機動車尾氣污染及其防治措施

1、機動車尾氣污染及其防治措施 摘 要 分析了機動車尾氣成分及其對人體健康的影響，提出了減少機動車尾氣排放，優(yōu)化交通結(jié)構(gòu)，推廣清潔燃料，加強i/m制度等防治措施與對策。并提出減少尾氣的對策，及新能源汽車的發(fā)展。 關(guān)鍵詞：機動車尾氣；污染；防治措施 目 錄 摘要 1機動車尾氣污染現(xiàn)狀3 1.1機動車尾氣已成為城市大氣環(huán)境主要污染源3 1.2機動車尾氣危害4 1.2.1機動車尾氣的直接危害4 1.2.2機動車尾氣的間接危害4 2我國機動車尾氣高污染的成因分析5 2.1汽車質(zhì)量不高,造成高排放5 2.2燃油質(zhì)量不高,造成高油耗、高排放6 2.3道路制約和交通不暢造成高排放6 2.4汽車尾氣控制水平低6

2、2.5管理職責不明確6 3 尾氣治理措施7 3.1減少尾氣排放7 3.2優(yōu)先發(fā)展公共交通系統(tǒng)7 3.3推廣清潔燃料8 3.4嚴格i/m制度8 4減少汽車尾氣污染的對策9 5 新能源汽車的發(fā)展10 5.1混合動力汽車10 5.2 氮動力汽車11 5.3 純電動汽車11 6 結(jié)束語12 參考文獻 機動車尾氣污染及其防治措施 1機動車尾氣污染現(xiàn)狀 1.1機動車尾氣已成為城市大氣環(huán)境主要污染源 大氣環(huán)境的污染源分為固定源和汽車源兩類。汽車的污染源主要來自于機動車的尾氣排放，污染物包括：一氧化碳(co)，氮氧化物(nox)，碳氫化合物(hc)等；固定污染源主要來自工業(yè)和居民生活的排氣污染。由于煤炭消耗在

3、我國一次能源總消耗量中占有較高的比例，因此燃煤排放的污染物如so2， co2，nox以及顆粒物等過去一直是我國城市大氣污染的主要污染源。但是近年來隨著環(huán)保技術(shù)的提高；特別是環(huán)保治理的力度加大，固定污染源污染所占的比重正在得以控制和下降。而同時隨著我國汽車保有量的快速增長，汽車源污染的嚴重性正在日益增加，其對大氣污染所占的比重,特別是大城市正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化。我國的一些大城市如北京，其機動車尾氣排放對大氣污染物的分擔率已達到或超過西方國家所占的比例。汽車尾氣污染物co, nox和hc已成為城市大氣污染的主要污染源。1995年5月成都出現(xiàn)了國內(nèi)首次由nox所引起的光化學(xué)煙霧，6月在上海又出現(xiàn)了光化

4、學(xué)煙霧，1996年北京,廣州的nox均超過0.1 mg/m31，表明這些城市潛在著發(fā)生光化學(xué)煙霧的危險，對其它大城市nox等污染的嚴重程度也在提高2。如今我國許多大城市已經(jīng)很少看見藍天白云，同發(fā)達國家城市環(huán)境形成了鮮明對比。 1.2機動車尾氣危害 1.2.1機動車尾氣的直接危害 機動車尾氣污染不單單是數(shù)量上的巨大，相對于水污染和其他大氣污染，尾氣污染對環(huán)境的破壞、對人體的危害也是更加直接的。機動車尾氣中的主要污染物為一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物、硫化物、鉛等。 機動車尾氣中的一氧化碳主要由汽缸內(nèi)燃料不充分燃燒形成。發(fā)動機汽缸本身的容積很小，在吸氣沖程中吸入的空氣只有20%是氧氣，也就是說吸氣

