發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放問題

【專家解說】：先闡述危害: 汽車尾氣排放的主要污染物為一氧化碳(CO)、碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化物(NOX)、鉛(Pb)等。 1、一氧化碳(CO):CO是無色無味的氣體，它是一種窒息性的有毒氣體，由于CO和血液中有輸氧能力的血紅素蛋白(Hb)的親和力，比氧氣和Hb的親和力大200~300倍，因而，CO能很快和Hb結(jié)合形成碳氧血紅素蛋白(CO-Hb)，使血液的輸氧能力大大降低，使心臟、大腦等重要器官嚴(yán)重缺氧，引起頭暈、惡心、頭痛等癥狀。輕度是使中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損，慢性中毒，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使心血管工作困難，直至死亡。為保護(hù)人類不受CO的毒害，將24小時(shí)內(nèi)吸收的CO的濃度限制在5×10-6以內(nèi)。CO和Hb結(jié)合是可逆的，如果人體吸入低濃度CO后被置于新鮮空氣中或進(jìn)入高壓氧艙，已經(jīng)與Hb結(jié)合的CO會(huì)被分離出來，通過呼吸系統(tǒng)排出體外。 2、碳?xì)浠衔?HC):碳?xì)浠衔?也稱烴類)包括未燃和未完全燃燒的燃油、潤滑油及其裂解產(chǎn)物和部分氧化物，如苯、醛、烯和多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔锏?00多種復(fù)雜成分。飽和烴危害不大，不飽和烴危害性很大。其中，甲烷氣體無毒性。當(dāng)甲醛、丙烯醛等醛類氣體濃度超過1×10-6時(shí)，就會(huì)對(duì)眼、呼吸道和皮膚有強(qiáng)烈的刺激作用，濃度超過25×10-6時(shí)，就會(huì)引起頭暈、惡心、紅血球減少、貧血，超過1000個(gè)25×10-6時(shí)會(huì)急性中毒。苯是無色氣體，但有特殊氣味。應(yīng)當(dāng)引起注意的是帶多環(huán)的多芳香烴，如苯丙芘及硝基烯，是強(qiáng)烈致癌物質(zhì)。烴類成分還是引起光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)。 3、氮氧化物(NOX):氮氧化物是燃燒過程中形成的多種氮氧化物，如NO、N2、N2O3、N2O5等，總稱NOX。在內(nèi)燃機(jī)中主要是NO，約占95%;其次是NO2，占5%。NO是無色無味氣體，只有輕度刺激性，毒性不大。但高濃度時(shí)會(huì)造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)輕度障礙，NO可以被氧化成NO2。NO2是一種棕紅色強(qiáng)烈刺激性的有毒氣體，其含量為0.1×10-6時(shí)即可嗅到，1×10-6~4×10-6就感到惡臭，它對(duì)人體健康毒害較大。NO2吸入人體后，和血液中的血紅素蛋白(Hb)結(jié)合，使血液輸氧能力下降，對(duì)心、肝、腎都會(huì)有影響，還會(huì)使植物枯黃。但NO2較易擴(kuò)散，遇水易溶解。 4、光化學(xué)煙霧:HC和NOx在強(qiáng)烈的陽光下會(huì)生成臭氧(O3)和過氧?；跛猁}(PAN)，即淺藍(lán)色的光化學(xué)煙霧，它是一種強(qiáng)烈刺激性有毒氣體的二次污染物。光化學(xué)煙霧中的O3是強(qiáng)氧化劑，能使植物變黑直至枯死，使橡膠開裂，它有特殊的臭味，其嗅覺閥值為0.02×10-6和1×10-6，接觸1小時(shí)后會(huì)引起氣喘、慢性中毒，5×10-6濃度下30分鐘會(huì)使人致死。 