第1章环境污染与内燃机排放污染物

学时分配
章节
教学内容
学时
1 环境污染与内燃机排放污染物
2
2 内燃机排放污染物的生成机理与影响因素
4
3 汽油机机内净化技术
4
4 汽油机后处理净化技术
4
5 柴油机机内净化技术
4
6 柴油机后处理净化技术
4
7 排放污染物的测试技术
4
8 汽车排放法规及测试规范
3
9 车用低排放燃料及新型动力系统
3
合计
32
第1章环境污染与内燃机排放污染物
4
mg/m3
10
10
日最大 8小时平均
100
160
4
臭氧（O3）
1 小时平均
160
200
5
颗粒物 （粒径小于等于 10 μm）
年平均 24 小时平均
40
70
μg/m3
50
150
6
颗粒物 （粒径小于等于 2.5 μm）
Leabharlann Baidu
年平均 24 小时平均
15 35
35 75
第1章环境污染与内燃机排放污染物
环境空气污染物其他项目浓度限值
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø 冰岛火山喷发
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø 人为污染源按人们的社会活动功能可分为生 活污染源、工业污染源、交通污染源等。其中交 通运输业是最主要的污染源之一，汽车、火车、 轮船、飞机等交通工具都需要燃烧燃料，排放废 物，对大气造成污染，其中以汽车为甚。
Ø 汽车成为主要的运输和代步工具后，在提高 社会生产效率，改善人们生活质量的同时，也消 耗了大量的能源，排放的尾气也成了主要的交通 污染源。与固定污染源相比，汽车尾气排放的高 度与人群呼吸带相同，排出的污染物长时间在城 市的街道、楼群中滞留，对人们健康的危害最直 接。可以说，汽车是一个流动的污染源。
污染指数
污染物浓度（mg/m3）
API
SO2
NO2
PM10
CO
O3
日均值
日均值 日均值 小时均值 小时均值
50
0.050
0.080
0.050
5
0.120
100
0.150
0.120
0.150
10
0.200
200
0.800
0.280
0.350
60
0.400
300
1.600
0.565
0.420
90
0.800
Ø ③全球性污染——污染范围在数千km2以上的大 气环境问题，如温室气体排放引起的全球气候变 化，以及空调制冷剂和有机溶剂在使用中排放的 氯氟烃（CFCS）对地球平流层臭氧的破坏等。
第1章环境污染与内燃机排放污染物
大
气
污 染
源
分 类
按
大
气
污
染
①人为污染源 ②天然污染源
①生活污染源 ②工业污染源 ③交通污染源
第1章环境污染与内燃机 排放污染物
2020/11/25
第1章环境污染与内燃机排放污染物
教材
《内燃机排放与控制》 张翠平 王铁 机械工业出版
社•主要参考 书
《汽车排放及控制技术 》第2版 龚金科 人民交通出版社
第1章环境污染与内燃机排放污染物
课程目的
Ø 汽车排放污染与控制技术课程是车辆工程专 业一门重要的专业课程，其教学目的是：通过本 课程的学习，要求学生掌握汽车发动机三种有害 气体排放物即一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮 氧化合物NOx及光化学烟雾和微粒的生成机理和 影响因素，掌握发动机有害排放物控制的基本理 论与方法、净化技术和发展趋势，主要包括汽油 机和柴油机的机内净化技术、后处理净化技术， 掌握气体污染物的测量原理和方法以及微粒的测 量和分析。
4
（BaP 24 小时 0.002 0.002
）
平均
5
5
第1章环境污染与内燃机排放污染物
2011年12月，位 于北京的美国驻华大使 馆监测到高达 522ug/m3的PM2.5瞬 时浓度，对应的空气质 量指数已经超过上限值 。这也是继2010年11 月21日后，美使馆监 测到的PM2.5瞬时浓度 的第二次“爆表”。
严重，对人体健康的影响也越明显。
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Ø 空气质量指数（Air Quality Index，简 称AQI）是定量描述空气质量状况的无量纲 指数。针对单项污染物的还规定了空气质 量分指数（Individual Air Quality Index， 简称IAQI）。利用空气质量指数可以直观 地评价大气环境质量状况并指导空气污染 的控制和管理。
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø 2012年上半年出台规定，将用空气质量指数（AQI）替代原 有的空气污染指数（API）。AQI共分六级，从一级优，二 级良，三级轻度污染，直至五级重度污染，六级严重污染。
