汽车尾气污染的危害及防治对策探讨

第 18 卷 　第 3 期 茂名学院学报 Vol. 18 　No. 3 2008 年 6 月 JOURNAL OF MAOMING UNIVERSITY Jun. 2008 汽车尾气污染的危害及防治对策探讨 Ξ 蔡 　健1 , 冯春艳2 (1 茂名市环境科学研究所 ,广东 茂名 525000 ;2 茂名市环境监测站 ,广东 茂名 525000) 摘要 :汽车作为现代化交通工具 ,给人们的生产与生活带来了极大方便 ,可是它的尾气排放物却给大气环境造成了严重污 染。通过对汽车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、烟尘微粒 (铅微粒和黑烟等) 等有害成份及其危害机理进行分 析 ,探讨了治理汽车尾气污染的存在问 ,提出了汽车尾气污染防治的若干对策。 关键词 :汽车尾气污染 ;有害成份 ;危害机理 ;存在问题 ;防治对策 中图分类号 :X51 文献标识码 :A 文章编号 :1671 - 6590 (2008) 03 - 0040 - 04 汽车作为现代化交通工具 ,给人们的生产与生活带来了极大方便 ,可是它的尾气排放却给大气环境造 成严重污染。据法国一份题为《城市大气污染带来的健康冲击》[1 ] 的报告指出 :在法国 ,每年有 9000 多人 被大气污染夺取生命 ,其中汽车尾气是各种污染源中的“第一杀手”。有关专家经过 8 个月的调查后发现 , 在法国 30 岁以上的人群中 ,有 6 %到 ll %的肺癌死亡病例是由排放到大气中的污染颗粒造成的 ;另外还有 7 %左右因心脏和呼吸系统疾病死亡的案例与城市污染直接相关。 在我国大中型城市 ,特别是在北京、上海、广州等地 ,汽车尾气排放己成为主要的大气污染源。在北京 市大气污染物排放总量中 ,平均有 83 %的一氧化碳 ,74 %的碳氢化合物以及 41 %的氮氧化物是由汽车尾 气排放形成的。不争的事实表明 :在我国许多大城市机动车尾气污染已逐渐上升为主要的大气污染 ,大气 污染从过去的煤烟型污染 (二氧化硫)转变为煤烟型污染和机动车尾气污染 (一氧化碳、氮氧化物) 并重的 格局。 走可持续发展道路是中国发展经济的必然选择 ,在发展经济的同时 ,必须加强环境保护。为了改善汽 车尾气污染日益严重的现状 ,一些城市政府会同有关部门 ,制定了相应的法规。如北京市和广州市政府分 别颁布《关于采取紧急措施控制北京大气污染的通知》、《广州机动车排气污染防治规定》等。这些地方性 法规的目的是控制机动车尾气对大气环境的污染 ,还给广大市民一个洁净的大气生活空间。 1 　汽车尾气中的有害成份及危害机理 汽车排放的尾气 ,除二氧化碳、水蒸汽为无害成份外 ,其余如一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、烟尘微 粒 (铅微粒和黑烟等)等均为有害成份[2 ] 。在燃料燃烧不完全或燃气温度较低时 ,燃油均不能与氧气很好 地化合燃烧 ,必定会生成大量的一氧化碳、碳氢化合物和烟尘微粒 ,尤其是在次序起动、喷油器喷雾不良、 超负荷工作运行时更甚。 1. 1 　汽车尾气排放的有害气体 一氧化碳是一种无色、无味、有毒的气体 ,它不易与其它物质发生反应而成为大气成份中比较稳定的 组成部分 ,能在大气中停留 2～3 年。当人们过多吸入的一氧化碳 ,可与血液中的血红素结合 ,形成碳氧血 红蛋白 ,阻碍血液吸收氧气和输送氧气 ,造成机体因缺氧而出现无力等中毒症状 ;特别是当碳氧血红蛋白 达到 70 %时 ,可导致中毒窒息死亡。因此一氧化碳被称为汽车尾气排放的第一公害。Ξ 收稿日期 :2008 - 04 - 18 ;修回日期 :2008 - 05 - 13 作者简介 :蔡健 (1973 —) ,男 ,广东茂名人 ,本科 ,工程师 ,从事环境科学研究。 碳氢化合物含有苯等芳香烃类成份的强致癌物质。