5、微米微粒(也稱顆粒):對(duì)人體健康的危害程度和顆粒的大小及組成有關(guān)。微粒越小，懸浮在空氣中的時(shí)間越長，它們進(jìn)入人體肺部后停滯在肺部及支氣管中的比例越大，危害也越大。小于0.1微米的顆粒能在空氣中做隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入肺部并附著在肺細(xì)胞的組織中，有些還會(huì)被血液吸收。0.1~0.5微米的微粒能深入肺部并黏附在肺葉表面的黏液中，隨后被絨毛所清除。大于5微米的微粒常在鼻部受阻，不能進(jìn)入呼吸道，大于10微米的微?？梢耘懦鲶w外。微粒除了對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)有害外，由于微粒存在孔隙能黏附SO2、未燃HC、NO2等有毒物質(zhì)或苯并芘等致癌物質(zhì)，因而對(duì)人體的健康造成更大的危害。由于柴油機(jī)的微粒直徑大多小于0.3微米，而且數(shù)量比汽油機(jī)高出30~60倍，成分更復(fù)雜，因而柴油機(jī)的微粒排放相對(duì)更大。 再分析案例: 據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的同志介紹，出現(xiàn)光化學(xué)煙霧是機(jī)動(dòng)車排出尾氣中含有碳?xì)浠衔铩⒁谎趸?、氮氧化物、臭氧等有害物質(zhì)，其中氮氧化物與碳?xì)浠镌谔囟ǖ臍鉁貤l件，即靜風(fēng)、濕度低、溫度高、并在強(qiáng)烈陽光長時(shí)間照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種復(fù)雜的煙霧，這種煙霧叫“光化學(xué)煙霧”。 光化學(xué)煙霧的形成及其濃度除了直接決定于汽車排氣中污染物的數(shù)量和濃度外，還受太陽輻射強(qiáng)度、氣象及地理?xiàng)l件的影響。而太陽輻射是一個(gè)主要條件，必須有強(qiáng)烈的陽光照射，平均氣溫要在24-32度，強(qiáng)光照射后生成二次污染物的高峰時(shí)間最少要4-5個(gè)小時(shí)以上，而南寧市28日的平均溫度分別為22.5度，日照時(shí)間為4個(gè)小時(shí)。從另一個(gè)側(cè)面看，如果真的是“光化學(xué)煙霧”的出現(xiàn)，那么將有大量的人受光化學(xué)煙霧傷害而引起眼紅、咳嗽、哮喘等而到醫(yī)院就診治療。而據(jù)記者對(duì)南寧市第一人民、自治區(qū)人民醫(yī)院和廣西醫(yī)科大附屬醫(yī)院三家醫(yī)院的了解，這兩天到上述醫(yī)院看眼科和呼吸道疾病的人數(shù)與往時(shí)沒有明顯差別。 光化學(xué)煙霧是由于汽車尾氣和工業(yè)廢氣排放造成的，一般發(fā)生在濕度低、氣溫在24-32℃度的夏季晴天的中午或午后。光化學(xué)煙霧是由碳?xì)浠衔锖偷趸镌陉柟庾贤饩€的作用下，發(fā)生光化學(xué)和熱化學(xué)反應(yīng)后，產(chǎn)生的以臭氧為主的氧化劑及顆粒物混合物。在世界環(huán)境污染八大公害事件中，這類煙霧事件便占了5起，最有代表性的是美國洛杉磯光化學(xué)煙霧事件。1955年9月的幾天里，嚴(yán)重的汽車尾氣污染再加上氣溫偏高，洛杉磯光化學(xué)煙霧的濃度非常高，導(dǎo)致了幾千人受害，兩天之內(nèi)就有400多名65歲以上老人死亡。 據(jù)有關(guān)部門初步測算，去年深圳機(jī)動(dòng)車共排放碳?xì)浠衔锛s2.3萬噸，一氧化碳17萬噸，氮氧化物4.5萬噸，而排放總量每年以10%左右的速度增加。