汽车尾气污染及其控制技术_耿永生

收稿日期:2010-07-22

汽车尾气污染及其控制技术

耿永生

(高碑店市环境保护局,河北高碑店050000)

摘 要:概述了汽车尾气的危害和污染现状,综述了汽车尾气的控制技术及处理新技术,介绍了汽车将适应的排放标准要求。

关键词:汽车尾气;危害;控制技术

中图分类号:X51 文献标识码:A 文章编号:1673-9655(2010)06-0062-08 在现代文明的今天,汽车已经成为人类不可缺少的交通运输工具。自从1886年第一辆汽车诞生以来,它给人们的生活和工作带来了极大的便利,并逐渐发展成为近现代物质文明的支柱之一,车与人类的生活越来越分不开。但是,在汽车产业高速发展、汽车产量和保有量不断增加的同时,汽车也带来了大气污染:汽车尾气危害人体的健康,腐蚀城市建筑,破坏城市景观,对人类生存环境造成了严重影响。

伴随汽车工业的快速发展,我国机动车保有量也日益增加,汽车尾气排放已渐渐成为空气的主要污染源。特别是经济发达、人口集中、高楼密集、空气流动性差的大中城市,近年来已经遭受或正在遭受着汽车尾气污染。如果不加以控制,必将会使人居环境严重恶化,对人身心健康构成极大威胁。1 汽车尾气概述

1 1 汽车排放污染物及其危害

尾气污染主要是指柴油、汽油等机动车燃料因含有添加剂和杂质,在不完全燃烧时,所排出的一

些有害物质对环境及人体的污染和破坏[3]

。汽车发动机排放的尾气中有一部分毒性物质在燃料不完全燃烧或燃气温度较低时产生较多。尤其是在次序起动、喷油器喷雾不良、超负荷工作运行时,燃油不能很好地与氧化合燃烧。另一部分有毒物质,是由于燃烧室内的高温、高压而形成的。

汽车排放的尾气中含有上千种化学物质,除空气中的氮、氧和水蒸汽为无害成份外,其余均为有害成份。这些有害物质可分为气体和颗粒物两大类。

气体包括:一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合

物、碳氢化合物、硫氧化合物、挥发性有机物和臭氧等。

颗粒物包括:碳黑、焦油和重金属等。1 1 1一氧化碳

汽车发动机若进气不足或燃油喷射时间过长,使得气缸内燃油不能完全燃烧,则汽车尾气中将产生C O 。CO 与血液中的血红蛋白结合的速度比O 2快250倍。C O 经呼吸道进入血液循环,与血红蛋白亲合后生成碳氧血红蛋白,从而削弱血液向各组织输送氧的功能,导致人体缺氧,危害中枢神经系统,造成人的感觉、反应、理解、记忆力等机能障

碍,引起头晕、头痛、呕吐等中毒症状[1]

。重者危害血液循环系统,导致生命危险。即使是微量吸入C O,也可能给人造成可怕的缺氧性伤害。交通高峰时段常常出现CO 的污染峰值,汽车内浓度有时比车外更高。

1 1

2 氮氧化合物

氮氧化合物主要是指一氧化氮和二氧化氮,它是发动机大负荷工作时,在燃烧室高温富氧的环境中产生的一种褐色且有臭味的气体。氮氧化合物吸入肺部后能形成亚硝酸和硝酸,对肺组织产生强烈的刺激和伤害,以致引起肺部病变。当空气中氮氧化合物含量达10~20ppm 时,可刺激鼻粘膜、咽喂、气管、眼角膜等,引起呼吸道干涩不适,流泪及红眼病等病症;当氮氧化合物超过500pp m 时,

几分钟内就可使人出现肺气肿而死亡[1]

。在二氧化氮浓度为9 4m g /m 3

的空气中暴露10m i n ,即可造成人的呼吸系统功能失调。此外,氮氧化物还会导致酸雨和光化学烟雾污染,在水系中的沉降会造成富营养化。

1 1 3 碳氢化合物

是不完全燃烧的排放物,包括未燃和未完全燃

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烧的燃油和机油蒸汽,气态时是VOC s,固态则为颗粒物。单独的碳氢化合物只有在浓度相当高的情况下,才对人体产生伤害,一般影响不大。但碳氢化合物和氮氧化合物在阳光紫外线照射下发生化学反应,形成光化学烟雾。当光化学烟雾中的化学氧化剂超过一定浓度时,即对人体产生较强刺激性,人体吸入后可明显感觉到呼吸系统不适,引起急性喘息症[1]。

