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)與生活帶來十分方便的同時，可是它的尾氣排放物，給大氣環(huán)境造成嚴重污染。我國某城市對該市的機動車輛尾氣污染程度作了如下初步調(diào)查：該市目前擁有機動車輛１３萬輛，并以年增率１５％的速度增加。機動車年排放一氧化碳４．４萬噸，相當于該市工業(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一氧化碳超標２倍以上的達６５％，在車流量高峰之際，有的監(jiān)測點一氧化碳濃度高達每立方米７０ｍｇ，超標６倍。在車流量比較集中的火車站，氮氧化合物測點平均值為每立方米０．０５９ｍｇ，超標準０．１８倍。這些數(shù)據(jù)充分說明：該市機動車尾氣污染已上升為主要的大氣污染，而過去以二氧化硫為主煤煙型污染轉(zhuǎn)變?yōu)橐砸谎趸?、氮氧化物為主的機動車尾氣污染和二氧化硫為主的煤煙型污染并重的格局。為此，一些城市政府會同有關(guān)部門，制定了相應的法規(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》、《廣州機動車排氣污染防治規(guī)定》。北京市政府相繼出臺《關(guān)于采取緊急措施控制北京大氣污染的通知》、《關(guān)于進一步落實大氣污染防治措施，努力改善環(huán)境質(zhì)量的決議》，以及市環(huán)保局組織《實施北京市輕型汽車排氣污染物標準》。這些地方性法規(guī)，主要是控制機動車尾氣對大氣環(huán)境的污染，還給廣大市民一個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 、水蒸汽為無害成份外，其余均為有害成份。汽車發(fā)動機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氣溫度較低時發(fā)生較多。尤其是在次序起動、噴油器噴霧不良、超負荷工作運行。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是一種無色無味有毒的氣體，它不易與其它物質(zhì)發(fā)生反應而成為大氣成份中比較穩(wěn)定的組成部分，能停留２～３年。當人們吸入過多的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，在太陽光紫外線作用下，會與氧化氮起光化反應生成臭氧、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物，而且使生態(tài)環(huán)境遭到破壞，嚴重影響農(nóng)作物的生長，近使農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，同時還具有致癌作用。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。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)境帶來了嚴重的污染。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重要課題。

２　汽車尾氣的凈化處理技術(shù)

由于汽車運行嚴重的分散性和流動性，因而也給凈化處理技術(shù)帶來一定的限制。除了開發(fā)在機內(nèi)凈化技術(shù)外，還要大力開發(fā)機外凈化處理技術(shù)。這應從兩個方面入手：一是控制技術(shù)，主要是提高燃油的燃燒率，安裝防污染處理設備和采取開發(fā)新型發(fā)動機；二是行政管理手段，采取報廢更新，淘汰舊車，開發(fā)新型的汽車（即無污染物排放的機動車），從控制燃料使用標準入手。

２．１汽車燃油的改用

⑴ 采用無鉛汽油，以代替有鉛汽油，可減少汽油尾氣毒性物質(zhì)的排放量。

首先應抓汽車油的改用。以無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、碳氫化合物均會減少。目前，我國為了減少汽車尾氣排放量，改善城區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量，國家規(guī)定從１９９９年７月１日起在全國范圍內(nèi)根本上使用含鉛汽油。２０００年７月１日起，市場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攝氏度時就開始揮發(fā)，而揮發(fā)出的鉛粉末，以蒸氣及煙的動工存在空氣中。但鉛的污染程度與交通密度（每小時通過的車輛數(shù)）以及汽油中鉛的含量有密切關(guān)系。

雖然我國城市的交通密度比發(fā)達國家的密度低，但有鉛汽油燃燒帶來的鉛的污染程度不可忽視。因鉛是一種蓄積毒物，它通過人的呼吸、飲水、食物等途徑進入人體。對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。

⑵ 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。當甲醇占比例３０％～４０％，汽車尾氣排出的污染物可基本上消除。

⑶ 選用恰　當?shù)臐櫥砑觿瓩C械摩擦改進劑。

在機油中添加一定量（比例為３％－５％）石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯粉末等固體添加劑，加入到引擎的機油箱中，可節(jié)約發(fā)動機燃油５％左右。此外，采用上述固體潤滑劑可使汽車發(fā)動機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和碳氫含量隨之下降，可減輕對大氣環(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)動機工作時排放的硫化物、碳氫化合物、一氧化碳和煙塵。故譽作綠色燃料。

⑸ 采用多種燃料作為汽車燃料來源。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展和計算機的廣泛應用，確保環(huán)境保護法規(guī)的實施和節(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)揮更好性能。采用計算機控制點火系統(tǒng)，以便對發(fā)動機的不同工況作出快速反應，可取得更好的燃料經(jīng)濟性和發(fā)動機動力性能，可減少尾氣對大氣的污染。

