??? 摘要:本文介紹了機動車尾氣污染物的危害性和影響因素以及國內外常用的尾氣排放控制技術。通過法律法規(guī)和技術兩個層面對機動車尾氣污染的治理方法進行陳述。
??? 關鍵詞:機動車尾氣? 環(huán)境污染? 治理方法
???
??? 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,世界汽車年產量已達8000余萬輛,廢氣污染在嚴重地威脅著人類的生態(tài)環(huán)境。美、歐、日等發(fā)達國家已先后制訂了嚴格的汽車排放法規(guī),汽車生產商也先后投入巨額資金對汽車廢氣污染進行控制和改進,目前已取得了相當的成就,值得我們借鑒。
??? 我國的汽車工業(yè)還十分落后,廢氣污染十分嚴重。例如,廣州市目前的機動車(包括摩托車)數量約為1400余萬輛,僅為洛杉磯和東京的1/4,但其污染物的排出量卻與這兩個城市的總量相當,每天排放到大氣的有害物質所產生的大氣污染十分嚴重,已出現了類似洛杉磯40年代初期所發(fā)生的光化學煙霧[1]征兆,同時已成為全國上呼吸道和肺癌的高發(fā)病率區(qū),嚴重地威脅著市民的身體健康和生態(tài)環(huán)境。
???
??? 1、機動車尾氣的主要成分以及危害性
???
??? 汽車排放污染物中含有大量的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物(NOx)、二氧化硫、鉛、碳微粒和其他雜質粉塵等,這些物質對人類和整個生態(tài)環(huán)境危害極大。
??? 一氧化碳(CO) [2]與人體血液中的血紅素有很強的親和力,使血液喪失對氧的輸送能力而產生缺氧中毒。當環(huán)境中CO的濃度超過100ppm(100×10-6)時,人體就會產生頭暈、乏力等不適感;隨著CO濃度的增加,會進一步產生頭痛、嘔吐、昏迷等癥狀;當CO濃度超過600ppm時,短期內會引起窒息死亡。
??? 汽車廢氣中排出多種氮氧化物(NOx) [3],其中一氧化氮(NO)與人體血液中血紅素的親和力比CO還強,兩者結合后會產生與CO相似的癥狀,一般情況下對人體的眼睛、鼻子、咽喉、支氣管和肺部等會帶來更大的損害,嚴重時至人于死地。
??? 碳氫化合物(HC)為燃油未經完全燃燒后排出的氣體,具有一定的毒性和易燃易爆的特性,其中的苯類物質又具有致癌作用[4]。
??? HC與NOx在陽光下極易發(fā)生光化學反應[5],形成以臭氧(O3)和以醛類為主的光化學煙霧。當O3達到一定濃度時,會令生物在短期內發(fā)生高溫氧化而脫水死亡;醛類有機物帶有毒性,對眼睛和呼吸系統(tǒng)有強烈的刺激作用,嚴生的會導致中毒死亡。
??? 二氧化硫(SO2) [6]為燃油中的硫燃燒后的生成物,人體吸入SO2后,即產生咳嗽、咽喉腫痛、呼吸困難、胸悶、四肢乏力,進一步會引起支氣管炎、肺炎和心臟病等,嚴重的會導至人畜死亡。SO2還極易與大氣中的水蒸氣結合生成亞硫酸煙霧,達到一定積聚量后便形成酸雨,使水土酸化,破壞林木、植物的生長。故此,應盡量減少燃油中的含硫量。
??? 鉛(Pb)為一種有毒的金屬,它由燃油中的鉛化物添加劑(如四乙鉛)經高溫燃燒后還原而成的鉛微粒。鉛與血液中的血紅素結合后,使血紅素產生異變。當血液中的鉛含量達到一定的程度時,會積聚于肝、腎、大腦和脊髓中,嚴重地破壞人體的神經系統(tǒng)和造血功能。
??? 碳微粒和其他雜質粉塵是柴油機的主要排放物,由于其粒徑極小,約為0.01~0.2um,能長期懸浮于空氣中,易于通過呼吸系統(tǒng)而沉積于肺泡內,極具致癌作用。
??? 鉛、碳微粒和其他雜質粉塵等因粒徑極小,SO2又具有膠粘性,特別是鉛微粒,因無法燃燒,一旦被吸附在催化劑的表面上,便令三元催化凈化器喪失催化功能,此即為三元催化凈化器的鉛中毒[7]。
???