由于深圳北部受山脈阻隔，遇到夏秋靜風(fēng)、光照強(qiáng)烈的天氣，如不采取切實(shí)有效的措施加以控制，很有可能出現(xiàn)“光化學(xué)煙霧”污染事件。 光化學(xué)煙霧的影響案例 20世紀(jì)40年代，在美國加利福尼亞州洛杉磯市首先發(fā)現(xiàn)了光化學(xué)煙霧。每到秋冬季節(jié)，許多人的眼睛輕度紅腫，嗓子疼痛，甚至還有人皮膚出現(xiàn)程度不等的潮紅、丘斑疹等;人們還常會(huì)產(chǎn)生呼吸困難和疲乏的感覺。 噩夢降臨在1955年9月的幾天里。嚴(yán)重的汽車尾氣污染再加上氣溫偏高，洛杉磯光化學(xué)煙霧的濃度非常高，導(dǎo)致了幾千人受害，兩天之內(nèi)就有400多名65歲以上老人死亡，相當(dāng)于平時(shí)的3倍多。在洛杉磯發(fā)生煙霧事件期間，生長在郊區(qū)的蔬菜全部由綠變褐，無人敢吃;水果和農(nóng)作物減產(chǎn)，大批樹木落葉發(fā)黃，幾萬公頃的森林有1/4以上干枯而死。 光化學(xué)煙霧比酸雨更厲害 進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，酸雨的影響遠(yuǎn)不如光化學(xué)煙霧帶來的危害大。光化學(xué)煙霧不僅影響人的呼吸道功能，特別是損傷兒童的肺功能;引發(fā)胸疼、惡心、疲乏等癥狀。研究證明，臭氧是毒害植物的罪魁禍?zhǔn)?。由于臭氧影響?xì)胞的滲透性，可導(dǎo)致高產(chǎn)作物的高產(chǎn)性能的消失，甚至使植物喪失遺傳能力。美國植物因光化學(xué)煙霧污染，每一年減產(chǎn)達(dá)12%-13%，造成近1973億美元的損失。另外，光化學(xué)煙霧還會(huì)促成酸雨形成，并使染料、繪畫褪色，橡膠制品老化，建筑物和機(jī)器受腐蝕等。 最后重點(diǎn)論述解決和治理的方案: 通常汽車上安裝催化式排氣凈化器來解決碳?xì)浠衔锱欧艈栴}，但遇到的最大問題是，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后、催化式排氣凈化器預(yù)熱時(shí)，怎樣防止碳?xì)浠衔镂廴经h(huán)境。在汽車排放到大氣中的碳?xì)浠衔镏?，有超過80%的是在催化式排氣凈化器預(yù)熱階段1~2分鐘時(shí)排出的。所以，在催化式排氣凈化器達(dá)到工作溫度之前，需要用一種方法吸收多余的碳?xì)浠衔铩? 日本東京大學(xué)的科學(xué)家利用一種結(jié)構(gòu)類似于瑞士奶酪的晶體研制成功吸收汽車排放尾氣的材料SSZ-33。在汽車發(fā)動(dòng)后、空氣凈化器預(yù)熱時(shí)，它能吸收污染物氣體，即使當(dāng)溫度高達(dá)800℃時(shí)依然有效。 SSZ-33材料是一種沸石晶體，由硅、鋁和氧組成，微觀形態(tài)很像瑞士奶酪，可以吸收碳?xì)浠衔?。沸石的各個(gè)原子聯(lián)結(jié)成環(huán)，形成立體結(jié)構(gòu)，布滿了小孔和通道。這些通道可容納大量氣體，就像海綿的小孔可以裝滿水一樣。 光化學(xué)煙霧危害日益擴(kuò)大 繼1943年美國洛杉磯市發(fā)生世界上最早的光化學(xué)煙霧事件后，在北美、日本、澳大利亞和歐洲部分地區(qū)也先后出現(xiàn)了這種煙霧。 1970年，美國加利福尼亞州發(fā)生光化學(xué)煙霧事件，農(nóng)作物損失達(dá)2500多萬美元。1971年，日本東京發(fā)生了較嚴(yán)重的光化學(xué)煙霧事件，使一些學(xué)生中毒昏倒。同一天，日本的其他城市也有類似的事件發(fā)生。此后，日本一些大城市連續(xù)不斷出現(xiàn)光化學(xué)煙霧。 我國雖然只在少數(shù)城市發(fā)現(xiàn)過光化學(xué)煙霧污染，但隨著城市汽車的急劇增加，我國很多城市也都存在潛在的威脅。 