5、沖程中吸入的空氣最多只有20%參與燃燒，所以燃料在汽缸內(nèi)無法充分燃燒，便會形成大量一氧化碳。一氧化碳是一種無色無味的劇毒氣體，可以在大氣中保持兩三年，是一種數(shù)量大、累積性強的毒氣，它極易與血液中的血紅蛋白結(jié)合，在極低濃度時就能使人或動物遭到缺氧性傷害。 機動車尾氣中的碳氫化合物，主要是汽油中的碳氫化合物不完全燃燒產(chǎn)生的，在機動車尾氣中含量不多，卻是一種己被世界公認的強致癌物質(zhì)。碳氫化合物屬揮發(fā)性有機化合物，它容易在太陽光下產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，在一定的濃度下對植物和動物有直接毒性，對人體有致癌作用。 機動車尾氣中的氮氧化物是在壓縮沖程的末尾階段產(chǎn)生，火花塞噴出電火花，將吸氣沖程中吸入的燃料和空氣混合

6、物點燃，經(jīng)過壓縮的氮氣和氧氣，在高溫和放電作用下生成多種氮氧化物。氮氧化物會刺激人的眼、鼻、喉和肺，增加病毒感染的發(fā)病率，誘發(fā)肺細胞癌變。 機動車尾氣中的硫化物主要是由燃料雜質(zhì)中的硫元素在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成的。硫化物進入大氣層后經(jīng)氧化生成硫酸，在云中形成酸雨，部分硫化物還會形成懸浮顆粒物，隨人的呼吸進入肺部，對肺部有直接的損傷作用。 機動車尾氣中的鉛主要來自汽油本身，汽油大多數(shù)摻有防爆劑四乙基鉛或甲基鉛，燃燒后生成的鉛及其化合物均為有毒物質(zhì)，鉛微粒隨呼吸或通過食物鏈、水產(chǎn)品進入人體，能傷害人的神經(jīng)系統(tǒng)，人體中鉛含量超標可引發(fā)心血管系統(tǒng)疾病，并影響肝、腎等重要器官的功能及神經(jīng)系統(tǒng)。城市大氣中

7、的鉛60%以上來自汽車含鉛汽油的燃燒。 1.2.2機動車尾氣的間接危害 尾氣在危害人體健康的同時，也對人類生活的環(huán)境產(chǎn)生深遠影響。尾氣中的二氧化硫具有強烈的刺激氣味，達到一定濃度時容易導(dǎo)致酸雨，造成土壤和水源酸化，影響農(nóng)作物和森林的生長。 冰川融化、厄爾尼諾現(xiàn)象、拉尼娜現(xiàn)象等都給人類的生存帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)，氣候變暖己成為人類的一大禍患，而二氧化碳就是地球變暖的罪魁禍首，機動車尾氣就是二氧化碳的來源之一。 機動車尾氣中各種成分還可能相互作用，經(jīng)過復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)后，生成新的有害物質(zhì)，也就是機動車尾氣的二次污染。其中最厲害的就是堪稱“尾氣殺手”的光化學(xué)煙霧，氮氧化物和碳氫化合物會在太陽光下產(chǎn)生光化學(xué)煙

8、霧，這種煙霧會損害人的呼吸系統(tǒng)，腐蝕建筑和鋼鐵3。最早出現(xiàn)的由汽車尾氣造成的大氣污染事件是1943年美國洛杉磯光化學(xué)煙霧事件，美國城市洛杉磯在20世紀40年代初就有250萬輛汽車，每天消耗汽油1600萬升，每天排放的尾氣中含有大量石油烴廢氣、一氧化碳、氧化氮和鉛煙，在強烈陽光作用下，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成二次污染物，這些二次污染物與機動車尾氣混合形成了光化學(xué)煙霧，對洛杉磯造成了災(zāi)難性的危害，僅因1943年光化學(xué)煙霧事件而死亡的城市居民就有400人之多。 2我國機動車尾氣高污染的成因分析 我國汽車保有量與發(fā)達國家相比，仍處于較低水平。美國1993年汽車保有量為1.9億輛，人均為0.74輛；而我國19

