大气污染之汽车尾气污染介绍

汽油机HC的生成机理 （2）
• (1)不完全燃烧(氧化)。发动机运转时，若混合气过浓或过稀，或者废气被严
重稀释，或者点火系统发生故障，则火花塞可能不跳火，或者跳火后不能使 混合气着火，或者着火后又在传播过程中熄灭，致使混合气中部分燃料，甚 至全部燃料以未燃HC形式排出，使HC排放明显升高。
• (2)壁面淬熄效应。壁面淬熄效应是指温度较低的燃烧室壁面对火焰的迅速冷
此阶段中大部分H2S被 消耗掉，
• O+H2S=SO+H2 • SO+O2=SO2+O • O+H2S=OH+SH
此阶段中大部分H2S和O2被 消耗掉。
在较高温下，SO2的生成如 下：
CO2
• 二氧化碳是空气中常见的化合物，其分子
式为CO2 ，由两个氧原子与一个碳原子通 过共价键连接而成，常温下是一种无色无 味气体密度比空气略大，能溶于水，并生 成碳酸。固态二氧化碳俗称干冰。二氧化 碳被认为是造成温室效应的主要来源。
CO
• 一氧化碳由呼吸道进入人体的血液后，会
和血液里的红血蛋白Hb结合，形成碳氧血 红蛋白， (血红蛋白图)导致携氧能力下降 ，使人体出现反应，如听力会因为耳内的 耳蜗神经细胞缺氧而受损害等。吸入过量 的一氧化碳会使人发生气急、嘴唇发紫、 呼吸困难甚至死亡。一氧化碳(CO)是汽车 发动机排出有害成分中浓度最大的气体； 它引起的公害称为汽车尾气排放的第一大 公害。
四乙铅是作为抗爆剂加进汽油中的，一般汽油的含铅量在 0.08%~0.13%之间，四乙铅燃烧后生成氧化铅排出。 。 铅能抑制血红蛋白的合成代谢过程，还能直接作用于成熟 的红细胞。经由呼吸系统进入人体的铅粒，颗粒较大者能 吸附于呼吸道的粘液上，混于痰中而吐出；颗粒较小者， 便沉积于肺的深部组织，它们几乎全被吸收。铅在人体内 各器官中积累到一定程度，会对人的心脏、肺等造成损害 ，使人贫血，行为呆傻，智力下降，注意力不集中，严重 的还可能导致不育症以及高血压。根据进入身体的方式， 可以有高达60%的摄入总铅量永久留在人体内，成年人血 液中混入0.8mg以上称为铅中毒。
• 主要污染物为SO2。其对生态环境的危害主要有
如下四方面：
• ①对呼吸系统和眼膜的刺激作用。 • ②SO2能与水反应生成亚硫酸，和煤尘共存时能
发生硫酸烟雾，即生成硫酸雾和硫酸盐气溶胶。 （1952年，“伦敦烟雾事件”）
• ③对材料具有腐蚀破坏作用。（酸雨、软钢板腐
蚀、建筑等）
• ④影响植物的正常生长。（酸化，叶片褪绿、叶
脉斑块，枯死）
含铅化合物
• 铅主要作用于神经系统、造血系统、消化系统和肝、肾等器官。铅能
抑制血红蛋白的合成代谢过程，还能直接作用于成熟的红细胞。经由 呼吸系统进入人体的铅粒，颗粒较大者能吸附于呼吸道的粘液上，混 于痰中而吐出；颗粒较小者，便沉积于肺的深部组织，它们几乎全被 吸收。铅在人体内各器官中积累到一定程度，会对人的心脏、肺等造 成损害，使人贫血，行为呆傻，智力下降，注意力不集中，严重的还 可能导致不育症以及高血压。根据进入身体的方式，可以有高达60% 的摄入总铅量永久留在人体内，成年人血液中混入0.8mg以上称为铅 中毒。
颗粒物（PM）
• 颗粒物的生成是一个非平衡过程，导致颗粒物生
成的准确化学细节至今还不清楚。一般认为颗粒 物的生成过程包括燃油分子在高温缺氧的条件下 分解、原子的重新排列、浓缩、成核和聚集等一 系列过程。根据已有的理论与化学观察结果，内 燃机排出的颗粒物中最大的粗模PM的形成过程可 归纳为：
• 燃油→浓缩→生成PAH →浓缩→先导物PAHs →核
氟氯烃与苯丙（ａ）芘
• 氟氯烃：主要破坏臭氧层形成
臭氧空洞，并导致太阳对地球
表面的紫外辐射增加，患癌的 可能性增加。仅2007年，南极 臭氧空洞面积就达2800万平方 公里，相当于4个澳大利亚。对 环境的影响开始逐渐加大。（ 南极臭氧空洞图）
• 苯丙（ａ）芘：强致癌物，长
期接触苯丙（ａ）芘，能引起 肺癌，除肺癌外，还会引起消 化道癌、膀胱癌、乳腺癌、血 癌等。同时，环境污染，烟尘 及汽车废气中含大量苯丙（ａ ）芘，经叶片及根植入植物体 内，通过食物链从而影响人类 身体健康（最好有图）。