飘浮在空气中的碳氢化合物 ,在太阳光紫外线作 用下 ,会发生光化反应产生浅蓝色烟雾 (成份是臭氧、醛和过氧已酰基硝酸等一系列氧化剂) ,刺激人们的 喉、眼、鼻等粘膜 ,并具有致癌作用。它不仅危害人与动物 ,而且使生态环境遭到破坏 ,严重影响农作物的 生长 ,迫使农业减产。光化学烟雾事件曾发生于美国洛杉矶和日本东京 ,故通常认为碳氢化合物是汽车尾 气排放的第二公害。 氮氧化合物是一氧化氮及二氧化氮等的总称。其中 ,一氧化氮与血液中的血红素的结合能力比一氧 化碳还强 ,使血液的输氧能力下降 ,导致缺氧现象的出现 ,容易使人们中毒而死亡 ;二氧化氮是一种褐色有 毒气体 ,有特殊刺激臭味 ,损害人的眼睛和肺部。氮氧化合物是产生酸雨和引起气候变化、产生烟雾的主 要原因。 1. 2 　汽车尾气排放的烟尘微粒 汽车尾气排放的烟尘微粒 ,一般是由直径为 0. 1～40 微米的多孔性炭粒构成。在它表面能粘附有二 氧化硫及苯并芘等有毒物质 ,具有臭味 ,对人们呼吸道极为有害 (颗粒度较大的炭粒能迅速沉淀 ,不易从肺 部排出) ,可导致呼吸系统疾病甚至引发肺癌。 铅在废气中呈微粒状态 ,随风扩散。铅进入人体后 ,主要分布于内脏中 ,以肝、肾中的浓度最高。几周 后 ,铅由以上组织转移到骨骼 ,以不溶性磷酸铅形式沉积下来 ,人体内约 90 %～95 %的铅积存于骨骼中。 骨中的铅一般较稳定 ,当食物中缺钙或有感染、外伤、饮酒、服用酸碱类药物而破坏了酸碱平衡时 ,铅便由 骨中转移到血液 ,引起铅中毒的症状。铅中毒的症状表现很广泛 ,如头晕、头痛、记忆力减退、恶心、贫血、 周围神经炎等 ,重症中毒者有明显的肝脏损害 ,会出现黄疸、肝脏肿大、肝功能异常等症状。 综上所述 ,汽车尾气排出的污染物 ,给人类赖以生存的大气环境带来了严重的污染。特别在交通干线 等人口密集区 ,其排气接近人体呼吸带 ,给人体健康造成了严重的危害。 2 　汽车尾气污染防治存在问题 目前 ,广东的机动车保有量逾 1 300 万辆 ,每年排放 170 多万吨尾气 ,排放总量每年递增速度达 l0 %。 根据最新公布的广东省环境质量状况显示 ,个别城市甚至出现光化学烟雾污染现象。专家分析指出 ,导致 空气质量状况下降 ,除了广东火电生产剧增、降雨量减少等原因外 ,最主要的原因之一是汽车尾气污染严 重。以上资料说明 :即使在科技较为发达的 21 世纪的今天 ,在较发达的沿海地区的汽车尾气污染问题也 变得越来越突出。 尽管各有关部门已认识到汽车尾气污染的严重性 ,并相应制订了一些法律法规 ,但由于汽车尾气的治 理的科技落后 ,相应的尾气净化工作成效较差 ,行政管理手段不足 ,不能对汽车尾气污染予以严格的控制。 自 20 世纪 80 年代以来 ,我国机动车尾气的治理过程经历了三起三落 ,目前迎来了第四次大规模治理的热 潮。造成我国机动车尾气的治理经过了几起几落的主要原因有以下几点 : (1)机动车尾气治理认识的不一致。在机动车污染治理的道路上 ,有许多人认为应进行机内净化 ,而 另一部份人认为机外净化即可 ,这样造成了净化技术研究的取向举步不定。 (2)技术研究投资不力。我国在机动车污染治理的技术研究和技术转化上一直投资不大 ,这限制了我 国污染技术研究水平和进度。 (3)对机动车尾气的危害认识不足。普通公民和司机在这方面的意识不强 ,在一定程度上影响了尾气 治理效果的实现。 (4)我国机动车保有量每年以 13 %左右速度递增 ,增长速度远远高于世界平均水平 ,但是道路面积的 增长速度并不理想。城市的道路而积率严重低于发达国家 ,加上路况不好 ,市民交通意识薄弱 ,机动车道 路运行过程中加、减、怠速频繁 ,致使排放尾气增加。 3 　汽车尾气污染防治对策 通过对以上治理汽车尾气污染存在问题的分析 ,结合我国对机动车管理的实际情况 ,主要从以下四大 14第 3 期 　　　　　　　　　　蔡 　健等 :汽车尾气污染的危害及防治对策探讨 方面来探讨汽车尾气污染防治对策。 3. 