9、94年人均為0.008輛，約為美國的1/100，但我國汽車尾氣排放，造成的大氣污染遠較發(fā)達的國家嚴重。其主要原因如下。 2.1汽車質(zhì)量不高,造成高排放 當今汽車設(shè)計改進以提高安全性、有利于環(huán)境保護和增加舒適性為主要目標。新開發(fā)出的一些技術(shù)措施被用來控制汽車的污染排放:機內(nèi)措施包括供油系統(tǒng)采取電子噴射技術(shù)，點火系統(tǒng)采取高能點火和無觸點分電器等，燃燒室采用節(jié)能設(shè)計，排氣系統(tǒng)采用排氣再循環(huán)裝置等；機外措施包括采用催化轉(zhuǎn)化器、曲軸箱排放物控制裝置等。這些技術(shù)措施對控制排放十分有效。例如,美國19841993十年間,盡管車輛增加了近34%，但汽車排出的揮發(fā)性有機物和co分別減少了35.5%和24%。我國

10、的汽車制造業(yè)在尾氣排放控制技術(shù)方面，較發(fā)達國家有明顯差距，國產(chǎn)汽車耗油高、排放高。我國新生產(chǎn)轎車的hc，co和nox的排放量分別是1992年美國新車排放量的14.5倍、11.8倍和3.3倍。整體的科研、技術(shù)水平低是我國機動車高污染狀況的根本原因。 2.2燃油質(zhì)量不高,造成高油耗、高排放 我國機動車燃油存在標號偏低、質(zhì)量不穩(wěn)定、含硫量高等問題。70號汽油的使用量近幾年雖有所降低，但1994年仍達到52%，使用90號汽油以上的汽車生產(chǎn)量占汽車總產(chǎn)量的比例不足一半。70號汽油對應(yīng)的許用壓縮比為6，低壓縮比降低了燃燒效率，造成高油耗、高排放。當前國際上轎車發(fā)動機通行的壓縮比在9左右。據(jù)了解，每公升汽油

11、行駛里程，發(fā)達國家比我國高34倍。 2.3道路制約和交通不暢造成高排放 由于交通狀況的影響，汽車經(jīng)常工作速度較低或怠速狀態(tài)，而當汽車在市區(qū)內(nèi)運行時，要低于這個范圍，這主要與增設(shè)的交通狀況有關(guān)，以道路面積對城市面積的占有做比較，天津為6.6%，廣州為6.95，東京為14.1%，紐約為25.4%。道路狀況、車流量等交通因素直接影響機動車的污染物排放量。車速越慢，污染物排放量越大。 2.4汽車尾氣控制水平低 我國的汽車尾氣控制水平不高，目前的汽車污染控制水平僅相當于國外70年代的水平。汽車污染物排放比國際水平高10倍。除了我國汽車排放技術(shù)水平低、排放標準低，執(zhí)法不嚴也是一種重要原因，新生產(chǎn)的車缺乏尾

12、氣凈化裝置強制安裝措施，大部分不安裝整機外尾氣凈化裝置，即使在用的汽車其尾氣排放合格也很低，超標排放車量多為國產(chǎn)車。許多車輛對年檢往往采取應(yīng)付過關(guān)的態(tài)度。 2.5管理職責不明確 政府部門配合不密切，按國外經(jīng)驗，環(huán)保部門負責排放標準的制定和監(jiān)督實施，汽車工業(yè)部門和交通部門負責生產(chǎn)車和在用車的排放控制，而我國大氣法中沒有明確汽車工業(yè)部門應(yīng)承擔的責任,導(dǎo)致生產(chǎn)部門和環(huán)保部門互不配合,使得生產(chǎn)車排放污染控制收效不大。 3 尾氣治理措施 3.1減少尾氣排放 一方面，使用三元凈化催化器。三元催化凈化器起著對發(fā)動機做功產(chǎn)生的廢氣進行凈化的作用，它是利用其濾芯中的鈀、鉑、銠 3 種元素，通過氧化法或氧化還原法

