燃油汽车尾气污染排放问题及其防治对策

专题演讲１前言：全球在进入二十一世纪以后,能源问题和环境问题变的越来越突出,随着人们生活水平的提高，小汽车已经进入了千家万户，而由此产生的汽车尾气污染问题，各国在制定燃油消耗政策和汽车排放法规时更加严格,要求在良好动力输出的同时,进一步降低燃油消耗和排气污染。我国近几年汽车工业发展十分迅速,到2011年底中国汽车保有量将达到7500万辆。这些车辆主要集中在一些经济比较发达、人口较为集中的中心城市。由于我国城市交通环境影响,加之在用车排放较高,对城市的空气污染较为严重,汽车排放污染问题日趋突出,已对人民身体健康构成威胁。因此,采用何种对策解决此问题是一个应认真探讨问题。1.汽车尾气的污染危害1.1汽车尾气的主要成分汽车在燃料完全燃烧时释放出水和二氧化碳,不会造成环境污染问题，但完全燃烧的情况下生成一氧化破、水和未燃烧燃料及燃分解生成物为碳氮化合物和碳烟,而燃烧中间产物是氮,燃料及润滑油的添加物中的不纯物质有氧化铅、硫化物、磷化物、金属化合物等。在这些物质中,对环境污染大的危害物质有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅和碳烟,其中由于无铅汽油的使用使铅的排放量大大降低。这些物质的大部分成分在空气中及太阳能的作用下还会进一步发生化学反应,产生其他的一些二次污染物如臭氧、醛类等,并会形成光化学烟雾,对人和动植物产生较大的危害。1.2一氧化碳的污染危害在北京、上海、广州等大的城市机动车排放的一氧化碳均占污染物排放总量的80%以上,深圳市则高达94.5%。它已成为我国许多城市空气污染的主要来源。一氧化碳是一种无色带刺激性的有毒气体,一氧化碳与人体血液中的血红蛋白的亲和力较氧气强200~300倍。血红蛋白是人体血液循环中供氧的载体,人们吸入一氧化碳后,血红蛋白就会先于氧气与一氧化碳相结合,形成碳氧血红蛋白（CO—Hb）,从而造成血液的输氧量减少。一氧化碳与血红蛋白结合后需要12~14h才能分离,如果人们连续处于含有一氧化碳的空气中时间越长,血液中郭文锦:燃油汽车尾气污染排放问题及其防治对策２积累的碳氧血红蛋白（CO—Hb）越多,造成低氧血症,导致人体组织缺氧,轻者出现头疼、昏眩、反应迟钝等,严重的会造成死亡，见表1.1。表1.1不同浓度一氧化碳对人体的危害CO浓度（1/10000）对人体的危害10慢性中毒但对健康者间题不大304-6h内中毒,引起麻木或植物神经麻痹100头疼、恶心、强活动时呼吸困难120全身无力、梢神不振动、瘫痪、痉挛200数小时后神经机能低下4004h后头痛晕眩，呼吸困难15001h后死亡1.3碳氢化合物的污染危害汽车尾气中含有200多种碳氢化合物,其中至少32有种多环芳烃,包括3,4苯并[a]芘9种致癌物质。碳氢化合物会导致人的骨髓功能减弱,使红、白血球细胞数量减少或在周围血液中产生血小板减少症。其醛类物质对眼、呼吸签官、皮肤等产生强烈的刺激性,造成葬、肺等机能下降。尤为突出的是碳氮化物和氮氧化合物在强烈的阳光照射下发生光化学反应,形成一种毒性较大的浅蓝色光化学烟雾,其危害令人触目惊心。如1943年美国洛衫矶发生的光化学烟雾,使大璧的居民出现眼睛红肿、喉痛、脚闷和呼吸困难等症状,死亡率大大增加,该市100km外的海拔2000m高山上,有大片树木枯死,菊萄减产60%以上,其他农作物等也受到了严重的损失。据相关资料记载,北京和南宁分别于1998年和2001年发生过光化学现象。因此不能不引起我们的高度重视。