汽车排放与控制 第1章 概述

汽车排放污染及控制,教材：汽车排放污染及控制.龚金科.人民交通出版社.参考文献：刘巽俊.内燃机的排放与控制.机械工业出版社.蔡凤田.汽车排放污染物控制实用技术.人民交通出版社.,第一章绪论第二章汽车污染物的生成机理及其影响因素第三章汽车发动机的排放特性第四章车用汽油机机内净化第五章车用柴油机机内净化第六章车用汽油机后处理净化第七章车用柴油机后处理净化第八章燃料与排放第九章汽车排放污染物净化方案及分析,第一章绪论第一节内燃机的有害排放物及其危害第二节光化学烟雾第三节温室效应第四节排放污染物的计量单位和排放指标,第一节内燃机的有害排放物及其危害1.内燃机排放的主要污染物一氧化碳CO碳氢化合物HC氮氧化合物NOx黑烟及微粒臭氧和其他光化氧化剂硫化物,2.汽车排放污染物的危害(1)一氧化碳的主要危害：一氧化碳与血红素的亲和力比氧气与血红素的亲和力要大21倍，因此，一氧化碳侵入人体，便会很快与血液中的血红素相结合而成为一氧化碳血红素。当一氧化碳血红素占到人体总血红素的20%时，就会使人感到头痛、头晕，出现中毒现象；占到人体总血红素的6065%时，就会导致人体的死亡。大气中过高的一氧化碳含量对于人体的危害很大，当一氧化碳含量达到百万分之十时，人长期生活在这种环境下就会慢性中毒。,(2).碳氢化合物的主要危害汽车排放的碳氢化合物中200含有多种有机物成分。各种碳氢化合物对于人体建康究竟会产生什么直接影响，目前还不十分清楚。有机成分被证明是致癌物质苯等多环芳烃类物质。汽车排放的碳氢化合物在强烈的日光作用下会进一步发生光化学反应，形成毒性很大的光化学烟雾。光化学污染是汽车排放废气造成的极为严重的大气污染现象，对于人体建康和生态环境都能带来严重危害。,（3）氮氧化合物的主要危害一氧化氮和含量较少的二氧化氮的总称。高浓度的一氧化氮会引起人体中枢神经的瘫痪和痉挛。虽然较低浓度的一氧化氮毒性不大，但二氧化氮则是一种毒性很强的气体。它是红褐色有刺激性气味的气体，当含量达到百万分之五时，就会闻到很强烈的臭味，对人的呼吸系统和免疫系统有很大的危害。若二氧化氮浓度超过百万分之一百时，人在其中只要生活0.51小时，就会得肺水肿而死亡。,（4）黑烟及微粒的主要危害黑烟及微粒影响人们视线容易使人体患上慢性气管炎和肺气肿疾病。,（5）臭氧和其他光化氧化剂臭氧(O3)和过氧乙酰基硝酸盐(PAN)等所谓光化学过氧化物以及各种游离基根、醛、酮等成分，形成一种毒性很大的白色烟雾（有时带紫色、黄褐色或浅蓝色），一般称为光化学烟雾，即二次有害排放物。,（6）硫化物硫氧化物的主要成分为二氧化硫（SO2）。当汽车使用催化净化装置时，少量的SO2会逐渐在催化剂表面堆积，造成所谓催化剂中毒，不但危害催化剂的使用寿命，还危害身体健康，SO2还是造成酸雨的主要物质。,（7）二氧化碳大气CO230%约来自汽车排气；CO2为无色无毒气体，对人体无直接危害；危害：大气中的CO2大幅度增加，因其对红外热辐射的吸收而形成的温室效应，会使全球气温上升、南北极冰层溶化；海平面上升；大陆腹地沙漠趋势加剧，人类和动植物赖以生存的生态环境遭到破坏。,第二节光化学烟雾1.产生机理大气中的HC和NOx等为一次污染物，在太阳光中紫外线照射下能发生化学反应，衍生种种二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物(气体和颗粒物)所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。NOx是这种烟雾的主要成分。,化学成分：碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）等一次污染物；臭氧(O3)、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物。,2.表现特征由于日光照射情况不同,光化学烟雾除显淡蓝色外,有时带紫色,有时带褐色光化学烟雾能在空气中远距离传播。烟雾弥漫，大气能见度降低，交通事故格外地多。它一般发生在大气相湿度较低、气温为的夏秋季晴天，污染高峰出现在中午或稍后交通繁忙时刻。光化学烟雾是一种循环过程，白天生成，傍晚消失。,3.危害对人体健康的危害：这种烟雾可使人眼、鼻、气管、肺粘膜受到反复性刺激，出现流眼泪、眼发红（红眼病）、气喘咳嗽等。受害严重者可出现呼吸困难、头晕、发烧、恶心、呕吐、颜面潮红、手足抽搐，甚至血压下降、昏迷不醒。长期慢性伤害，可引起肺功能异常、支气管发炎、肺癌等。对农作物的危害：它能使植物叶片褪色或产生病斑和叶面坏死等症状，出现落叶、落花、落果现象，降低植物对病虫害的抵抗力。