汽车尾气及其防治.doc

1、汽车尾气污染及其防治摘要：汽车越来越普及，汽车尾气对人类的健康带来了严重的危害。汽车尾气中含有大量的有毒物质如：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒。采用政策和技术两方面的措施有助于减轻尾气给人类带来的危害。关键词：汽车尾气 危害 防治措施 Automobile exhaust pollution and its preventionMechanical and Control Engineering, Cheng Long Machinery 09-2 ClassStudent ID: 3091328221Abstract: car more and more popular

2、, automobile exhaust on human health caused serious harm. Automobile exhaust contains large amounts of toxic substances such as: carbon monoxide, hydrocarbons, nitrogen oxides, sulfur dioxide, smoke and dust particles. Both by policy and technical measures to help reduce exhaust the harm to human be

3、ings. Keywords: car exhaust hazard control measures 1 汽车尾气11 汽车尾气的组成汽车排出的尾气中主要含有：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒（某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾） 、臭气（甲醛等）1.1.1 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

4、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。研究表明，人对一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。 1.1.2 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

5、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，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，0.190.32mg/m-3 最长 1 小时，一个月不能出现多于两次才能确保公共健康。 1.1.3 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

6、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。甲烷是窒息性气体，其嗅觉阈值是 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

7、 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。 1.1.4 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有：甲醛（60%-73% ） 、乙醛（ 7%-14%） 、丙醛（0.4%-16%） 、丙烯醛（2.

8、6%-9.8%） 、丁醛（1%-4%） 、丁烯醛（0.4%-1.4% ） 、戊醛（0.4% ） 、苯甲醛（3.2%-8.5%） 、其它（0%-10%） 。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 0.061.2 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 0.484.1 mg。 1.1.5 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。四乙铅是作为抗爆剂加进汽油中的，一般汽油的含铅

9、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。 含铅汽油经燃烧后，85%左右的铅排入大气

10、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。2.汽车尾气给人类带来的危害汽车尾气中含有一氧化碳、氧化氮以及对人体产生不良影响的其他一些固体颗粒，尤其是含铅汽油，对人体的危害更大。铅在废气中呈微粒状态，随风扩散。农村居民，一般从空气中吸入体内的铅量每天约为一微克；城市居民，尤其是街道两旁的居民会大大超过农村居民。锡进入人体后，主要分布于肝、肾、脾、胆、脑中，以肝、肾中

11、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，只有少量铅存在于肝、脾等脏器中。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、失眠、多梦、记忆力减退、乏力、食欲不振、上腹胀满、暖气、恶心、腹泻、便秘、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。3 目前的防治措施3.1 汽车燃油的改用3.1.1 采用无铅汽油采用无铅汽油，以代替有铅汽油，可减少汽油尾气毒性物质的排放量。 3

12、.1.2 掺入添加剂，改变燃料成分。汽油中掺入 15%以下的甲醇燃料，或者采用含 10%的水份的水汽油燃料，都能在一定程度上减少或者消除、和铅尘的污染效果。 若采用“甲醇燃料” ，即采用甲醇和其它醇类同汽油混合所制成的燃料。当甲醇占比例 30%40% ，汽车尾气排出的污染物可基本上消除。 3.1.3 选用恰当的润滑添加剂机械摩擦改进剂。在机油中添加一定量（比例为 3%5%）石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯粉末等固体添加剂，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。尾气排放中，CO 和碳氢含量随之下降，可减轻对

13、大气环境的污染。 3.1.4 采用绿色燃料同样可减少汽车尾气有毒气体排放量。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“大豆些油” 。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。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。 3.1.5 采用多种燃料作为汽车燃料来源。随着科学技术的发展和计算机的广泛应用，确保环境保护法规的实施和节能措施：汽车中可广泛使用新的配方汽油、电力、压缩的天然气体、太阳能以及生态燃料的蓄电池等等。然而在这种汽车上装上电脑，不断在行驶中早先调拨组合，以使汽车发挥最佳性能

14、。采用计算机控制点火系统，以便对发动机在不同工况作出快速反应，可取得最佳燃料经济性和发动机动力性能，可减少尾气对大气的污染。 3.1.6 节约能源，有利环境，大力推广车用乙醇汽油。根据有关专家指出，开发乙醇代替汽油，即节约能源，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。 3.2 汽车发动机内部的调试3.2.1 减少喷油提前角减少喷油提前角，可降低发动机工作的最高温度（1500 摄氏度） ，使的生成量减少。 3.2.2 改变喷油质量改善喷油器的质量，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、和煤烟。 3.2.3 调整喷油量调整喷油

15、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、和煤烟的生成。 3.2.4 发动机外部尾气净化措施即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。 3.2.5 采用催化剂将氧化成，氧化成和，被还原成为等。采用的催化剂有氧化锰，氧化铜；氧化铬，氧化镍，氧化铜等金属氧化物和白金属（铂）等贵金属。它们都可以净化、。催化反应器设置在排气系统中排气歧管与消音器之间。 3.2.6 水洗通过水箱，使汽车尾气中的碳烟粒子经过水洗和过滤及蒸气的淋浴，可支队粘在碳粒上的有毒物质，使碳粒子胀大而给予去除。 3.2.7 正曲轴箱通气系统的设计把