1.4氮氧化物的污染危害在汽车排出尾气中的氮氧化物之中有一种毒性很强的红棕色气体二氧化氮,中毒的症状是发生水肿的同时,95%为一氧化氮,3%~4%二氧化氮,一氧化氮排入大气后会逐渐转变为二氧化氮。高浓度的一氧化氮能引起中枢神经的瘫痪及痉挛。二氧化氮引起闭塞纤维性支气管炎等。空气中的氮氧化物在阳光充足的午前2小时和午后2小时容易在碳氢化合物发生光化学反应，产生的臭氧和PAN等对人专题演讲３体产生的危害更大。氮氧化物产生的危害,见表1.2。1.5碳烟的污染危害柴油机产生碳烟的组成是一种类似石墨形式的含碳物质并凝聚和吸附了相当的高分子量有机物顺粒物。其中的90%以上是致癌物质,并会导致如肺气肿等慢性肺病。柴油机的排烟颖粒的90%以上小于1µm。实验表明,影响人体主要是10µm以下的领粒物,顺粒越小,停滞于人体肺部、支气管的比例越大。而顺粒越小,悬浮于空气中的时间越长,最长的甚至可达一周至一个月左右。这就增加了碳烟与人体接触的机会,也增加了颖粒物在大气中受阳光和其他物质作用产生光化学反应的机率。碳烟顺粒对光线还有散射作用,且吸光性强,消光率是其他悬浮微粒的3~4倍,会严重影喻照明和人们的视野,给城市交通带来很大的隐患。另外,碳烟顺粒沉积在物质表面会加快金属的腐蚀、油漆的退化、建筑物的损坏等。同时,碳烟领粒与二氧化硫污染的空气作用比二氧化硫污染的空气造成的腐蚀率会大大增加。表1.2不同浓度的二氧化碳的危害2NO浓度（1/10000）人和生物的影响0.53~12月,患支气管炎部位有肺气肿出现1.0闻到臭味2.5连续7h以上,豆角、西红柿等植物叶子变白5.0刺激性臭味10~15眼、鼻、呼吸道受到刺激50引起咳嗽803~5分钟感到胸痛100~1500.5~1min发生肺气肿超过造成死亡2.我国机动车尾气高污染的成因分析我国汽车保有量与发达国家相比,仍处于较低水平。美国1993年汽车保有量为1.9亿辆,人均0.74辆;而我国1994年人均为0.008辆,约为美国的1/100。但我国汽车尾气排放造成的大气污染远较发达国家严重。其主要原因如下:（1）汽车质量不高,造成高排放当今汽车设计改进以提高安全性、有利于环郭文锦:燃油汽车尾气污染排放问题及其防治对策４境保护和增加舒适性为主要目标。新开发出的一些技术措施被用来控制汽车的污染排放:机内措施包括供油系统采取电子喷射技术、点火系统采用高能点火和无触点分电器等、燃烧室采用节能设计、排气系统采用排气再循环装置等;机外措施包括采用催化转化器、曲轴箱排放物控制装置等。这些技术措施对控制排放十分有效。例如,美国1984—1993十年间,尽管车辆增加了近34%,但汽车排出的挥发性有机物和CO分别减少了35.5%和24%我国的汽车制造业在尾气排放控制技术方面,较发达国家有明显差距,国产汽车油耗高、排放高。我国新生产轿车的HC、CO和NOX的排放量分别是1992年美国新车排放量的14.5倍、11.8倍和3.3倍。（2）汽车质量监督力度不够强。我国报废汽车和趋于报废的汽车数量相当庞大，而这部分汽车的发动机和排气设备已经老化，尾气污染排放相当严重。（3）燃油质量不高,造成高油耗、高排放我国机动车燃油存在标号偏低、质量不稳定、含硫量高等问题。70号汽油的使用量近几年虽有所降低,但1994年仍达到52%,90号以上的汽油生产量占汽油总产量的比例不足一半。70号汽油对应的许用压缩比仅为6,低压缩比降低了燃烧效率,造成高油耗、高排放。当前国际上轿车发动机通行的压缩比在9左右。据了解,每公升汽油行驶里程,发达国家比我国高3—4倍。此外,我国大量使用的含铅汽油是通过增加芳香烃和四乙基铅含量来提高汽油辛烷值,这是造成大气铅污染的主要原因。