13、過濾廢氣中的碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物3種污染物，使尾氣排放合乎要求，目前該項技術(shù)已經(jīng)普及4。另一方面，根據(jù)儀器監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，機動車低速和怠速行駛情況下，汽油不完全燃燒，其尾氣排放中污染物、濃度大大增加，其中包含大量直徑2.5 m的細微顆粒物，易隨呼吸進入肺部，為此應(yīng)改善城市道路交通，保證交通暢通，避免機動車低速和怠速行駛，起到減少機動車尾氣排放的效果。 3.2優(yōu)先發(fā)展公共交通系統(tǒng) 不同的交通工具，其運載效率、占用的交通空間不同。而公共交通工具的運載效率最高，占用交通的空間最小，造成的污染也小。巴西的庫里蒂巴布市就是一個例子5。他是世界上第一批被聯(lián)合國命名的5座最適宜人類居住的城市之一。由于該

14、市優(yōu)先支持公交系統(tǒng)，公交系統(tǒng)出行的可達性和舒適性均明顯好于個體機動化的出行方式，許多有車族紛紛改乘公交車出行，雖然庫里蒂巴布市私家車擁有量在巴西位居第二，但是私家車的使用率卻是最低的。就我國而言，公交車保有量還遠遠沒有飽和，日本、新加坡和香港，其萬人城鎮(zhèn)人口公交車保有量分別為22.7，31.6和18.3，遠高于我國9.1的水平。 3.3推廣清潔燃料 新能源汽車又稱清潔能源汽車，含混合動力純電動 （bev，包括太陽能）、燃料電池電動（fcev）、氫發(fā)動機、其他新能源 （如高效儲能器、二甲醚）等能源為動力的汽車。與使用汽油、柴油作為燃料的常規(guī)汽車不同，節(jié)能環(huán)保的新能源汽車一般分為4種：使用天然氣、

15、生物質(zhì)燃料、煤基燃料等替代燃料作為汽車的代用燃料；使用汽油、柴油、代用燃料或增加混合電動系統(tǒng)從而具有顯著節(jié)油效果的混合動力汽車；單純從電網(wǎng)取電使用蓄電池和電動系統(tǒng)驅(qū)動的純電動汽車；利用車載氫燃料電池發(fā)電和電動系統(tǒng)的燃料電池汽車。 3.4嚴格i/m制度 根據(jù)國家環(huán)保部公布的2011年第49號公告關(guān)于實施國家第四階段輕型汽油車、兩用燃料車和單一氣體燃料車污染物排放標準的公告，自2011年7月1日起，所有生產(chǎn)、進口、銷售的輕型汽油車、兩用燃料車、單一氣體燃料車必須符合國家標準的要求。生產(chǎn)、進口上述產(chǎn)品的企業(yè)，應(yīng)按標準要求向環(huán)境保護部提出污染物排放達標車型的核準申報，環(huán)境保護部對通過審核的車型頒發(fā)環(huán)保

16、形式核準證書。 4減少汽車尾氣污染的對策 根據(jù)以上分析，如何減少和避免機動車對環(huán)境的污染，除了政府的行為即通過立法制定嚴格的排放標準，以及對相關(guān)行業(yè)和部門嚴格的環(huán)保要求外，根本的出路還在于科學(xué)技術(shù)水平的提高。為此從技術(shù)的角度提出了以下幾點建議: 1)從汽車本身的角度考慮，鼓勵汽車制造廠在降低成本的基礎(chǔ)上更新設(shè)計制造低排放車，超低排放車和零排放車。 2)從燃料角度考慮，開發(fā)高效低污染的替代燃料。目前可在我國大力推廣使用液化石油氣，壓縮天然氣為替代燃料。無水酒精汽油混合燃料也可減輕汽車對環(huán)境的污染。但液化石油氣車，壓縮天然氣車要對汽車進行改裝和建設(shè)加氣站，無水酒精汽油燃料車不用改動原有車輛，供油站