16、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。 3.2.8 排气再循环设计发动机排气口用控制阀与进气歧管相连接，使排出的气体经过再次循环，以降低氮氧化物的排放量。 3.2.9 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，可大大减少污染物的排放。 3.3 加强行政管理3.3.1 淘汰旧车，采取报废迎新。开发并采用多种燃料的新型汽车，这是今后汽车的发展方向。以氢为燃料的电池电动车、太阳能汽车、电动汽车、复式汽车、液化气汽车、甲醇汽车等。它们是低公害、前途最佳的新型汽车。同时，目前

17、也还可改装汽车发动机的汽车为柴油发动机汽车。虽然柴油发动机燃料费用高，但生成量少。如果对、粉尘排放量作相对的限制的话，那么柴油发动机汽车也是未来最佳汽车。 3.3.2 严格执行国家质量技术标准，控制燃油标准。 3.3.3 控制汽车的数量 在许多大中城市中，汽车的数量实际已经“超载” 。政府可以用宏观调控的方法提高汽车的价格，适当减少汽车的购买量，促进小型制造汽车的企业的转产，把汽车的数量控制在生态平衡允许的范围内。同时要使公共汽车、地铁等公共交通工具迅速发展起来，向市民提倡骑自行车、乘坐公共汽车和地铁；公务员更要以身作则，尽量使用公共交通工具，少乘坐私家车，尽量降低汽车尾气排放量。3.3.3

18、加强宣传，提高人民环保意识加强对环境保护重要性的宣传，提高人民环保意识，让群众自觉使用公共交通工具，不购买尾气排放量不达标的汽车，坚决不购买、制造含铅、低质汽油。4 燃气汽车发动机国际发展趋势及发展现状随着世界经济的飞速发展，汽车保有量的急剧增加，汽车给人们带来了极大的便利，对人类社会发展做出了巨大贡献，但同时消耗大量的石油资源、排出大量的有害气体，并对人类生存环境造成较大的危害，成为城市污染的主要污染源。为解决这一问题，人们一直在寻求改变能源结构，采用低公害的汽车代用燃料的途径。国际上一些大的汽车公司相继开发出电动汽车、醇类汽车、天然气汽车。从技术成熟度、经济性、易普及程度、资源等方面因素看

19、，天然气汽车优于电动汽车、醇类汽车。因此近年来世界上汽车总保有量超过 7.5 亿辆，其中天然气汽车保有量已超过 600 万辆，加气站数量 6000 座以上，主要分布在富气贫油的意大利、新西兰、阿根廷、印尼等国家和环保法规严格的美国、日本等。戴-克、康明斯、依维柯等国际知名公司都在不遗余力地大力研发和推广各自的天然气发动机(附表 1)。特别值得一提的是，美国在 LNG 车用技术上处于领先位置，从推广车型来看，LNG 不但适用于城市公交车，同样也适用于出租车和大型货运车辆，尤其是长途车辆。从美国和欧洲的趋势看，各国的天然气汽车的研制重心已经由 CNGV 汽车转向 LNGV。我国燃气汽车保有量目前已

20、超过 22万量，19 个重点推广应用城市(地区) 加气站数量达 712 座以上。天然气汽车发展迅速的主要原因在于：4.1 环境保护的需要 尾气排放少，环境污染少，在美国为了达到1990 年清洁空气条例修正案(CAAA)标准，天然气已成为广泛使用的汽车代用燃料。美国有 31 个州制定了强制使用天然气汽车的办法。纽约州制定了 6 年清洁燃料车的应用计划，计划到 1996 年燃气汽车达到 80%；德克萨斯州规定，1994 年 9 月前，50%的校车、15% 的公共汽车和政府机构汽车必须具有双燃料的能力。 4.2 天然气汽车技术日趋成熟 天然气汽车发展从上世纪 30 年代起，已有 70 多年的历史，特

21、别是经过近些年的发展，技术已趋于成熟，先进的电子技术和机械制造技术使天然气汽车的安全性和控制性能得到保证，续驶里程由初始 5070 公里提高到 300-400 公里以上；天然气汽车气瓶重量和加气站的体积大为减少；给汽车加注天然气同加注汽油一样方便，快速充气仅需 2.5 分钟。4.3 天然气汽车基础设施逐渐完备随着天然气汽车的发展，天然气汽车加气站逐渐形成网络。据估计，目前世界上已有加气站 6000 座以上。4.4 安全、经济与汽油、柴油及其它代用燃料相比，天然气汽车的使用费用较低一般为汽油价格的 50%，天然气为高燃点的轻量气体，在正常温度和压力下，危险性比汽油小。天然气汽车冷启动性能好，运行

22、平稳，维修费用低(约为常规燃料车 50%)，直接用甲烷作燃料，不仅可大大降低汽车机械摩擦的耗损，延长使用寿命，且运行操作简单方便，噪音也比燃油汽车降低 40%。发动机使用寿命长。4.5 政府制定优惠政策 为保护环境，减少污染，许多国家政府制定一系列鼓励性政策促进燃气汽车的发展。如天然气价格优惠、天然气汽车税费取费较低、生产燃料供给设备及建设加气站等均在资金方面、税收方面给予优惠政策。参考文献1.潘书宏、黄明健 我国城市机动车尾气污染的现状趋势及其控制对策 J 中国环境管理 2010.32.戴海 我国机动车尾气污染防治立法研究M 机械工业出版社 2009.53 孙济美 天然气和液化石油气汽车M 北京理工大学出版社， 19994 马凤娟汽车代用燃料及应用前景J 上海环境科学网 20055 上海市石油协会 车用燃气与加气站建议M 中国石化出版社 2001