摘要汽车是当今世界非常普及的交通工具,其排放的尾气已经成为大气污染的第一来源.如何减少汽车对环境的危害就成为全世界共同关注的重大课题.本文浅析了汽车尾气的组成、危害及治理措施。
关键词尾气;危害;治理措施
中图分类号X514文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)121-0048-01
1概述
汽车是一种流动污染源。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。汽车尾气已经占空气污染总量的绝大部分,成为空气污染的第一来源。
2汽车排放主要污染物的种类及其危害
当燃料在汽缸里燃烧时,由碳、氢、氧组成的汽油完全燃烧后生成的是二氧化碳(CO2),水蒸汽(H2O),氮气(N2)和过量的氧气(O2)。这几种气体在正常情况下被认为是无害的。但是,内燃机所用的燃料往往都含有其它杂质与添加剂,且内燃机的燃烧总是不完全的,再加上发动机工作过程中的其它原因,使发动机的排气成分中还含有一定量的一氧化碳(CO),碳氢化合物(HC),氮氧化物(NOx),二氧化硫(SO2),微粒物质(铅化物、碳烟、油雾等)与臭气(甲醛、丙烯醛等)有害排放物。它们的部分是有毒的,有些还带强烈刺激性,有臭味,甚至有些有致癌作用。这几种有害成分随不同的发动机型与运转条件均有所变化。
据有关资料统计,每千辆汽车每天排出的CO量约为3000kg,HC化合物约200-400kg,NOx约为50-150kg,平均每燃烧1吨燃油生成的有害物质达40-70 kg。
2.1一氧化碳 (CO)
一氧化碳(CO) 是无色、无刺激的有毒气体。是汽车尾气中所含的CO,是燃油燃烧不完全的产物。它是汽车排放的有害物质中浓度最高的一种成分,城市大气中的CO大部分来自汽车尾气。
CO对人体的危害相当大,而且由于其无色无味,不易引起人们的警觉。一旦吸入人体,与体内血红蛋白结合而使人缺氧。当大气中的CO浓度达到70-80ppm以上时,就会引起中毒,甚至窒息而死。
2.2烃类(HC)
烃类系各种碳氢化合物的总称,包括直链烃、环烃和多环芳香烃等。
汽车尾气中所含的烃类成分虽有百余种之多,但其总浓度比一氧化碳要少得多。烃类物质中大部分对人体健康的直接影响并不大,但汽车排气中还含有少部分醛类(甲醛、丙烯醛)和多环芳烃(苯并[a]芘等)。其中苯并[a]芘被认为是一种强致癌物质。由此可见,烃类物质虽谈不上是汽车尾气中的主要有害成分,如不能得到有效控制和减少,其危害同样不可忽视。
2.3氮氧化物(NOx)
自然大气中所含的氮是是分子氮N2,氮氧化物很少,对人体没有危害。而由于汽车拥有量的不断增多,尾气中所含有的氮氧化物(NOx)主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)对人体会造成一定的危害。
NOx中的NO与血红蛋白的亲和力比CO还强,进入血液使人缺氧而昏迷甚至死亡。
2.4微粒
汽车排气中的微粒,主要有作为抗爆剂加入到汽油中的四乙基铅经燃烧后生成的铅化物微粒以及不完全燃烧生成的碳烟粒等。
铅化物已经被公认为是对人类威胁最大的物质之一。而由于环境污染日益严重,不论是空气中还是水或土壤中,铅污染都已经很普遍了。而大气中的铅污染主要来源于汽车尾气。人体血液中含铅量超过80μg/100mL时,会出现四肢肌肉麻痹、严重腹痛、脸色苍白以至死亡等典型铅中毒症状。
碳烟不仅本身危害人的呼吸系统,而且孔隙中往往吸附着更加有毒的二氧化硫及有致癌作用的多环芳烃如苯并[a]芘等。可见碳烟,在直接产生危害的同时还能带来更加有害的物质,对人体的威胁是可想而知的。
2.5光化学烟雾
由汽车和工厂排出的碳氢化合物和氮氧化物在阳光作用下,在波长4000×10-10m以下的紫外线区进行一系列的光化学反应,生成臭氧(O3)和过氧化乙酰硝酸盐(PAN)等光化学过氧化物以及各种游离基、醛、酮等成分,形成一种毒性较大的浅蓝色烟雾。
3汽车排气污染的控制与净化技术
为尽快改善城市环境空气质量,制定了相关的法规和排放标准。轻型汽车在2000年达到欧洲第一阶段控制水平。重型车和摩托车2001年前后达到欧洲第一阶段控制水平,2005年前后达到欧洲第二阶段控制水平;2010年前后重点地区和重点企业争取与国际接轨。达不到排放标准的依照《大气污染防治法》,不准生产、进口和销售。
3.1三效催化转化器
三效催化剂是一种当发动机在近似理论空燃比下运转时,同时具有净化排气中CO、HC和NOx能力的催化剂。在催化反应过程中,废气中的CO和HC将NOx还原成氮气等;同时CO、HC被氧化成CO2和H2O。
三效催化剂的空燃比必须保持在最佳的范围内,但要使发动机的每个缸都在理论空燃比条件下运行是不可能的。为改善这种情况,发动机制造厂开发和生产了在接近理论空燃比运行的电子控制汽油喷射和闭环反馈系统。 电子控制汽油喷射系统是由微机控制系统与三效催化剂结合在一起,按理论空燃比自动控制进气混合比。A/F控制范围是由三效催化剂的氧化还原的特性决定的。电子控制系统和三效催化系统不仅实现了对发动机工作过程的控制,也使尾气的排放得到了抵制, 这种技术实现了机内和机外净化的结合, 从而做到了在低排放、高效率和强动力。
使用催化净化器,绝对禁止使用含铅汽油,因为铅能使贵金属催化剂“中毒”而失去活性;另外,汽车润滑油中的磷和汽油中硫等杂质都有可能影响催化剂的性能。
3.2改进和提高燃料质量
油品质量的降低车辆污染物的排放,保证发动机及其排放控制系统正常工作十分重要。国家环境保护总局于1999年6月发布了《车用汽油有毒物质控制标准》,车用汽油中对生态环境和人体健康有直接毒害的、或对汽车发动机和排放控制装置有害、造成汽车排放状况恶化的9类物质(苯、烯烃、芳烃、锰、铁、铜、铅、磷、硫)含量均按相关指标控制。
3.3推广使用清洁燃料汽车
当前开发及应用代用燃料首先是为了降低排放,同时扩大汽车燃料供应的品种及未来的需要,即清洁燃料。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,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。
4结语
通过以上分析,我们认为汽车尾气的危害是巨大的,但并不可怕。只要政府重视,全社会参与和支持,加大科技投入,提高汽车设计和生产技术,减少尾气中有害物质排放,同时开发新能源和能源利用的新技术,提高清洁能源的利用水平,同时加大治理力度,使汽车尾气更清洁,大气质量更好,为生态建设和可持续发展做出更大贡献。