大气污染之汽车 尾气污染
组员：zhameng
• 一个人正常人每天放屁5-6次，总排放量
500mL左右的气体（密度≈1.3kg/m3 ）
• 一人一天放出0.001g（重量）的屁 • 一人一年放出0.365g（重量）的屁
• 10年我国机动车尾气排放总量 • = 1.432×1014（人）一年的放屁量
CO（2）
• CO是最早被发现有害污染物之一， CO的生成过程非常复杂，一般要多步化学反应完
成。
• 若用R代表碳烃基，则碳氢化合物燃烧时CO的生成步骤可表示如下： • RH→R→RO2→RCHO→RCO→RCO→CO
• 由RCO到生成CO这一过程的主要反应是RCO的热分解或RCO的氧化，
其主要化学反应方程为
模性颗粒物→聚集模型颗粒物→粗模型颗粒物
氮氢化物NOX
• 氮氧化合物是在内燃机气缸内大部分气体
中生成的，氮氧化合物的排放量取决于燃 烧温度、时间和空燃比等因素。从燃烧过 程看，排放的氮氧化物95%以上可能是一 氧化氮，其余的是二氧化氮。
NOx的生成机理
• NOx的生成主要有三个条件： • （1）高温，一般认为当燃烧温度高于
汽车尾气污染的防治
• 欧盟的环保专家认为
，要减少汽车污染对 城市环境的危害，最 有效的办法是调整城 市交通政策，大幅减 少私家车数量，优先 发展公交，提倡自行 车交通；同时，还应 加速发展、普及环保 型汽车，减少对石化 燃料的依赖。
• 1、控制汽车的数量 • 2、严格把关，提高汽油质量 • 3、加快采用先进的汽车尾气处
• RCO→CO+R • RCO+O2→CO+… • RCO+OH→CO+… • RCO+O→CO+… • RCO+H→CO+… • 到目前为止，只有少数简单燃料（如甲烷等）的CO的生成模式较为清
楚。对于汽油、柴油等由多种烃组成的燃料在燃烧过程中生成CO的机 理还有待进一步研究。
未燃碳氢化合物（HC） （1）
CO（1）
• 一氧化碳是烃燃料燃烧的中间产物，主要
是在局部缺氧或低温条件下，由于烃不能 完全燃烧而产生，混在内燃机废气中排出 。当汽车负重过大、慢速行驶时或空挡运 转时，燃料不能充分燃烧，废气中一氧化 碳含量会明显增加。一氧化碳是一种化学 反应能力低的无色无味的窒息性有毒气体 ，对空气的相对密度为0.9670，它的溶解 度很小。
氮氢化物NOX（指NO和NO2）
• NO2的危害 • ①参与光化学反应，形成光化学烟雾，降
低物体亮度和反差。
• ②具有腐蚀性，毁坏棉花、尼龙等织物，
腐蚀镍青铜材料等。
• ③损害植物，是农作物减产。 • ④对动植物有生理刺激作用，能引起急性
呼吸道病变，使儿童的支气管炎发病率增 加。
硫化物SOX(指SO和SO2)
氟氯烃与苯丙（ａ）芘
• 氟氯烃具有化学性能稳定、无毒、无臭、
不可燃烧等特点，为此被广泛作为制冷剂 、电子器件清洁剂、气溶胶推进剂、有机 溶剂、灭火剂。在汽车中主要用作制冷剂 。
• 苯丙（ａ）芘：主要产生于煤、石油、天
然气、天然气等物质的燃烧过程中。
含铅化合物
• 汽车尾气排放的含铅颗粒大部分来自内燃机的废气排放。
2600K时就会开始大量的生成NOx。
• （2）富氧，NOx的生成离不开高浓度的氧
环境。
• （3）缸内的滞留时间。即已燃气体在缸内
的停留时间越长NOx的生成越多，反之则越 少。
硫化物SOX
• 液体燃料中的硫通常以元素硫和活性硫化
物及非活性硫化物的形式存在，天然气等 气体燃料中常含有H2S等。燃料中一般不允 许有活性含硫物质，故实际上液体燃料中 的硫主要以元素硫和非活性含硫物质的形 式存在。非活性硫物质包括硫、硫醚R-S-R 、二硫化物R-S-S-R等以及硫茂（噻吩）和 它的衍生物等。
却(也称激冷)，使活化分子的能力被吸收，链式反应中断，在壁面形成0.1～ 0.2mm的不燃烧或不完全燃烧的火焰淬熄层，产生大量未燃的HC。
• (3)狭缝效应。狭缝主要指活塞头部、活塞环和气缸壁之间的狭小缝隙，火花