1 　汽车燃油的改用 1) 推广使用乙醇汽油。乙醇俗称酒精 ,是以玉米、小麦、薯类、糖蜜等为原料 ,经发酵、蒸馏而制成的。 将乙醇进一步脱水再加上适量变性剂后形成变性燃料乙醇。所谓车用乙醇汽油 ,就是把变性燃料乙醇和 汽油以一定比例混配形成的一种新型汽车燃料。这项技术在国外已十分成熟 ,巴西、美国大面积推广使用 变性燃料乙醇已有 20 年以上的时间 ,欧共体也自 90 年代初也开始生产使用车用乙醇汽油。最近 ,国家发 改委等 8 部委联合出台了大力推广乙醇汽油的决定 ,由原来的 5 省市变为 9 个省市推广试点。根据有关 专家指出 ,开发乙醇代替汽油 ,既可节约能源 ,缓解车用燃油的压力 ,又可消化陈粮 ,使汽车排出的有害汽 体减少 ,是一项有利于保护环境和资源的新课题。有关报告显示 ,与使用普通汽油相比 ,在高怠速情况下 , 使用乙醇汽油后一氧化碳排放平均降低 67 % ,低怠速下平均降低 59 %。碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化 碳等也都有不同程度的降低[3 ] 。此计划推广使用 ,将对改善城市大气污染 ,保障人民健康起到重要作用。 2) 采用甲醇汽油。甲醇汽油的组成是 :煤化工产品甲醇占 20 %～30 % ,煤燃油约占 30 % ,生产汽油过 程中的组份油占 40 %～50 % ,还有约 0. 5 %是添加剂[4 ] 。这样的原材料结构表明 ,每生产一吨甲醇汽油使 用石化汽油部分大约降低了 40 %～50 %。使用甲醇汽油能在较大程度上减少或者消除一氧化碳、氮氧化 物、碳氢化合物和铅尘的污染效果 ,缓解车用燃油的紧张状况。 3) 采用柴油。长期以来 ,除了军车、大型农用车辆和长途货车外 ,国内其他交通工具很难使用柴油机 作为动力 ,而这些大柴油卡车又给人留下了黑烟浓、噪声大的极差的印象。但随着科技的发展 ,对柴油机 “极差”的印象应彻底改变。国家环保总局科技司副司长罗毅认为 :与汽油机相比 ,现代柴油机具有高 效率、低油耗、寿命长、使用可靠等特点 ;技术先进的柴油车 ,能源消耗仅为汽油机的 45 %～60 % ,其二氧 化碳的排放量比汽油机低 30 %～35 % ,环境效益十分显著 ;并且在安全和舒适性能完全不亚于汽油车。 近年来 ,随着国际汽车和零部件制造商的进入 ,直喷式柴油机、先进的涡轮增压技术、共轨喷射技术以及柴 油机的尾气后处理技术的快速发展和成功应用 ,已经使柴油机能够达到欧洲 Ⅳ号排放标准 ,成为目前最清 洁的汽车动力之一。另一方面 ,国内柴油机行业也取得不小的进展 ,很多产品已能满足欧 Ⅱ排放要求。 4) 采用绿色燃料 ———“大豆柴油”。据美国的俄亥俄州某研究所用豆油与甲醇、烧碱混合 ,然后去除 其中的甘油 ,从而可获得“大豆柴油”。用“大豆柴油”,以 3∶7 的比例掺入到普通柴油中 ,可供柴油汽车之 用[5 ] 。它可大大减少发动机工作时排放的硫化物、碳氢化合物、一氧化碳和烟尘 ,故誉作绿色燃料。 5) 采用多种环保燃料作为汽车燃料来源。随着科学技术的发展、环境保护法规和节能措施的实施 , 在汽车中广泛使用新配方汽油、电力、压缩天然气体、太阳能以及生态燃料等环保燃料皆为可能。在这种 汽车上装上电脑 ,不断在行驶中调拨组合 ,以使汽车发挥最佳性能。采用计算机控制点火系统 ,以便对发 动机的不同工况作出快速反应 ,不仅可取得最佳燃料经济性和发动机动力性能 ,而且还可减少尾气对大气 的污染。 3. 2 　汽车发动机内部的改进 笔者认为 ,可以从以下方面对汽车发动机内部进行改进 : (1)减少喷油提前角 ,可降低发动机工作的最 高温度 (1500 ℃) ,使氮氧化物的生成量减少。(2)改善喷油器的质量 ,控制燃烧条件 (燃比、燃烧温度、燃烧 时间) ,可使燃料燃烧完全 ,从而可减少一氧化碳、碳氢化合物和煤烟。(3)调整喷油泵的供油量 ,可降低发 动机的功率 ,使雾化的燃料有足够的氧气进行完全燃烧 ,从而也可以减少一氧化碳、碳氢化合物和煤烟的 生成。