⑹ 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，是一項有利于保護環(huán)境和資源的新課題。

如果按照１ ∶ ９的乙醇汽油配比，用２０萬噸乙醇，可配出約２００萬噸的乙醇汽油，２００萬噸的乙醇只消耗糧食７０萬噸。因此，發(fā)展、開發(fā)使用專用乙醇汽油可解決儲存糧食的轉(zhuǎn)化問題，又可以在一定的程度上代替汽油，緩解我國原油供應的緊張狀況。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，碳氫化合物降低１３．４％。此計劃推廣使用，將對改善城市大氣污染，保障人民健康起到重要作用。

２．２汽車發(fā)動機內(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)動機工作的高溫度（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、燃燒時間），可使燃料燃燒完全，從而可減少ＣＯ、ＨＣ和煤煙。

⑶調(diào)整噴油泵的供油量，可降低發(fā)動機的功率，使霧化的燃料有足夠的氧氣進行完全燃燒，從而也可以減少ＣＯ、ＣＨ和煤煙的生成。

２．３發(fā)動機外部尾氣凈化措施

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

⑴采用催化劑：將ＣＯ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。催化反應器設置在排氣系統(tǒng)中排氣歧管與消音器之間。

⑵水洗：通過水箱，使汽車尾氣中的碳煙粒子經(jīng)過水洗和過濾及蒸氣的淋浴，可支隊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)動機內(nèi)部凈化處理措施

⑴正曲軸箱通氣系統(tǒng)的設計：把從汽缸竄入曲軸箱的氣體（主要是未燃氣體）再循環(huán)進入進氣歧管，使其再次燃燒，改變了過去將其直接排入大氣所造成的污染。

⑵排氣再循環(huán)設計：發(fā)動機排氣口用控制閥與進氣歧管相連接，使排出的氣體經(jīng)過再次循環(huán)，以降低氮氧化物的排放量。

⑶蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)的設計：將化油器浮子室中的汽油蒸發(fā)汽引入進氣系統(tǒng)，而將油箱中的蒸發(fā)汽引入儲存系統(tǒng)，可大大減少污染物的排放。

２．５加強行政管理，減少和消除汽車尾氣對大氣環(huán)境的污染

⑴淘汰舊車，采取報廢迎新。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車、太陽能汽車、電動汽車、復式汽車、液化氣汽車、甲醇汽車等。它們是低公害、前途更好的新型汽車。同時，目前也還可改裝汽車發(fā)動機的汽車為柴油發(fā)動機汽車。雖然柴油發(fā)動機燃料費用高，但ＣＯ生成量少。如果對ＮＯ ｘ 、粉塵排放量作相對的限制的話，那么柴油發(fā)動機汽車也是未來優(yōu)選汽車。

⑵嚴格執(zhí)行國家質(zhì)量技術(shù)標準，控制燃油標準。

按國家規(guī)定，不合質(zhì)量的燃油不能使用，市場上不準出售低劣的燃油。然而汽車不準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這一政策了解不足，含鉛的７０號和不含鉛的９０號及９０號以上汽油，每噸差價比較大，加之無有效措施和得力宣傳。另外，個別城市周邊的地區(qū)又沒有實行含鉛汽油的禁令。市場調(diào)查結(jié)果顯示含鉛汽油庫存數(shù)量還比較大，加之，車輛運輸?shù)牧鲃有?，故使得禁令難以實施。因此，對“禁令‘的宣傳力度和推行力度應大大加強，才能保證大氣環(huán)境的潔凈。

３　結(jié)　　語

為了保護自然環(huán)境和國家資源，防止汽車尾氣對大氣環(huán)境的污染而引起公害，保障人民生命安全與健康。國家特制定了環(huán)境質(zhì)量標準，污染物排放標準、污染物控制標準等等。筆者認為：為了保證上述法規(guī)的實施，還可以從下面幾個方面入手。

⑴實行車輛分流行駛：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間又比較集中，故會引起該地區(qū)域在某一時間內(nèi)，大氣污染的程度會急劇增加，造成危害人類的健康。這時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)量標準的執(zhí)行。

⑵一開辟地鐵，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，同時可解決乘車難問題以及減少大氣環(huán)境污染。

⑶今后現(xiàn)代化的城鎮(zhèn)建設，還應考慮自身的循環(huán)、多功能的結(jié)構(gòu)形式。合理設計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)的風能、太陽能、循環(huán)水等的高效利用也能使人們在很大程度上擺脫污染和不可再生資源的浪費。

⑷加強和提高人們對保護環(huán)境的意識－從自已做起，從家庭做起。

上述汽車尾氣的排放是大氣環(huán)境污染的一個重要組成部分。但是，個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。

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