汽車尾氣污染及其凈化處理技術(shù)

　　汽車作為現(xiàn)代化交通工具，給予了人們的生產(chǎn)與生活帶來(lái)十分方便的同時(shí)，可是它的尾氣排放物，給大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。我國(guó)某城市對(duì)該市的機(jī)動(dòng)車輛尾氣污染程度作了如下初步調(diào)查：該市目前擁有機(jī)動(dòng)車輛13萬(wàn)輛，并以年增率15%的速度增加。機(jī)動(dòng)車年排放一氧化碳4.4萬(wàn)噸，相當(dāng)于該市工業(yè)企業(yè)一氧化碳排放量的46倍。市區(qū)主要交通道路中心點(diǎn)一氧化碳超標(biāo)2倍以上的達(dá)65%，在車流量高峰之際，有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)一氧化碳濃度高達(dá)每立方米70mg，超標(biāo)6倍。在車流量比較集中的火車站，氮氧化合物測(cè)點(diǎn)平均值為每立方米0.059mg，超標(biāo)準(zhǔn)0.18倍。這些數(shù)據(jù)充分說(shuō)明：該市機(jī)動(dòng)車尾氣污染已上升為主要的大氣污染，而過(guò)去以二氧化硫?yàn)橹髅簾熜臀廴巨D(zhuǎn)變?yōu)橐砸谎趸?、氮氧化物為主的機(jī)動(dòng)車尾氣污染和二氧化硫?yàn)橹鞯拿簾熜臀廴静⒅氐母窬?。為此，一些城市政府?huì)同有關(guān)部門，制定了相應(yīng)的法規(guī)。廣州市政府頒布《關(guān)于根本上銷售使用含鉛汽油的通知》、《廣州機(jī)動(dòng)車排氣污染防治規(guī)定》。北京市政府相繼出臺(tái)《關(guān)于采取緊急措施控制北京大氣污染的通知》、《關(guān)于進(jìn)一步落實(shí)大氣污染防治措施，努力改善環(huán)境質(zhì)量的決議》，以及市環(huán)保局組織《實(shí)施北京市輕型汽車排氣污染物標(biāo)準(zhǔn)》。這些地方性法規(guī)，主要是控制機(jī)動(dòng)車尾氣對(duì)大氣環(huán)境的污染，還給廣大市民一個(gè)潔凈的大氣生活空間。

　　1　汽車尾氣的有害成份與危害

　　汽車排放的尾氣，除空氣中的氮和氧以及燃燒產(chǎn)物CO 2 、水蒸汽為無(wú)害成份外，其余均為有害成份。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放的尾氣一部分毒性物質(zhì)，是由于燃料不完全燃燒或燃?xì)鉁囟容^低時(shí)發(fā)生較多。尤其是在次序起動(dòng)、噴油器噴霧不良、超負(fù)荷工作運(yùn)行。燃油不能很好地與氧化合燃燒，必定生成大量的CO、HC和煤煙。另一部分有毒物質(zhì)，是由于燃燒室內(nèi)的高溫、高壓而形成的氮氧化合物NO x (NO x 和NO和NO 2 的總稱)。

　　然而上述的CO是一種無(wú)色無(wú)味有毒的氣體，它不易與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而成為大氣成份中比較穩(wěn)定的組成部分，能停留2～3年。當(dāng)人們吸入過(guò)多的CO后，CO可與血液中的血紅素結(jié)合，阻礙血液吸收氧氣和輸送氧氣而中毒死亡。它引起的公害稱為汽車尾氣第一排氣公害。

　　CH化合物中，特別是烯在大氣上空，在太陽(yáng)光紫外線作用下，會(huì)與氧化氮起光化反應(yīng)生成臭氧、醛等煙霧狀物質(zhì)，刺激人們的喉、眼、鼻等粘膜。它不僅危害人們與動(dòng)物，而且使生態(tài)環(huán)境遭到破壞，嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)，近使農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，同時(shí)還具有致癌作用。它成為汽車尾氣排放的第二公害。

　　MO x 是NO及NO 2 的總稱，其中NO與血液中的血紅素的結(jié)合能力比CO還強(qiáng)。容易使人們中毒而死亡。NO 2 是一種褐色有毒氣體，有特殊刺激臭味，損害人的眼睛和肺部。它是產(chǎn)生酸雨和引起氣候變化、產(chǎn)生煙霧的主要原因。成為汽車尾氣的排放公害。