1 1 4 硫氧化合物

主要是指SO2,它是形成酸雨的主要成分,严重污染河流、湖泊等水系,殃及野生动植物的生存安全,破坏生态系统的自然酸碱平衡,并严重腐蚀建筑物。对人类会造成气管壁绷紧,使呼吸道疾病加重,患有心肺疾病和哮喘病的人尤其敏感。汽车尾气中SO2主要来源于柴油车的排放。

1 1 5 挥发性有机物

包括多环芳烃(PAH)、苯系物、烯烃等,是光化学烟雾形成的前体物。苯已被证明是致癌物质,WHO认为即使微量的苯,对人体健康也是有害的。除尾气排放外,汽车燃油箱和加油过程中也会排放挥发性有机物。

1 1 6 臭氧

光化学烟雾主要的生成物是臭氧,具有强氧化性,可使空气能见度降低,橡胶制品开裂损坏,植物受害。臭氧刺激呼吸系统的黏膜,导致咳嗽、呼吸困难,削弱肺功能,对室外锻炼的人特别有害。臭氧还引起一些常见症状,如头疼、眼鼻喉刺痒、深呼吸时胸部不适等。臭氧会增加人对过敏源如花粉的敏感性,也降低人体对细菌和病毒的抵抗力,如易引起感冒、肺炎等[4]。

1 1 7 铅

铅是有毒的重金属元素,为了改善燃油的抗爆性,人们在汽油中添加含铅物质四乙基铅或甲基铅,导致汽车尾气排放时产生含铅化合物。城市大气中的铅60%以上来自汽车含铅汽油的燃烧。铅化合物以颗粒状排入大气中,是污染大气的有害物质。人体长期吸入含铅颗粒浓度较高的空气后,铅会逐渐在体内积累。当达到一定程度时,铅阻碍血液中红血球的生长,致使人体正常造血功能降低,血液、心肺器官等发生病变。而铅对脑细胞和中枢神经的损害更是不可逆转的,铅侵入人体大脑时会引起头疼、精神恍惚,严重时甚至会出现昏迷、惊厥等铅中毒症状。由于铅尘比重大,通常积聚在1m左右高度的空气中,因此对儿童的威胁最大,直接影响儿童的智力发育。

1 1 8 炭烟微粒

是指柴油发动机燃烧不完全所排出的黑色烟雾状的炭烟颗粒。炭烟微粒能影响大气、道路的能见度,并含有少量带有特殊臭味的乙醛,吸入后使人感到恶心和头晕。微粒表面吸附的可溶性有机物对人的呼吸道也有较大伤害。固体悬浮颗粒的成分很复杂,并具有较强的吸附能力,可以吸附各种金属粉尘、强致癌物苯并芘和病原微生物等。固体悬浮颗粒随呼吸进入人体肺部,以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道的不同部位,引起呼吸系统疾病。当悬浮颗粒积累到临界浓度时,便会激发形成恶性肿瘤。此外,悬浮颗粒物还能直接接触皮肤和眼睛,阻塞皮肤的毛囊和汗腺,引起皮肤炎和眼结膜炎,甚至造成角膜损伤。

1 2 汽车尾气污染现状

目前,全世界的汽车保有量已超过6亿辆,预计到2010年,全球汽车数量将增到10亿辆。2007年上半年中国机动车保有量达1 5亿辆,并以每天上万辆的速度递增。

北京大学环境科学与工程学院教授朱彤研究发现,城市道路中心85%的一氧化碳、75%的二氧化氮和50%的碳氢化合物都来自机动车尾气,而它们正是城市大气污染的罪魁祸首。北京的机动车保有量目前已达到310万辆,每天还在以1000辆至1200辆的速度增长,汽车尾气排放给北京的环境带来很大压力。广州市空气污染来源中机动车尾气占22%,工业污染源占20 4%,建筑工地扬尘占19 2%,汽车尾气被市民评为 最不可忍受的污染物 。位列我国第一批环保模范城市的深圳市,大气污染中机动车尾气污染已占70%,每年排放的各种有害物质达20多万,t并且还在以每年超20%的速度上升[3]。研究表明,汽车尾气的排放主要在0 3~2m,正好是人体的呼吸范围,对人体健康损害非常严重,而一辆轿车一年排出的有害废气是自身重量的3倍。

不久前联合国专业机构发布的一份亚洲城市空气污染报告指出: 汽车加剧亚洲城市空气污染,每年导致约60万人死亡 。这一触目惊心的数字已引起世界各国的共同关注。据法国一份题为 城市大气污染带来的健康冲击 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

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