Ø AQI与原来发布的空气污染指数（API）有着很大的区别。 AQI分级计算参考的标准是新的环境空气质量标准（ GB3095-2012），参与评价的污染物为SO2、NO2、PM10 、PM2.5、O3、CO等六项；而API分级计算参考的标准是 老的环境空气质量标准（GB3095-1996），评价的污染物 仅为SO2、NO2和PM10等三项，且AQI采用分级限制标准 更严。因此AQI较API监测的污染物指标更多，其评价结果 更加客观。
第1章 环境污染与内燃机排放污染物
1.1 环境污染与保护 1.2 环境空气质量标准 1.3 大气污染与汽车 1.4 汽车发动机排放污染物及其危害 1.5 污染物的评定指标
第1章环境污染与内燃机排放污染物
1.1 环境污染与保护
Ø 目前全球环境问题表现为森林植物破坏、水 土严重流失、土地沙漠化扩大、生物多样性减 少、大气污染日益严重、温室效应加剧、大气 臭氧层破坏、酸雨蔓延、能源危机、水污染加 剧、各种自然灾害频繁发生等等。总之，生态 平衡遭破坏，环境严重恶化，将严重危害人体 健康，发展下去最终将使自然界失去供养人类 生存的能力。
Ø GB 3095-2012分期实施 的时间要求为：
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø GB3095-1996污染物项目包括二氧化硫SO2、总悬浮物颗粒 TSP、可吸入颗粒物PM10、氮氧化物NOx、碳氧化物等，
Ø 总悬浮颗粒物(Total Suspended Particicular，TSP)：指能 悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100μm的颗粒物。
400
2.100
0.750
0.500
120
1.000
500
2.620
0.940
0.600
150
1.200
第1章环境污染与内燃机排放污染物
空气污染指数划分为0~50、51~100、101~150、151~200、201~250、251~300 和大于300七档，对应于空气质量的七个级别，指数越大，级别越高，说明污染越
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø 天然污染源是指自然界向大气排放污染物 的地点或地区，如排放灰尘、二氧化硫、 硫化氢等污染物的活火山、自然逸出的瓦 斯气、土壤和岩石的风化，以及发生森林 火灾、地震等发生自然灾害的地方.
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø 2010年4月22日晚，冰岛埃亚菲亚德拉火山喷发出的黑烟
序
染物项 平均时间 浓度限值
单
号
目
一级 二级
位
总悬浮颗 年平均 80
1
粒物
（TSP）
24 小时 平均
120
年平均 50
氮氧化物 24 小时 100
2
（NOx
平均
） 1 小时平 250
均
年平均 0.5 3 铅（Pb）
季平均 1
200 300
50 100
250
μg/m
3
0.5 1
苯并[a]芘 年平均 0.001 0.001
第1章环境污染与内燃机排放污染物
《1.中2 华人环民境共和空国气环质境保量护标法准》和《中华人民
共和国大气污染防治法》制定了 《环境空气质量标准》（GB3095-1996）
我国评价空气质量好坏的科学依据
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø 2012年根据经济社会发 展状况和环境保护要求，对 该标准进行了适时修订，环 境空气质量标准（GB 30952012）规定了环境空气功能 区分类、标准分级、污染物 项目、平均时间及浓度限值 、监测方法、数据统计的有 效性规定及实施与监督等内 容。
第1章环境污染与内燃机排放污染物
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø 1955年格杉矶又出现“光化学烟雾事件 ”，由于汽车排气造成大气中臭氧严重超标 ，使烟雾的浓度高达0.65ppm。造成大批森 林枯黄死亡，成千上万人得红眼病，呼吸系 统疾病迅速上升，65岁以上老人几天内死亡 400多人。
Ø 这些典型的大气污染事件表明，大气污染 与人类对能源的利用有着密切的关系。
环境空气污染物基本项目浓度限值
序 号
污染物项目
平均时间
浓度限值
一级
二级
单位
年平均
20
60
1
二氧化硫（SO2）
24 小时平均 1 小时平均
年平均
50
