大气污染之汽车尾气污染

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•=全体中国人放261552.5年的屁•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。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。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•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）•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。•(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）•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。硫化物燃烧化学反应•元素硫：•S+O2=SO+O•SO+O=SO2=SO2+hvSO+O2=O+SO2•O+SO2+M=M+SO3•H2S低温氧化•H2S+O2=SH+HO2SH+O2=SO+OH•H2S+SO=S2O+H2•OH+H2S=H2O+SH•S2O+O2=SO2+SO•H2S高温氧化•O+H2S=SO+H2•SO+O2=SO2+O•O+H2S=OH+SHCO2•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。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。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。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。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。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)•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。•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。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）。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。•5、变废为宝•6、加强宣传，提高人民环保意识汽车尾气污染的处理•汽车燃油的改用•汽车发动机内部的调试•发动机外部尾气净化措施•发动机内部净化处理措施•加强行政管理汽车燃油的改用•⑴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。•⑵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%水份的水－汽油燃料，都能在一定程度上减少或者消除CO、NOx、HC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。•汽车尾气污染•⑶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