　　汽車尾氣排放的顆粒物，一般是由直徑為0.1～40 μ m的多孔性炭粒構(gòu)成。它能粘附SO 2 及苯芘有毒物質(zhì)，有臭味，對(duì)人們呼吸道極為有害(顆粒度較大的炭粒能迅速沉淀，不易從肺部排出)。

　　此外，鉛化合物、硫化合物等等也為有害成分。

　　綜上所述：汽車尾氣排出的污染物，給予人類賴以生存的大氣環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的污染。在交通干線等人口密集區(qū)，其排氣高度接近人體呼吸帶，給人體健康造成了嚴(yán)重的危害。因此，必須采取有效措施，減少或者消除汽車尾氣的排污量，是本文與大家共同研究與探討的一個(gè)重要課題。

　　2　汽車尾氣的凈化處理技術(shù)

　　由于汽車運(yùn)行嚴(yán)重的分散性和流動(dòng)性，因而也給凈化處理技術(shù)帶來(lái)一定的限制。除了開發(fā)在機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)外，還要大力開發(fā)機(jī)外凈化處理技術(shù)。這應(yīng)從兩個(gè)方面入手：一是控制技術(shù)，主要是提高燃油的燃燒率，安裝防污染處理設(shè)備和采取開發(fā)新型發(fā)動(dòng)機(jī);二是行政管理手段，采取報(bào)廢更新，淘汰舊車，開發(fā)新型的汽車(即無(wú)污染物排放的機(jī)動(dòng)車)，從控制燃料使用標(biāo)準(zhǔn)入手。

　　2.1汽車燃油的改用

　?、?采用無(wú)鉛汽油，以代替有鉛汽油，可減少汽油尾氣毒性物質(zhì)的排放量。

　　首先應(yīng)抓汽車油的改用。以無(wú)鉛汽油代替四乙基鉛汽油。這種汽油是用甲荃樹丁醚作滲合劑，它不僅不鉛，而且汽車尾氣排出的一氧化碳、氮氧化合物、碳?xì)浠衔锞鶗?huì)減少。目前，我國(guó)為了減少汽車尾氣排放量，改善城區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量，國(guó)家規(guī)定從1999年7月1日起在全國(guó)范圍內(nèi)根本上使用含鉛汽油。2000年7月1日起，市場(chǎng)根本上出售有鉛汽油。因有鉛汽油中，它加入了一種抗爆劑――四乙基鉛，它具有很高的揮發(fā)性，甚至在0攝氏度時(shí)就開始揮發(fā)，而揮發(fā)出的鉛粉末，以蒸氣及煙的動(dòng)工存在空氣中。但鉛的污染程度與交通密度(每小時(shí)通過(guò)的車輛數(shù))以及汽油中鉛的含量有密切關(guān)系。

　　雖然我國(guó)城市的交通密度比發(fā)達(dá)國(guó)家的密度低，但有鉛汽油燃燒帶來(lái)的鉛的污染程度不可忽視。因鉛是一種蓄積毒物，它通過(guò)人的呼吸、飲水、食物等途徑進(jìn)入人體。對(duì)人體的毒性作用是侵蝕造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)以及賢臟等。諸如對(duì)血管系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)以及癌致畸等毒性作用也可能發(fā)生。

　?、?摻入添加劑，改變?nèi)剂铣煞帧?/p>

　　汽油中摻入15%以下的甲醇燃料，或者采用含10%水份的水-汽油燃料，都能在一定程度上減少或者消除CO、NO x 、HC和鉛塵的污染效果。

　　若采用“甲醇燃料”，即采用甲醇和其它醇類同汽油混合所制成的燃料。當(dāng)甲醇占比例30%～40%，汽車尾氣排出的污染物可基本上消除。

　?、?選用恰　當(dāng)?shù)臐?rùn)滑添加劑-機(jī)械摩擦改進(jìn)劑。

　　在機(jī)油中添加一定量(比例為3%-5%)石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯粉末等固體添加劑，加入到引擎的機(jī)油箱中，可節(jié)約發(fā)動(dòng)機(jī)燃油5%左右。此外，采用上述固體潤(rùn)滑劑可使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸密封性能大大改善，汽缸壓力增加，燃燒完全。尾氣排放中，CO和碳?xì)浜侩S之下降，可減輕對(duì)大氣環(huán)境的污染。