17、不需另增設(shè)備。 3)研制更加有效的尾氣凈化催化劑。針對不同體系需要研制相應(yīng)催化劑，液化石油氣燃料車尾氣排放中co，hc量大大降低，尤其是co,但是nox排放量卻略有增加，所以對于液化石油氣燃料車尾氣凈化催化劑的首要任務(wù)是消除nox。天然氣燃料車尾氣排放中nox，co排放量較汽油車降低，但hc較多，所以要開發(fā)高效的去除hc尾氣凈化催化劑。而乙醇汽油燃料車污染物主要有乙醇在燃燒過程中不完全氧化的產(chǎn)物醛、醚及未燃燒的醇，因而對于醇類燃料車，要研究具有低溫起燃及深度氧化醇和醛類化合物能力的催化劑。 4)開發(fā)以燃料電池和太陽能等為動力的機動車輛，這是一種高效潔凈的動力車輛，可以達到零排放，是一種完全的環(huán)

18、境友好技術(shù)。 5 新能源汽車的發(fā)展 5.1混合動力汽車 混合動力汽車是指擁有兩種不同動力源的汽車，即采用傳統(tǒng)燃料發(fā)動機，同時配以電動機來改善低速動力輸出和燃油消耗的車型。兩種動力源在汽車不同的行駛狀態(tài)下分別工作或一起工作，通過這種組合達到最少的燃油消耗和尾氣排放，能量利用率由原來的60%提高到了95%以上，從而實現(xiàn)省油和環(huán)保的目的6。 按照混合動力驅(qū)動的聯(lián)結(jié)方式，混合動力汽車可以分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三類。 根據(jù)混合動力系統(tǒng)的混合度，混合動力車的動力系統(tǒng)還可以分為以下4類:微混合動力系統(tǒng)、輕混合動力系統(tǒng)、中混合動力系統(tǒng)和完全混合動力系統(tǒng)。 按照燃料種類的不同，可以分為汽油混合動力和柴油混合

19、動力2種。目前國內(nèi)市場上，混合動力車輛的主流都是汽油混合動力，而國際市場上柴油混合動力車型發(fā)展較快。 混合動力汽車的高性能車用電池，可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機，由電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)“零”排放。有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題，所以混合動力車型在實現(xiàn)綠色排放的同時，也滿足了交通工具各項性能的要求?；旌蟿恿ζ囋趪鴥?nèi)發(fā)展較為迅速，一些大型城市的城市公交車，已經(jīng)開始應(yīng)用串聯(lián)式的混合動力系統(tǒng)。 但是從環(huán)境保護的角度來分析，混合動力車還是需要汽油或者柴油的，只是相對于普通的機動車來說，比較省油，而且長距離高速行駛時，

20、基本不能達到省油的目的，并沒有完全根除對石油的依賴性，只是在一定程度上緩解了石油消耗量，減少了廢氣排放量。同時，混合動力車對于車載電池的特殊要求，可能在電池生產(chǎn)回收環(huán)節(jié)產(chǎn)生更大的污染。 5.2 氮動力汽車 氫動力汽車就是對現(xiàn)有的引擎加以改造，讓引擎燃燒氫氣和空氣的混合氣，其高能量密度所釋放的能量足以使汽車發(fā)動機運轉(zhuǎn)。而且氫氣與氧氣在燃料電池中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)只生成水，沒有污染，所以氫動力汽車是一種真正實現(xiàn)零排放的交通工具。 與傳統(tǒng)動力汽車相比，氫動力汽車成本至少高出20%，氫動力汽車能量轉(zhuǎn)化效率高達80%，為內(nèi)燃機的2一3倍。行駛或者工作中不產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳，也沒有硫和微粒排出。氫氣燃料中無

