汽车排放污染物的成因及预防措施探讨专科论文.doc

1、黄 冈 职 业 技 术 学 院 I 摘 要 汽车在给人类带来方便的同时，也对人们的健康和社会环境造成了危害。 目前，大气污染已不仅仅是在几个工业化国家中，它已逐渐发展成为世界性的公害。尤其是在一些大中城市，随着汽车保有量的增加，汽车排气污染物造成 的环境污染情况将日趋严重。所以对汽车排放污染物的监控与防治 ， 已处于刻不容缓的地步。 必须严格控制汽车的排放污染，研究汽车排放污染的防治技术也成了当前的重要课题。 本文在研究了汽车污染的类型、生成机理、特点和对生态环境造成的危害后，指出了汽车工业未来的发展趋势，即生产新型节能环保汽车。 关键 字 ： 汽车 污染 排放控制 节能环保 黄 冈 职 业

2、技 术 学 院 II Abstract The car is in while the mankind brings convenience, but also on peoples health and social environment harm. At present, air pollution is not only in several industrialized countries, it has gradually developed into a worldwide public hazard. Especially in some large and medium-si

3、zed city, with the increasing number of automobile, automobile exhaust pollutants caused by environmental pollution will be more serious. So the vehicle emissions monitoring and control, h as been in crunch time. We must strictly control the emission of pollution, pollution from automobile emission

4、control technology has become an important issue currently. Based on the research of the automobile pollution types, formation mechanism, characteristics and the harm done to the ecological environment, points out the auto workers The future development of the industry trend, namely the production o

5、f new energy-saving environmental protection automobile. Keywords: automobile pollution, emission control, energy saving and environmental protection 黄 冈 职 业 技 术 学 院 III 目录 摘 要 . I Abstract. II 1 概述 .1 1.1 课题的来源 .1 1.2 论文背景 .1 1.3 综合分析以及论文目的 .2 2 汽车污染分析 .3 2.1 汽车排放物污染源的主要成分及危害 .3 2.1.1 一氧化碳 .3 2.1.2

6、 氮氧化合物 .3 2.1.3 碳氢化合物 .3 2.1.4 醛 .4 2.1.5 含铅颗粒 .5 2.2 汽车污染的原因 .5 2.2.1 中国汽车尾气排放政策落后 .5 2.2.2 汽车保有量增加过快，而且集中在城市 .5 2.2.3 汽车排放性能差，汽车保养及淘汰制度不严格 .6 2.2.4 发动机性能的影响 .6 2.2.5 燃料性质的影响 .7 3 人类对汽车污染采取的措施 .8 3.1 汽车燃油的改用 .8 3.1.1 采用无铅汽油 .8 3.1.2 掺入添加剂，改变燃料成分 .8 3.1.3 选用恰当的润滑添加剂 机械摩擦改进剂 .8 3.1.4 采用绿色燃料同样可减少汽车尾气有

7、毒气体排放量 .8 3.1.5 采用多种燃料作为汽车燃料来源 .8 3.1.6 采用乙醇汽油 .9 黄 冈 职 业 技 术 学 院 IV 3.2 汽车发动机内部的调试 .9 3.2.1 减少喷油提前角 .9 3.2.2 改善喷油器的质量 .9 3.2.3 调整喷油泵的供油量 .9 3.3 发动机外部尾气净化措施 .9 3.3.1 采用催化剂 .9 3.3.2 水洗 .9 3.4 发动机内部净化处理措施 . 10 3.4.1 正曲轴箱通气系统的设计 . 10 3.4.2 排气再循环设计 . 10 3.4.3 蒸发排放控制系统的设计 . 10 3.5 加强行政管理 . 10 3.5.1 淘汰旧车，

8、采取报废迎新 . 10 3.5.2 制定相关标准 . 10 3.6 相应法规 . 10 3.7 相关事件 .11 3.8 抑制汽车尾气各有高招 .11 4 结论与展望 . 13 4.1 结论 . 13 4.2 存在的不足 . 13 4.3 展望 . 13 致谢 . 15 参考文献 . 16 黄 冈 职 业 技 术 学 院 1 1 概述 1.1 课题的来源 黄冈职业技术学院交通学院汽车技术教研室 2012 届毕 业设计 （论文）课题。 1.2 论文背景 汽车虽然是 21 世纪最重要的交通工具，但他有许多弊端 。 汽车尾气 污染是由汽车排 放的废气造成的 环境污染 。可以说，汽车是一个流动的 污染

9、源 。在世界各国，汽车污染早已不是新话题。 20世纪 40年代以来， 光化学烟雾 事件在美国洛 杉矶、日本东京等城市多次发生，造成不少人员伤亡和巨大的经济损失 。 进入 21世纪，汽车污染日益成为全球性问题。随 着汽车数量越来越多、使用范围越来越广，它对 世界 环境的负面效应也越来越大，尤其是危害城市环境，引发呼吸系统疾病 ，造成地表空气臭氧含量过高，加重城市 热岛效应 ，使城市环境转向恶化。有关专家统计，到 21 世纪初，汽车排放的尾气占了 大气污染 的 30 60%。随着机动车的增加， 尾气污染 有愈演愈烈之势，由局部性转变成连续性和累积性，而各国城市市民则成为汽车尾气污染的直接 受害者