此外，光化学烟雾还能造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。,4.发生城市1943年，美国洛杉矶市发生了世界上最早的光化学烟雾事件，此后，在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现这种烟雾。1970年，美国加利福尼亚洲发生光化学烟雾事件，农作物损失达2500多万美元。1971年，日本东京发生了较严重的光化学烟雾事件，使一些学生中毒昏倒。同一天，日本的其他城市也有类似的事件发生。此后，日本一些大城市连续不断出现光化学烟雾。,第三节温室效应1.现象过度开发地球的天然资源.这些人类活动会使大气中的二氧化碳含量增加,促使大气的温室效应加强,导致全球的温度上升.太阳辐射进入地球时,地球也放出长波辐射,但地球的长波辐射却会遭到大气层中某些微量气体的选择吸收.这些微量气体选择吸收了地球的辐射能后,部分会再反射回到地球,因而使得大气保存了部分辐射能,造成地球的温度比其辐射平衡时的温度高,因而可以使地球温度升高,我们称这种作用为大气的温室效应。,2.温室效应气体二氧化碳(CO2)燃烧煤,石油,天然气等化石燃料产生。全球的二氧化碳以每年约六十亿吨的量增加中。氟氯碳化物(CFCs)使用范围包括冷媒,清洗,喷雾及发泡等用途,同时此类化合物破坏臭氧层.甲烷(CH4)产生自发酵与腐化的变更过程及物质的不完全燃烧,主要来自牲畜,水田,汽机车及掩埋场的排放.氧化亚氮(N2O)由石化燃料的燃烧,微生物及化学肥料分解而排放出来.臭氧(O3)来自地面污染,如汽机车,发电厂,炼油厂所排放的氮氧化合物及碳氢化合物,经光化学作用而产生臭氧.,3.温室效应原因（1）化石燃料煤,石油,天然气都是化石燃料,他们都是经过千百万年地质的碳化作用后形成的,可以被当作燃料,是很好的能量来源.但是燃烧化石燃料时,化石中的碳会和空气中的氧气结合成二氧化碳,所以二氧化碳的增加和化石燃料消耗量是成正比的.,（2）海洋污染地表百分之七十是海洋,海洋中的浮游生物可以吸收大气中的二氧化碳,放出氧气.但是海洋受到油污和废水的污染,造成海洋中的浮游生物和鱼类死亡,不但破坏海洋的生态环境平衡,致使大气中的二氧化碳不知不觉增加了.,（3）燃烧森林人类为了获得更多的可耕地及居住地,大规模的破坏地球上的森林及热带雨林;根据巴西太空研究所的估计,巴西每年燃烧森林所排放的二氧化碳约有二十亿吨.,4.温室效应的影响北半球冬季将缩短,并更冷更湿,而夏季则变长且更乾更热,亚热带地区则将更乾,而热带地区则更湿.由于气温增高水汽蒸发加速.全球雨量每年将减少,各地区降水型态将会改变.改变植物,农作物分布及生长力,并加快生长速度,造成土壤贫瘠,农作物生长终将受限制,且间接破坏生态环境,改变生态平衡.海洋变暖,海平面将於2100年上升15-95公分,导致低洼地区海水倒灌,全世界三分之一居住于海岸边缘的人口将遭受威胁.改变地区资源分布,导致粮食,水源,渔获量等的供应不平衡,引发国际间之经济,社会问题.,第四节排放污染物的计量单位和排放指标1.排放污染物计量单位（1）气态排放物的浓度单位。在一定的排气容积中，排放污染物所占容积（或质量）的比例，称为排放物的浓度。气态排放物的浓度常用PPm（10-6）和百分数（）表示，在高浓度时用（），而在低浓度时用PPm。在标准状态（压力为0.1MPa、温度为20）下，1PPm0.000110-6。（2）微粒排放物的浓度单位。微粒浓度一般以mg/m3、mg/L、g/m3、mg/kWh、mg/km、g/kg、mg/kg等为单位来表示。,（3）排放烟度计量单位。排放烟度一般采用波许烟度单位（BSU或RB）或哈特里奇烟度单位（HSU）来计量。（4）排放物的质量单位。排放量计量单位常用g/km、g/h、g/次等来表示，其中“次”是按某一规定的试验程序进行的一次试验。这些单位常用来对汽车发动机运行时的排放性能进行监测。比排放量计量单位用g/kWh表示，通常用来对重型车用发动机和工程机械用柴油机的排放进行计量。,2排放指标汽车发动机排放性能常用下列指标进行评定。（1）排放物浓度C。规定的排放污染物的限制浓度，称为排放物的允许浓度。各国对作业场所大气中排放污染物的允许浓度都作了规定。（2）浓度指数K。排气中有害排放物浓度C与该成分允许浓度的比值，称为浓度指数（或稀释倍数）K。（3）质量排放量G。只用排气中排放污染物的浓度，还不能表示其对大气污染的严重程度。例如，汽车发动机怠速运转时CO的排放浓度大，但因排放总量不大，所以排放污染物的总量也不大，因此还需要用单位时间内排放出的污染物的质量，即质量排放量G来衡量。,（4）比排放量g和排放率gT。汽车发动机发出1