塞中心电极的空隙，火花塞的螺纹、喷油器周围的间隙等处。汽油机工作时 总有一些液态油滴或燃油蒸气隐藏在这些缝隙中，因火焰无法传人其中而不 能燃烧，于是成为未燃烧HC的一个来源。
理技术，对不符合尾气排放标 准的汽车进行淘汰或改造。
• 4、推广以天然气为燃料的燃气
汽车，并对燃气汽车进行改造 ，解决其存在的发动机动了性 能下降、储气瓶占用空间大等 问题。
• =全体中国人放261552.5年的屁
汽车尾气污 染
• 汽车尾气污染的介绍 • 汽车尾气污染带来的危害及影响
• 汽车尾气污染的防治 • 汽车尾气污染的处理 • 汽车的未来走向（结语）
汽车尾气污染的介绍
• 汽车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染。污染
物为
• CO、 • 未燃碳氢化合物（HC）、 • 颗粒物（PM）、 • 氮氢化物NOX（指NO和NO2）、 • 硫化物SOX(指SO和SO2)、 • CO2、 • 氟氯烃和臭味气体、 • 含铅化合物、 • 苯丙（ａ）芘 。
CO2
• （温室效应组图）
未燃碳氢化合物（HC）
• 当HC浓度较高时，会使人出现头晕、恶心等中毒
症状。特别是HC化合物中的烯在大气上空,和二氧 化氮(NO2)混合在一起，经强烈的日光照射后， 起光化学反应产生高浓度臭氧、醛等烟雾状物质, 对眼睛、呼吸器官(喉、眼、鼻等黏膜)及皮肤有 强烈的刺激性，可能致癌。而且，它还使生态环 境遭到破坏,严重影响农作物的生长,使农业减产, 因此碳氢化合物(HC)它成为汽车尾气排放的第二
• 含铅汽油经燃烧后，85%左右的铅排入大气中造成铅污染。铅氧化物
不仅对人体有害，它还会吸附在汽车尾气催化净化器的催化剂表面上 ，对催化剂产生“毒害”，明显地缩短尾气催化净化装置的寿命，是汽 车尾气催化净化装置要解决的难题之一。20世纪40年代以来，通过汽 车燃烧排入大气中的铅已达数百万吨，成为一种公认的全球性污染。
• 颗粒物（PM）也称微粒物，汽车排放的PM主要形
成于内燃机燃烧过程，燃烧过程生成的PM主要成 分为碳元素，因此，有时用固体碳或煤炭等表征 其排放。燃烧过程中的PM是排气中炭烟形成的原 因，因此，PM也称为炭烟微粒。
• 由于柴油机燃烧过程中具备生成PM的高温缺氧条
件，因此PM的排放问题主要存在于柴油机。随着 排放标准的更加严格，缸内直喷汽油机汽车的PM 排放问题也逐步显现出来
• 指由汽车排放的没有燃烧或部分燃烧的碳
氢化合物的总称，通常用HC表示。点燃式 内燃机汽车HC主要来源于排气系统、燃油 供给系统和曲轴箱的泄漏，压燃式内燃机 汽车HC主要来源于排气系统和曲轴箱的泄 漏。汽车尾气的碳氢化合物来自三种排放 源。对一般汽油发动机来说，约60%的碳 氢化合物来自内燃机废气排放20%～25% 来自曲轴箱的泄漏，其余的15%～20%来 自燃料系统的蒸发。
汽车尾气污染带来的危害及影响
• CO、 • 未燃碳氢化合物（HC）、 • 颗粒物（PM）、 • 氮氢化物NOX（指NO和NO2）、 • 硫化物SOX(指SO和SO2)、 • CO2、 • 氟氯烃和臭味气体、 • 含铅化合物、 • 苯丙（ａ）芘 。
• PM对肺的影响图:可吸入颗粒物中所吸附的多环芳烃 化合物是对人体健康危害最大的致癌、致突变、 致残物质。苯并(a)芘能诱发皮肤癌、肺癌和胃癌 。
• (4)壁面油膜和积炭吸附。在进气和压缩过程中，气缸壁面上的润滑油膜，以
及沉积在活塞顶部、燃烧室壁面和进气门、排气门上的多孔性积炭，会吸附 未燃混合气和燃料蒸气，在膨胀和排气过程中这些吸附的燃料蒸气柱随之进 入气态的燃烧产物中。这样HC的少部分被氧化，大部分则随已燃气体排出气 缸。
颗粒物（PM）
硫化物燃烧化学反应
• 元素硫： • • H2S低温氧化
• Hቤተ መጻሕፍቲ ባይዱS高温氧化
S+O2=SO+O
• SO+O=SO2=SO2+hv
SO+O2=O+SO2
• O+SO2+M=M+SO3
生成的SO3通常在硫化物氧化 中
• H2S+O2=SH+HO2
SH+O2=SO+OH
• H2S+SO=S2O+H2 • OH+H2S=H2O+SH • S2O+O2=SO2+SO