(4)调整曲轴箱通气系统的 ,把从汽缸窜入曲轴箱的气体 (主要是未燃气体)再循环进入进气歧 管 ,使其再次燃烧 ,改变了过去将其直接排入大气所造成的污染。(5)调整蒸发排放控制系统的设计 ,将化 油器浮子室中的汽油蒸发汽引入进气系统 ,而将油箱中的蒸发汽引入储存系统 ,可减少污染物的排放。 3. 3 　发动机外部尾气净化措施 发动机外部尾气净化是指把汽车尾气由原有毒气体变成为无毒气体 ,再排放到大气中。从而可减少 对大气环境的污染。 1) 采用催化剂。将一氧化碳氧化成二氧化碳 ,碳氢化合物氧化成二氧化碳和水 ,氮氧化物被还原成 为氮气等。采用的催化剂有氧化锰 - 氧化铜或氧化铬 - 氧化镍 - 氧化铜等金属氧化物和铂金属等贵金 24 茂名学院学报 　　　　　　　　　　　　　　　　2008 年 属。它们都可以净化一氧化碳、碳氢化合物。催化反应器设置在排气系统中排气歧管与消音器之间。 2) 选用恰当的润滑添加剂一机械摩擦改进剂。在机油中添加一定量 (比例为 3 %一 5 %) 石墨、二硫 化钼、聚四氟乙烯粉末等固体添加剂 ,并将其加入到引擎的机油箱中 ,可节约发动机燃油 5 %左右。此外 , 采用上述固体润滑剂可使汽车发动机汽缸密封性能大大改善 ,汽缸压力增加 ,燃烧完全 ,从而使在尾气排 放中的一氧化碳和碳氢含量随之下降 ,可减轻对大气环境的污染。 3. 4 　加强行政管理 行政管理是减少和消除汽车尾气对大气环境的污染的至关重要的手段 ,没有严格的行政管理手段 ,则 一切皆为空谈。 1) 强化新车准入。全国在 2004 - 2006 年全面实施“欧 Ⅱ”标准 ,因此对不符合“欧 Ⅱ”标准的新车 采取“三不”措施 :不准出厂、不准销售和不准上牌。并从 2004 年开始逐年修订和更新“符合环保排放标准 车型目录”,会同工商、交警等部门控制高污染车型的销售及上牌过户。 2) 严格执行车辆强制报废制度。不能通过机动车安全性能和排气检测的车辆 ,应坚决执行“车 辆强制报废制度”。要知道不符合安全性能的车辆基本是尾气不达标车辆 ,这种车不但污染环境 ,并且随 时可能引发交通事故 ,造成巨大的人身安全和财产损失。但现实情况是这种车只要办个延期报废手续 ,便 可以继续上路行使 ,甚至无限期地行使下去。虽说强制报废车辆会触动一些人的利益 ,但绝对不能因小而 失大。 3) 实施机动车排污收费制度。根据“谁污染谁治理”的原则 ,机动车作为流动的污染源 ,也应对排放 所造成的环境影响负有责任。通过建立机动车排污收费制度 ,对超标车辆的车主处以罚款 ,并限期维修与 保养。对那引进经过多次维修和经过安装尾气净化装置仍不能达标排放的车辆予以强制淘汰。 4) 加强和提高公众的保护环境意识。防治大气污染 ,搞好环境保护是一项涉及面广综合性强的工 作 ,既为群众谋利益 ,又离不开广大群众的参与和支持 ,只有将各级领导、各级单位部门、广大人民群众以 及全社会动员起来充分认识保护环境的重要性 ,我们治理汽车尾气才能更主动 ,控制污染的各项措施才会 顺利实施 ,保护环境的社会舆论氛围才会形成。 [参考文献 ] [1 ] 马威哲. 城市大气污染带来的健康冲击[J ] . 厦门大学学报 (自然科学版) ,2003 ,21 (3) :351 - 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Thus , some relative countermeasures are proposed. Key words :automobile exhaust pollution ; harmful ingredients ; damage mechanism ; existing problem ; countermeasure 34第 3 期 　　　　　　　　　　蔡 　健等 :汽车尾气污染的危害及防治对策探讨