??? 2、機動車廢氣排放物的影響因素
???
??? 汽車廢氣中CO、HC和NOx三種有害氣體的影響因素比較多,主要為可燃混合氣的空燃比,點火提前角、發(fā)動機的負荷和轉速以及發(fā)動機的內部結構等。
??? 2.1可燃混合氣空燃比的影響
??? 空燃比(A/F) [8]對CO、HC和NOx的影響見圖1。在理論空燃比附近,CO曲線有一個拐點,當A/F減少時,可燃混合氣過濃,燃油無法充分燃燒,CO生成物便急劇增加;當A/F增大時,氧含量充足,燃油可以充分燃燒,使CO生成量減少,而且比較穩(wěn)定。
??? 2.2點火提前角的影響
??????? 隨著點火提前角[9]的增大,HC和NOx生成物都會急劇增加,其原因與燃燒時的速度、壓力、溫度等有關,當點火提前角增大到一定值后,由于燃燒時間過短,HC和NOx生成量便有所下降。當然,正確的調整點火正時是非常必要的,過遲的點火提前角會使發(fā)動機動力下降,油耗增大,工作不穩(wěn)。
??? 2.3發(fā)動機負荷和轉速的影響
??? 由于NOx是高溫燃燒時的生成物,當發(fā)動機的轉速和負荷提高時,使氣缸的燃燒溫度升高,NOx生成量隨之增大,CO和HC的生成量稍有增加,但影響較小。
??? 碳微粒的影響因素主要有空燃比、發(fā)動機的溫度、轉速和負荷以及燃燒室的形狀[10],燃油的霧化情況等。空燃比過濃,溫度過低,均不利于燃油的霧化和燃燒,使碳微粒生成量增加;發(fā)動機轉速和負荷增大,使燃燒溫度提高,有利于完全燃燒,使碳微粒的生成量減少。
??? SO2和Pb微粒的生成主要與燃油中的含硫量和鉛化合物的加入量有關。因此,往往對燃油中的最大含硫量作了限制,推行使用無鉛汽油[11]。
??? 2.4發(fā)動機的內部結構的影響[12]
??? 車用發(fā)動機在正常運轉情況下,HC的生成區(qū)主要位于汽缸壁的四周處,故對整個氣缸容積來說是不均勻的,而且對排氣過程而言HC的分布也是不均勻的。在發(fā)動機一個工作循環(huán)內,排氣中HC的濃度會出現兩個峰值,在這個階段會對產生大量的污染物。
???
??? 3、機動車尾氣污染的控制對策
???
??? 3.1 從政策法規(guī)層面上治理
??? 3.1.1從源頭抓起,嚴格控制生產廠家
??? 新生產的機動車尾氣是否能夠達標[13]排放,關系到整個機動車尾氣污染防治工作能否正常進行。為此,各級經貿、質監(jiān)部門必須從源頭抓起,把尾氣排放是否達標做為汽車能否出廠的硬性指標,適當提高新生產機動車尾氣的排放標準,大力淘汰尾氣排放超標的機動車輛生產線,鼓勵生產廠家采用多種能夠降低車輛尾氣污染物排放的控制技術,從源頭上控制車輛尾氣污染。
??? 3.1.2鼓勵生產廠家發(fā)展環(huán)保型汽車
??? 中國機械工業(yè)聯(lián)合會副會長、中國汽車工程學會理事長張小虞在海南環(huán)保汽車論壇[14]上指出,隨著環(huán)保意識與日俱增,環(huán)保汽車將成為未來汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢。環(huán)保是汽車工業(yè)必須跨越的關口。從汽車誕生那天起,汽車工業(yè)就面臨環(huán)保、能源消耗和安全問題,中國要從汽車大國變?yōu)槠噺妵?,就必須跨越這三道關口,為消費者提供環(huán)保型汽車。 再者, 現代柴油機[15]在車用動力中占據著越來越重要的地位,動力性高、經濟性好、節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點日益顯現。我國柴油汽車大幅度增長,對改善我國大氣環(huán)境,推進我國汽車清潔化具有十分重要的現實意義。