　　⑷ 采用綠色燃料同樣可減少汽車尾氣有毒氣體排放量。

　　據(jù)美國(guó)的俄亥俄州某研究所用豆油與甲醇、燒堿混合，然后去除其中的甘油，從而可獲得“大豆些油”。用“大豆柴油”，以3 ∶ 7的比例摻入到普通柴油中，可供柴油汽車之用。它可大大減少發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)排放的硫化物、碳?xì)浠衔铩⒁谎趸己蜔焿m。故譽(yù)作綠色燃料。

　?、?采用多種燃料作為汽車燃料來(lái)源。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，確保環(huán)境保護(hù)法規(guī)的實(shí)施和節(jié)能措施：汽車中可廣泛使用新的配方汽油、電力、壓縮的天然氣體、太陽(yáng)能以及生態(tài)燃料的蓄電池等等。然而在這種汽車上裝上電腦，不斷在行駛中早先調(diào)撥組合，以使汽車發(fā)揮最佳性能。采用計(jì)算機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)，以便對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工況作出快速反應(yīng)，可取得最佳　燃料經(jīng)濟(jì)性和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能，可減少尾氣對(duì)大氣的污染。

　?、?節(jié)約能源，有利環(huán)境，大力推廣車用乙醇汽油。

　　根據(jù)有關(guān)專家指出，開發(fā)乙醇代替汽油，即節(jié)約能源，又可消化陳糧，使汽車排出的有害汽體減少，是一項(xiàng)有利于保護(hù)環(huán)境和資源的新課題。

　　如果按照1 ∶ 9的乙醇汽油配比，用20萬(wàn)噸乙醇，可配出約200萬(wàn)噸的乙醇汽油，200萬(wàn)噸的乙醇只消耗糧食70萬(wàn)噸。因此，發(fā)展、開發(fā)使用專用乙醇汽油可解決儲(chǔ)存糧食的轉(zhuǎn)化問(wèn)題，又可以在一定的程度上代替汽油，緩解我國(guó)原油供應(yīng)的緊張狀況。因乙醇是一種小麥、玉米等原料生產(chǎn)的變性燃料乙醇和汽油以一定的比例混合而成的汽車燃料，已經(jīng)列入“十五”發(fā)展計(jì)劃，它與純汽油比較，汽車尾氣中一氧化碳量可降低1/3左右，碳?xì)浠衔锝档?3.4%。此計(jì)劃推廣使用，將對(duì)改善城市大氣污染，保障人民健康起到重要作用。

　　2.2汽車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的調(diào)試，可減少尾氣污染物的排放量。

　　⑴ 減少噴油提前角。減少噴油提前角，可降低發(fā)動(dòng)機(jī)工作的最高溫度(1500攝氏度)，使NO x 的生成量減少。

　　⑵ 改善噴油器的質(zhì)量，控制燃燒條件(燃比、燃燒溫度、燃燒時(shí)間)，可使燃料燃燒完全，從而可減少CO、HC和煤煙。

　?、钦{(diào)整噴油泵的供油量，可降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，使霧化的燃料有足夠的氧氣進(jìn)行完全燃燒，從而也可以減少CO、CH和煤煙的生成。

　　2.3發(fā)動(dòng)機(jī)外部尾氣凈化措施

　　即汽車尾氣由原有毒氣體，變成為無(wú)毒氣體，再排放到大氣中。從而可減少對(duì)大氣環(huán)境的污染。

　?、挪捎么呋瘎簩O氧化成CO 2 ，HC氧化成CO 2 和H 2 O，NO x 被還原成為N 2 等。采用的催化劑有氧化錳-氧化銅;氧化鉻-氧化鎳-氧化銅等金屬氧化物和白金屬(鉑)等貴金屬。它們都可以凈化CO、HC。催化反應(yīng)器設(shè)置在排氣系統(tǒng)中排氣歧管與消音器之間。

　?、扑矗和ㄟ^(guò)水箱，使汽車尾氣中的碳煙粒子經(jīng)過(guò)水洗和過(guò)濾及蒸氣的淋浴，可支隊(duì)粘在碳粒上的有毒物質(zhì)，使碳粒子脹大而給予去除。

　　2.4發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部?jī)艋幚泶胧?/p>

　?、耪S箱通氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：把從汽缸竄入曲軸箱的氣體(主要是未燃?xì)怏w)再循環(huán)進(jìn)入進(jìn)氣歧管，使其再次燃燒，改變了過(guò)去將其直接排入大氣所造成的污染。