10、。 近年来，我国机动车行业发展迅速 ， 随着我国社会经济快速发展和人民生活水平不断提高， 汽车 化进程不断加快，机动车消费需求旺盛。截至 2011 年 6 月底， 全国机动车总保有量达 2.17 亿辆。其中，汽车 9846 万辆，摩托车 1.02 亿辆。十一城市汽车保有量过百万。上半年，全国新增机动车 1005 万辆。其中，汽车保有量增加 760 万辆，高于去年上半年 688 万辆的增量。数据显示，北京、深圳、上海、成都、天津等 11 个城市汽车保有量超过 100 万辆，其中，北京达到 464 万辆 ， 机动车保有量的高速增长是导致城市机动车污染加重的直接原因 ， 随着机动车保 有 量的持续增

11、长，全国机动车污染物排放总量持续攀升。 2010 年 2 月 9 日发布的第一次全国污染源普查公报显示，机动车尾气排放情况为：总颗粒 物 59.06 万吨，氮氧化物 549.65 万吨，一氧化碳 3947.46万吨，碳氢化合物 478.62 万吨。其中，机动车氮氧化物排放量占全国排放总量的 30%，黄 冈 职 业 技 术 学 院 2 对城市空气污染影响很大 北京空气质量所做的调查显示，在非采暖期，汽车有害排放的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物分别占所有污染源排放总量的 60%， 86.8%和 54.7%；同时对上海空气质量所做的监测表明，汽车有害排放的分担率，一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物分别为

12、 86%， 90%和 56%；广州大气中大约 80%的一氧化碳和 40%的氮氧化物来自于汽车废气的排放。这些结果说明 ，机动车辆的排放 已成为城市空气的主要污染源 。（另据有关数据： 2011 年 3 月 13 日 .北京机动车总量已达 500 万辆，机动车排放是北京大气主要污染物来源。）由此可见，我国大气污染防治工作任务仍然艰巨，机动车排放对城市空气污染影响严重。 据测算，一辆汽车在行驶时，平均每天排出一氧化碳 3kg，碳氢化合物 0.3kg，氮氧化合物 0.75kg。城市大气中的一氧化碳 80%是由汽车排出的。全世界拥有的 9 亿多辆汽车，每年排出的二氧化碳数量达 10 亿吨之多。汽车尾气

13、污染不仅成为全球大气污染的一个重要来源，而且也是全球性气候变暖的 罪魁祸首之一。 环境保护部数据显示，汽车排放已经成为一些城市大气污染物排放的主要来源，占45%以上，而且这一现象正在变得越来越严重。 1.3 综合分析以及论文目的 环境的问题已经是一个全球化的问题，也是一个刻不容缓的问题，作为 地球 上的一员，每个人都有义务和责任去保护 我们的共同家园，在政府的政策指引下，我们每个人都应该从我做起，从生活的小事做起，选择更加环保的生活方式，加入到环境的保护中去，同时国家也应该出台更加完善的法律法规，去规范和约束大家的行为。 黄 冈 职 业 技 术 学 院 3 2 汽车污染分析 2.1 汽车排放

14、物污染源的主要成分及危害 2.1.1 一氧化碳 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。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，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。研究证明，人对一

15、氧化碳的承受能力相当高，一个健康的人能短时间承受血液中含量为 20% 40%的一氧化碳的侵袭。虽然对人体无副作用的一氧化碳 阈值 尚未确定，但长期吸收一氧化碳对城市居民身体健康是一个潜在威胁。 2.1.2 氮氧化合物 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 。人受一氧化氮毒害的事例尚未发现，但二氧化氮是一种红棕色呼吸道 刺激性气体 ，气味阈值约为空气质量的 1.5 倍，对人体影响甚大。由于其在水中溶 解度低，不易为上呼吸道吸收而深入下呼吸道和肺部，

16、引发支气管炎、 肺水肿 等疾病。在浓度为 9.4mg/m2 的空气中暴露 10 分钟，即可造成呼吸系统失调。对于氮氧化合物 世界卫生组织 环境健康评价组曾做出这样的结论：二氧化 氮浓度 0.94mg/m-3 是短期暴露引起 有害影响的最低水平， 0.19 0.32mg/m-3 最长 1 小时，一个月出现不能多于两次才能确保公共健康。 2.1.3 碳氢化合物 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%来自燃料系统黄 冈 职 业 技 术 学 院 4 的蒸发。甲烷是窒息性气体，其嗅

17、觉阈值是 142.8mg，只有高浓度时才对人体健康造成危害。乙烯、丙烯和乙炔则主要是对植物造成伤害，使路边的 树木 不能正常生长。苯是无色类似汽油味的气体，可引起食欲不振、体重减轻、易倦、头晕、头痛、呕吐、失眠、粘膜出血等症状，也可引起血液变化，红血球减少，出现贫血，还可导致白血病。其嗅觉阈值 16.29mg，对人 体健康有影响的阈值 34.8mg。汽车尾气中还含有多环芳烃，虽然含量很 低，但由于多环芳烃含有多种致癌物质（如苯丙芘）而引起人们的关注 。 HC 和NOX 在大气环境中受强烈太阳光紫外线照射后，产生一种复杂的光化学反应，生成一种新的 污染物 形成光化学烟雾， 1952 年 12 月