150
150
500
μg/m3
40
40
2
二氧化氮（NO2）
24 小时平均 1 小时平均
80
80
200
200
3
一氧化碳（CO）
24 小时平均 1 小时平均
4
第1章环境污染与内燃机排放污染物
第1章环境污染与内燃机排放污染物
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø 1952年12月伦敦上空受强冷空气控制 ，形成逆温层。大雾弥漫，连续四天烟雾 笼罩，二氧化琉（SO2）浓度高达 3.5mg/m3，颗粒物质高达4.5mg/m3。成千 上万市民胸部憋闷，咳嗽呕吐，心血管、 呼吸系统疾病迅速上升，4天内死亡4000 多人，造成震惊世界的“伦敦烟雾事件” 。
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø 了解燃料性质对排放的影响，了解车用 汽油机污染物排放法规和车用柴油机排气 烟度及可见污染物排放法规，了解欧美等 国家的排放法规及其最新发展。在学完本 课程之后，应具备分析和设计发动机排放 控制技术的能力，能开展发动机排放污染 及控制技术方面的研发工作。
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø 可吸入颗粒物(Particular matter less than10μm，PM10)：指 悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤10μm的颗粒物。
Ø 氮氧化物(以NOX计)：指空气中主要以一氧化氮和二氧化氮 形式存在的氮的氧化物。
Ø 铅(Pb)：指存在于总悬浮颗粒物中的铅及其化合物。 Ø 苯并(a)芘(B[a]P)：指存在于可吸入颗粒物中的苯并[a]芘。 Ø 氟化物(以F计)：以气态及颗粒态形式存在的无机氟化物。
第1章环境污染与内燃机排放污染物
大
气
污 染
按
分 类
污 染
区
域
分
类
•
大 ①局部污染 气 ②区域性污染 污 染 ③全球性污染
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø ①局部污染——出现在一个城市或更小区域范围 的空气污染，如北京、广州、兰州等城市的空气 污染，其距离尺度一般小于100km2。
Ø ②区域性污染——范围在500km2以上的地区出现 的空气污染，以及这些污染物的跨国输送，最典 型的是酸雨问题，如北美、欧洲、中国西南三大 酸雨区。
Ø 因此环境问题己成为国际性热点问题，引起 人们的严重关注。
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø 在诸多的环境问题中，大气污染是一个十分 严重的问题。世界上许多城市都曾出现过很严重 的空气污染事件。
Ø 1943年，美国洛杉矶市发生了世界上最早的 光化学烟雾事件，此后，在北美、日本、澳大利 亚和欧洲部分地区也先后出现这种烟雾。经过反 复的调查研究，直到1958年才发现，这一事件是 由于洛杉矶市拥有的250万辆汽车排气污染造成 的，这些汽车每天消耗约1600 t汽油，向大气排 放1000多吨碳氢化合物和400多吨氮氧化物，这 些气体受阳光作用，酿成了危害人类的光化学烟 雾事件。
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø GB 3095-2012将环境空气功能区分为二类： Ø 一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊
保护的区域； Ø 二类区为居住区、商业交通居民混合区、文化区、
工业区和农村地区。 Ø 一类区适用一级浓度限值，二类区适用二级浓度限
值。
第1章环境污染与内燃机排放污染物
第1章环境污染与内燃机排放污染物
第1章环境污染与内燃机排放污染物
第1章环境污染与内燃机排放污染物
第1章环境污染与内燃机排放污染物
•空气污染指数的定义及分级限值
API（Air Pollution Index的英文缩写）是空气污染指数， 我国城市空气质量日报API分级标准如表1：
表1 空气污染指数对应的污染物浓度限值
第1章环境污染与内燃机排放污染物
Ø GB 3095-2012修订的主要内容有： Ø ——调整了环境空气功能区分类，将三类区并入二类区； Ø ——增设了细颗粒物PM2.5（粒径小于等于2.5μm）浓度限
值和臭氧O38小时平均浓度限值； Ø ——调整了可吸入颗粒物PM10（粒径小于等于10μm）、
二氧化氮、铅和苯并[a]芘等的浓度限值； Ø ——调整了数据统计的有效性规定。