21、腐蝕性雜質(zhì)，汽車引擎管路及相關(guān)系統(tǒng)維修維護更簡單。所以，氫動力汽車可以說是傳統(tǒng)汽車最理想的替代方案。當然，氫動力汽車的相關(guān)技術(shù)研發(fā)和市場化推廣難度也是最大的。 目前，在氫動力汽車生產(chǎn)中所面臨的最大難題是氫能源的生產(chǎn)。以現(xiàn)在的工業(yè)水平，氫還不能夠工業(yè)化生產(chǎn)，更不要說像石油那樣按需供應(yīng)如此龐大的汽車市場。工業(yè)生產(chǎn)中常用的幾種方法，比如需耗電生產(chǎn)的水電解制氫法，需耗費化石燃料的煤制氫法等制氫法，都無法滿足汽車業(yè)的巨大需求量。同時，建立足夠的氫能源供給配套設(shè)施，也是一項無比浩大且漫長煩瑣的工程。 從環(huán)境保護的角度，對整個氫動力汽車工業(yè)生產(chǎn)體系來進行綜合評價，氫動力汽車本身是十分環(huán)保的車型，但就目前的工

22、業(yè)體系水平，在其整個系統(tǒng)依然存在著巨大的二氧化碳排放量，對于環(huán)境的總體影響依然是不利的，但是氫動力汽車的發(fā)展空間是最大的，其發(fā)展前景也是最值得關(guān)注的。 5.3 純電動汽車 電動汽車就是采用電力驅(qū)動的汽車。純電動汽車是完全由可充電電池提供動力源的汽車。大部分電動車輛直接采用電機驅(qū)動，也有一部分直接以車輪作為四臺電動機的轉(zhuǎn)子。 電動汽車本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其他污染物也顯著減少。電動汽車無尾氣排放、無噪聲，對于緩解城市空氣質(zhì)量和減少交通噪聲都大有裨益。電動汽車較內(nèi)燃機汽車結(jié)構(gòu)更簡單，維修保養(yǎng)工作量更小。電動汽車停止時不消耗電量，在制動過程中，

23、電動機可自動轉(zhuǎn)化為發(fā)電機，實現(xiàn)制動減速時能量的再利用，提高能量的利用效率，特別適宜在城市運行。 目前國內(nèi)電動汽車的技術(shù)基本成熟，商業(yè)化推廣的最大障礙是缺乏系統(tǒng)化的充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，電動汽車對能源的依賴性較其他車型更顯著，充電周期長也進一步降低了電動汽車的可用性。同時，昂貴的高性能電池，使一般的電動汽車價格較同型號普通汽車貴出約30%，這也影響了其產(chǎn)業(yè)化的進程7。電動汽車有著其他新能源汽車所無法比擬的優(yōu)勢，那就是其動力來源具有廣泛性，隨著電池和充電系統(tǒng)的不斷發(fā)展，家庭電源即可為電動汽車充電，使得電動汽車隨時可以得到能源補充，某種程度上，比燃油汽車更加方便及時，所以，電動汽車是所有類型的新能源汽車中，應(yīng)用前景最為樂觀的車型。 從環(huán)境保護角度對純電動汽車進行分析，純電動汽車無論是使用還是維護，對環(huán)境的影響己降至最低，是非常環(huán)保的綠色車型，但是純電動汽車的動力源，即電池，其制造過程中依然存在著嚴重的重金屬污染，至少以現(xiàn)在的科技水平還無法徹底消除因制造車用電池而產(chǎn)生的重金屬污染8。 目前用于汽車的電池產(chǎn)品主要是鉛酸蓄電池類，電極主要由鉛及其氧化物制成，還有含鐵、鋅、錳以及微量的汞等重金屬。其中鉛、汞、錳是可在人體和動物體內(nèi)積累的有毒金