18、 伦敦 发生的光化学烟雾 4 天中死亡人数较常年同期约多 4000， 45岁以上的死亡最多，约为平时的 3 倍， 1 岁以下的约为平时的 2倍。事件发生的一 周中 ，因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱者死亡分别为事件前一周同类死亡人数的 9.3 倍、 2.4 倍、 5.5 倍和 2.8 倍。 2.1.4 醛 醛是烃类 燃烧不完全产生，主要由内燃机废气排放，汽车尾气排放的醛类成分见 表 1： 名称 成 分（ %） 甲醛 60 73 乙醛 7 14 丙醛 0.4 16 丙烯醛 2.6 9.8 丁醛 1 4 丁烯醛 0.41.4 戊醛 0.4 苯甲醛 3.2 8.5 其他 0 10 黄 冈 职 业

19、 技 术 学 院 5 汽车尾气排放的醛类以甲醛为主，占 60% 70%。甲醛是有刺激性的气体，对眼睛有刺激性作用，也会刺激呼吸道，嗅觉阈值为 0.06 1.2 mg，高浓度时会引起咳嗽、胸痛、恶心和呕吐。乙醛属低 毒性 物质，高浓度时有麻醉作用。丙烯醛是一种辛辣刺激性气体，对眼睛和呼吸道有强烈刺激，可引起支气管细胞损害，嗅觉阈值为 0.48 4.1 mg。 2.1.5 含铅颗粒 汽车尾气排放的含铅颗粒大部分来自内燃机的废气排放。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。铅主要作用于 神经系统 、造血系统、消化系统和肝、肾等器

20、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 。 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

21、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 。 2.2 汽车污染的原因 2.2.1 中国汽车尾气排放政策落后 随着汽车尾气污染的日益严重 ,汽车尾气排放立法势在必行 ,世界各国早在六、七十年代就对汽车尾气排放建立了相应的法规制度 ,通过严格的法规推动了汽车排放控制技术的进步 ,而随着汽车排放控制技术的不断提高 ,又使更高标准的制订成为可能。与国外先进国家相比 ,中国汽车尾气排放法规起步较晚、水平较低。 2.2.2 汽车保有量增加过快，而且集中 在城市 200

22、8 年 ,中国民用汽车保有量突破 6000 万辆，达到 6467 万辆 ,比 2001 年增长了300%，近十年以 12%的年均速度增长 ,到 2020 年中国汽车保有量将超过 1.5 亿辆。这些黄 冈 职 业 技 术 学 院 6 量的变化 ,我们也可以从行驶在大路的汽车牌上发现 ,据调查，哈市车牌从“黑 A” ,到两个英文字母 ,再到现在的三个英文字母车牌不过十年左右的时间 ,现在哈市每天新车落户都在 200 辆左右 ,高峰的时候达 300 多辆 ,每月上车牌的汽车 5000 多辆。仅去年一年 ,哈市就新增机动车 8 万余辆。目前 ,哈市汽车保有量突破了 5 万辆 ,其中哈市市区 40 多万

23、辆 ,私家车 占总数的七成左右 ,从中可见一斑。而增加的大多数为化油器型机动车 ,排气量小 ,油耗大 ,未达到环保汽车的要求 7。 2.2.3 汽车排放性能差，汽车保养及淘汰制度不严格 中国新车单车排放污染物为先进国家的 5倍 ， 随着汽车的使用 ， 在短时间后就为先进国家的 10倍或几十倍。加上没有完善和严格的汽车维修制度和旧车淘汰制度 ， 失修和老旧车运营十分普遍 ， 看看哈市红红火火的旧车交易市场 ， 就不难看出汽修行业 的 隆的原因之所在。 2.2.4 发动机性能的影响 空燃比是影响汽油机排放污染的重要因素之一。它对排气中的 CO、 HC、 NOX的影响如图 l所示。从图中可以看出。随

24、着空燃比的增加， CO排放浓度逐渐下降， HC排放浓度两头高中间低，而 NOX排放浓度两头低中间高。 NOX的浓度峰值出现在理论空燃比附近并且靠近稀混合气的一侧。而 HC的谷值出现在较理论空燃比更稀的地排放与发动机功率之间并没有直接联系（如图 1），空燃比与排放的关系仅是对排放数据与功率的关系进行统计分析，随着发动机功率增加，排放性总体上能有减小的趋势，排放值较为平均。由于功率的增加一般缸径也较大，燃烧系统较容易优化；另外缸径较大的发动机一般供油系统提供的喷油压力较高，使燃油雾充分；燃烧的 充分同时会导致 NOx的排放量有所增加。发动机点火提前角，供油提前角对发动机燃烧性能、经济性和排放都有着重要影响。随着供油提前角的增加，发动机的排放也在增加 4。 图 1 空燃比与排放的关系