　?、婆艢庠傺h(huán)設(shè)計(jì)：發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口用控制閥與進(jìn)氣歧管相連接，使排出的氣體經(jīng)過(guò)再次循環(huán)，以降低氮氧化物的排放量。

　?、钦舭l(fā)排放控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：將化油器浮子室中的汽油蒸發(fā)汽引入進(jìn)氣系統(tǒng)，而將油箱中的蒸發(fā)汽引入儲(chǔ)存系統(tǒng)，可大大減少污染物的排放。

　　2.5加強(qiáng)行政管理，減少和消除汽車尾氣對(duì)大氣環(huán)境的污染

　?、盘蕴f車，采取報(bào)廢迎新。開發(fā)并采用多種燃料的新型汽車，這是今后汽車的發(fā)展方向。以氫為燃料的電池電動(dòng)車、太陽(yáng)能汽車、電動(dòng)汽車、復(fù)式汽車、液化氣汽車、甲醇汽車等。它們是低公害、前途最佳的新型汽車。同時(shí)，目前也還可改裝汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車。雖然柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料費(fèi)用高，但CO生成量少。如果對(duì)NO x 、粉塵排放量作相對(duì)的限制的話，那么柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車也是未來(lái)最佳汽車。

　　⑵嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，控制燃油標(biāo)準(zhǔn)。

　　按國(guó)家規(guī)定，不合質(zhì)量的燃油不能使用，市場(chǎng)上不準(zhǔn)出售低劣的燃油。然而汽車不準(zhǔn)作用含鉛汽油這一禁令已下，但難以奏效。其主要原因是廣大市民對(duì)這一政策了解不足，含鉛的70號(hào)和不含鉛的90號(hào)及90號(hào)以上汽油，每噸差價(jià)比較大，加之無(wú)有效措施和得力宣傳。另外，個(gè)別城市周邊的地區(qū)又沒(méi)有實(shí)行含鉛汽油的禁令。市場(chǎng)調(diào)查結(jié)果顯示含鉛汽油庫(kù)存數(shù)量還比較大，加之，車輛運(yùn)輸?shù)牧鲃?dòng)性，故使得禁令難以實(shí)施。因此，對(duì)“禁令‘的宣傳力度和推行力度應(yīng)大大加強(qiáng)，才能保證大氣環(huán)境的潔凈。

　　3　結(jié)　　語(yǔ)

　　為了保護(hù)自然環(huán)境和國(guó)家資源，防止汽車尾氣對(duì)大氣環(huán)境的污染而引起公害，保障人民生命安全與健康。國(guó)家特制定了環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、污染物控制標(biāo)準(zhǔn)等等。筆者認(rèn)為：為了保證上述法規(guī)的實(shí)施，還可以從下面幾個(gè)方面入手。

　?、艑?shí)行車輛分流行駛：城市人口稠密區(qū)域，交通密度高，汽車尾氣的排放在某一時(shí)間又比較集中，故會(huì)引起該地區(qū)域在某一時(shí)間內(nèi)，大氣污染的程度會(huì)急劇增加，造成危害人類的健康。這時(shí)可采取汽車分流行駛。一方面可解決交通堵塞、乘車難;另外還可使該局部區(qū)域大氣環(huán)境污染程度有所減少，更好地貫徹大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行。

　?、埔婚_辟地鐵，施行電力牽引行駛。尤其在大城市人口稠密的地區(qū)，開辟地下通道，同時(shí)可解決乘車難問(wèn)題以及減少大氣環(huán)境污染。

　?、墙窈蟋F(xiàn)代化的城鎮(zhèn)建設(shè)，還應(yīng)考慮自身的循環(huán)、多功能的結(jié)構(gòu)形式。合理設(shè)計(jì)城市居民的日常生活完全以步代車，汽車只用在城外，城內(nèi)的風(fēng)能、太陽(yáng)能、循環(huán)水等的高效利用也能使人們?cè)诤艽蟪潭壬蠑[脫污染和不可再生資源的浪費(fèi)。

　?、燃訌?qiáng)和提高人們對(duì)保護(hù)環(huán)境的意識(shí)-從自已做起，從家庭做起。

　　上述汽車尾氣的排放是大氣環(huán)境污染的一個(gè)重要組成部分。但是，個(gè)人與家庭的污染占大氣環(huán)境污染源一定的比例。人們生活中制造的垃圾、廢氣、廢水在人們享受便利的同時(shí)也使大氣環(huán)境污染日益加劇，這是我們不可忽視的一部分。