推廣清潔能源迫在眉睫 盡量減少汽車廢氣的排放是當(dāng)前一些國家和地區(qū)采取的共同措施，到目前為止，世界上不少城市已經(jīng)建立了專門的監(jiān)測設(shè)施，可隨時(shí)監(jiān)測大氣污染情況和氣象狀況，以便必要時(shí)采取措施，防止嚴(yán)重的光化學(xué)煙霧事件再次發(fā)生。 洛杉磯從2000年起，已有50%的車輛使用甲醇或被改裝成電動(dòng)汽車，并重罰尾氣污染。英國正嚴(yán)格限制汽油的含鉛量，并在汽車上安裝氮氧化物的催化轉(zhuǎn)化裝置;日本東京除發(fā)展地面電車和地下鐵路等公共交通外，還重點(diǎn)對(duì)汽車排氣進(jìn)行控制;荷蘭的海牙也采取了一些反污染措施，如行車以金字塔形劃分(重型運(yùn)輸車只能在最外環(huán)行駛，越靠近市中心，車輛就越小)。 巴西的庫里蒂巴、葡萄牙的里斯本、德國的柏林和荷蘭的阿姆斯特丹，有軌電車和無軌電車正在代替汽油車和柴油車。 此外，人們還在開辟“無車區(qū)”。如歐洲的大小城市紛紛在市中心的商業(yè)區(qū)建立永久性的行人專用區(qū)和禁止汽車行駛的住宅區(qū)。 甚至自行車也被派上了用場。去年9月，法國舉辦了自愿“無車日”，連政府部長都要騎自行車去內(nèi)閣開會(huì)。意大利各地也在推廣“無車日”，以減少污染，改善環(huán)境。 汽車尾氣的治理 要達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的要求，汽車上必須采用以下兩項(xiàng)措施:一是發(fā)動(dòng)機(jī)采用電控供油系統(tǒng);二是裝用能更有效控制排放的三元催化凈化器。 電控供油系統(tǒng)指電子控制燃油噴射系統(tǒng)(簡稱電噴)，它取代了進(jìn)氣管道中的化油器，也就是取消了節(jié)流用的喉管，減少了進(jìn)氣阻力，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣狀況。同時(shí)，采用向進(jìn)氣道或是進(jìn)氣門口處定時(shí)定量噴射燃料的方法供油，解決了燃料霧化和混合氣在進(jìn)氣歧管中的分配等問題，并能按發(fā)動(dòng)機(jī)不同的工作狀況，較為精確地供給發(fā)動(dòng)機(jī)最佳比例的混合氣。目前大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)采用的多點(diǎn)噴射方法更可將最佳空燃比的混合氣平均分配給各個(gè)汽缸，大大改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能，從而使汽油燃燒得更充分，讓后面的三元催化凈化器在其最佳工作范圍內(nèi)工作。 三元催化凈化器起著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)作功產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行凈化的作用。它是利用其濾芯中的鈀、鉑、銠3種元素主要過濾廢氣中的碳?xì)浠衔铩⒁谎趸己偷趸锏?種污染物，使尾氣排放合乎要求。但三元催化凈化器的正常工作需要有較高質(zhì)量的汽油，而且必須使用無鉛汽油，對(duì)汽油中一些元素的含量也有比較嚴(yán)格的要求。 三元催化器的外形像一個(gè)排氣消聲器，安裝在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣裝置上。汽車廢氣只要通過三元催化器本身，就可同時(shí)將廢氣中的三種主要有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。