进口污染物排放超过规定排放标准的机动车不达标准的机动车不得上路行驶机动车维修单位必须按技术规范进行维修 维修后 必须达到规定的污染物排放标准 对在用车改造 由省级人民政府报国务院比准排放标准执行国 标准 汽车污染物排放标准 国 国家第三阶段的排放标准相当于欧洲 号的排放标准 也就是说 尾气污染物含量相当于欧III的含量 不同的只是新车必须安装一个OBD车载自诊断系统 机动车污染物排放要稳定达到国 机动车排放标准 车辆必须装备使污染物排放达到国 标准的技术措施 同时使用达到欧 标准的油品OBD 即车载自诊断系统 该系统特点在于检测点增多 检测系统增多 在三元催化转化器的进出口上都有氧传感器 完全通过实时监控车辆排放来控制达标 可以更加保证欧 排放标准的执行 当车辆因为油品质量等因素 造成排放没有达到欧 标准的时候 OBD系统将自行报警 转而进入系统默认模式 发动机将不能正常工作 车辆只能进入特约维修站进行检查和维护 并且OBD系统不能在车辆出厂之后经过改造加上 所以实施国三标准会使单车成本上涨1000到2000左右 Back 建立空气监测系统 在需要控制的道路和地区安装空气监测装置 记录1h内的污染物浓度 也可根据长期监测结果制成图表 直接查用 例如 调查者 R 距地一车道边缘17m 图15 4 车道高峰小时流量见图上数字 绿灯通行能力为1000辆 小时 需求出1号车道1小时末的CO浓度 为此 可利用图15 5查出有关数值进行计算 其步骤如下 先求出1号车道V C之比 V C 720 1000 0 72设X10为距车道10m处CO的浓度 则当V C 0 72时 由下图查得 设在调查者所在位置上一小时的CO浓度为X 按R至车道边缘距离17m 由图15 5b 查得X X10 0 75则 X 0 75X10 0 75 4 6 3 5ppm Back 道路空气监测系统可与交通自动控制系统联系起来 作为交通自动控制的一个组成部分 道路空气监测站所得空气质量情报可及时传到中央控制室 当空气污染浓度超过规定标准时 控制室可调整交通流 控制车速或采取其他措施予以解决 实际上 道路空气监测系统又是环境综合监测系统的一个组成部分 所以它又可与综合监测系统联系起来 为综合系统道路环境的空气质量情报 接受综合系统的指令 控制汽车排污量发展无公害汽车 除加强固定污染源的处理外 近年来国外还大量对汽车进行改进 如美国已有85 以上的汽车装上了净化装置 日本则采取延迟点火时间的方法 使氮氧化物的排放量减少大约30 40 不少国家还积极研制无公害的汽车 以新的能源代替汽油 柴油 目前从紧急上 技术上发展相对成熟的主要是电动汽车 醇类燃料汽车以及燃气汽车 另外加强车类的监测和维护 也可有效降低污染物的排放 由此可减少机动车碳氧化物排放量25 见上氮氧化物排放量10 控制汽车排污量发展无公害汽车 清洁代用燃料汽车的开发和普及应用 为防治机动车污染开辟了新的途径 为达到更严格的排放标准 世界各国汽车制造商都在努力积极地研究开发各种低污染代用燃料汽车 天然气汽车 液化气汽车 甲醇汽车 乙醇汽车 生物燃料汽车 多种灵活燃料汽车 氢燃料汽车 电动汽车 太阳能汽车等等 其中尤以天然气汽车和液化石油气汽车最为成熟并在一些国家普及 成为很有实用价值的清洁燃料汽车 目前我国已有哈尔滨 长春 沈阳 北京 乌鲁木齐 西安 上海 福州 广州 深圳 广东省南海市 四川省 重庆 香港等地区推广使用天然气汽车和液化气汽车 并将公共汽车和出租汽车这类运营线路相对固定 行驶时间较长的车辆作为发展清洁燃料汽车中的重点 燃气汽车主要有压缩石油气汽车 简称LPG汽车或LPGV 和压缩天然气汽车 简称CNG汽车或CNGV 顾名思义 LPG汽车是以液化石油气为燃料 CNG汽车是以压缩天然气为燃料 燃气汽车的CO排放量比汽油车减少90 以上 碳氢化合物排放减少70 以上 氮氧化合物排放减少35 以上 是目前较为实用的低排放汽车 电动汽车 由于电厂大多建于远离人口密集的城市 对人类伤害较少 而且电厂是固定不动的 集中的排放 清除各种有害排放物较容易 也已有了相关技术 由于电力可以从多种一次能源获得 如煤 核能 水力等 解除人们对石油资源日见枯竭的担心 电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电 使发电设备日夜都能充分利用 大大提高其经济效益 有些研究表明 同样的原油经过粗炼 送至电厂发电 经充入电池 再由电池驱动汽车 其能量利用效率比经过精炼变为汽油 再经汽油机驱动汽车高 因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量 正是这些优点 使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个 热点 电动汽车的困难是 目前蓄电池单位重量储存的能量太少 还因电动车的电池较贵 又没形成经济规模 故购买价格较贵 至于使用成本 有些试用结果比汽车贵 有些结果仅为汽车的1 3 这主要取决于电池的寿命及当地的油 电价格 有专家认为 对于电动车而言 目前最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程 与混合动力相比 电动车更需要基础设施的配套 而这不是一家企业能解决的 需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设 才会有大规模推广的机会 back 发展公共交通 控制私人小轿车保有量 私人小轿车与公共交通工具相比较 按照客运量 人公里 计算 小汽车的社会费用要比公共汽车高6 8倍 能耗高9倍 因此 引导大城市交通向大容量交通转化 是减少交通污染的有效途径 back 像北京等大城市采取的单双号出行的措施 不仅促进了公共交通量的增长还为我们的空气质量和缓解交通压力做出了非常大的贡献 改善城市绿化 绿化队防治大气污染相当重要 是城市规划中的重要内容之一 大气污染防治的一种经济有效的措施 植物可以吸收各种有毒有害气体和净化空气的 是空气的天然过滤器 近年来 各个国家都竞相提高城市的绿化定额 例如 日本打算把定额提高到9m2 人 莫斯科的定额为17m2 人 英国为24m2 人 美国为40m2 人 但目前上述国家还远未达到这个指标 back 科学规划城市布局 为减少空气污染 宜建立中小城市 地址应选择在地形开阔 烟气易于扩散的地方 我国属季风气候区 冬夏风向有显著变化 市内布局时值得研究的课题 我国丘陵山地面积很广 删去工业和城镇的布局也很重要 back 加强交通管理 发展高速公路 交通拥挤时车速降低 车辆处于走走停停的状态 汽车发动机长时间怠速运转 不仅增加燃料消耗 而且容易产生燃料的不完全燃烧 导致废气排放量迅速上升 加强交通管理 开放智能交通系统 较少交通拥挤及各种干扰 使汽车以尽可能匀速行驶 即可减少排放的污染物 又可节约能源 提高道路的通行能力 由于高速公路技术等级高 车辆运行速度快 安全