其殼體一般用耐高溫的不銹鋼制成，內(nèi)部的蜂巢式通道上涂有催化劑，催化劑的成分有鉑、鈀和銠等稀土金屬，當(dāng)汽車廢氣通過凈化器的通道時(shí)，一氧化碳和碳?xì)浠衔锞蜁?huì)在催化劑鉑與鈀的作 用下，與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生無害的水和二氧化碳，而氮氧化合物則在催化劑銠的作用下被還原為無害的氧和氮。據(jù)了解其凈化效率十分高，可以凈化90%%以上的有害物質(zhì)。 不過據(jù)專業(yè)人士介紹，三元催化器的安裝有一個(gè)前題條件，就是只能適用于無鉛汽油做燃料的汽車，如果使用含鉛汽油，廢氣中的鉛就會(huì)將催化劑覆蓋，使凈化器停止工作，俗稱“中毒”。另外，三元催化器對(duì)于車況較差、尾氣污染嚴(yán)重的車作用也不大，這類車安裝三元催化器后，反而容易導(dǎo)致汽車不能正常行駛。這也正是我們將三元催化器比作玄鐵重劍的原因:使用玄鐵重劍者必須內(nèi)力深厚，才能發(fā)揮其巨大威力;而三元催化器則要求汽車本身要車況良好，才能起到高效凈化尾氣的作用。 目前我國汽車工業(yè)的整體水平要達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的要求難度很大。電噴在發(fā)達(dá)國家已是一項(xiàng)成熟技術(shù)，現(xiàn)在國產(chǎn)轎車上使用的電噴系統(tǒng)技術(shù)都是從國外引進(jìn)的，但我國在電噴技術(shù)方面的研究還不完善，僅使從國外購進(jìn)的現(xiàn)成的電噴系統(tǒng)，與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)匹配和調(diào)試就需要1年多到2年的時(shí)間。 目前我國車用汽油產(chǎn)品也不適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的要求。首先需要降低汽油的硫含量，為了減少汽車尾氣的污染，使用三元催化凈化器是主要措施之一，而汽油中的鉛、硫等物質(zhì)會(huì)嚴(yán)重?fù)p害催化劑的作用，所以國家在制定無鉛汽油國家標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，為更好地發(fā)揮催化劑的作用，延長使用壽命，要求汽油中的硫含量也必須降低?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求硫含量不大于0.15%，新標(biāo)準(zhǔn)則降至不大于0.10%。 其次是降低汽油中苯的含量。苯是致癌物質(zhì)，現(xiàn)有的汽油標(biāo)準(zhǔn)中未對(duì)其加以限制。發(fā)達(dá)國家規(guī)定汽油苯含量不大于1%，而我國的個(gè)別產(chǎn)品苯含量高達(dá)20.6%，平均為2.1%。因此，新標(biāo)準(zhǔn)將對(duì)苯的含量作出嚴(yán)格的限制。 此外，對(duì)造成汽車排放污染的有害物質(zhì)芳烴和烯烴，新標(biāo)準(zhǔn)也將作適當(dāng)?shù)南拗疲档秃俊? 1999年11月2日，國家機(jī)械工業(yè)局、國家環(huán)保局、科技部、中國汽車工程學(xué)會(huì)等單位在北京召開的“機(jī)動(dòng)車排放控制現(xiàn)狀與對(duì)策研討會(huì)”上，專家們指出，北京市采用的電控補(bǔ)氣技術(shù)是國外六、七十年代已淘汰的東西，它不僅無法在多變的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況下始終保持適當(dāng)?shù)目杖急龋矡o法用一種裝置適應(yīng)所有的車型 差不多5000字，你再略微修改一下就可以了!