（4）道路制约和交通不畅造成高排放由于交通状况的影响,汽车经常工作速度较低或怠速状态,而当汽车在市区内运行时,要低于这个范围,这主要与增设的交通状况有关,以道路面积对城市面积的占有率做比较,天津为6.6%,广州为6.8%,东京为14.1%,纽约为25.4%(1994年数据)。道路状况、车流量等交通因素直接影响机动车的污染物排放量。车速越慢,污染物排放量越大。（5）公民的环保意识不高。当汽车在市区行驶中难免会遇到堵车和红灯，何况在比较大的城市堵车问题是相当严重的，而当堵车的时候，司机很少熄火，这就造成了汽车尾气的大量排放，堵车越严重，尾气排放越厉害。3.其他国家的防治对策日本制定限制汽车排放气体的法规起源于1965年对汽车排放CO的限制。1985年和2000年,日本政府先后制定了NO2环境排放标准。最近,日本政府制定了2010年大气环境实现目标,并采取以下控制措施:①在大气污染防止法里,对专题演讲５汽车的整车排放制度进行强化;②颁布最新NOx、PM替代法规;③鼓励和推广低排放汽车。通过这三项措施的实施,日本计划大幅度改善大气环境。3.1政府方针目前,日本环境保护的推广受到制约,所谓的成本问题、经济增长的速度受到制约等论调经常能看到。小泉内阁总理长官则认为,有效运用科学技术,环境和经济能够达到共同发展的效果(环境和经济共存),表示了政府对保护环境的坚定态度。作为政府政策的一环,2004年国会施政演说中明确指出,日本将实施世界最高水平的排放气体规划。2005年,日本政府率先引进低排放汽车,制定新的长期规划来降低环境污染。3.2民众环境保护意识早在20世纪50年代初期,横滨等地区的近百名民众签名向政府递交防止大气污染的请愿书。近年来,日本大城市道路沿线中心的居民认为,汽车排出的气体对他们的健康产生了影响,并相继向法院提起诉讼。3.3汽车排放政策的相关规定日本学者认为,作为降低汽车排放气体的整体对策,除了通过改善汽车的构造、性能等措施降低污染源外,还需限制实施汽车排放气体的整体规划。日本《大气法》依据不同的行政级别和情势,分别规定了内阁政令、总理大臣、环境厅长官的权力和征询意见程序。在实施规划时,中央环境会议根据提问和建议,由环境厅官员根据大气污染防止法,制定汽车在一定工况下行驶时向大气中排放气体量的允许标准(1971年,环境厅第1号告示)。国土交通厅批准这个标准,按照道路运输车辆的保安基准,制定必要的措施,确保道路运输车辆达到该排放标准。中国的排放标准虽然也在逐步严格,但落后于日本、美、欧等国家和地区。中国2005年的柴油车排放标准中NOx的排放量是日本的3.5倍,颗粒物的排放量是日本的5倍多;在2009年前后,中国的颗粒物排放允许量降为日本的3倍,但NOx的排放量升至日本的5倍多。为确保NOx还原剂的耐久性,必须保证燃料中产生的硫分较少。根据这个要求,日本在2007年轻油中硫含量低于10ppm的前提下,2009年将进行汽车尾气排放法规的强化,相关内容主要有:①通过提高微粒捕集器(DPF)的性能,大幅度降低颗粒物(PM),尤其是游离态颗粒物的数量;郭文锦:燃油汽车尾气污染排放问题及其防治对策６②在使用氮氧化物还原装置的前提下,进一步严格NOx的排放法规;③鼓励重型车(车辆总质量超过3.5t)为实现排放目标值作相关技术开发。2008年日本政府将进行技术评论,进一步研究排放目标值并决定目标值最终实现的时间。相比而言,中国燃料中的硫含量平均在500～2000ppm,GB18352.3-2005对市售汽油、柴油中硫含量的要求分别为不超过150ppm/kg、350ppm/kg,与日本有很大差距。从2009年起,对安装有NOx还原装置的缸内直喷、稀薄燃烧的汽油车,日本将增加新的PM排放限制规定,轿车、轻型车(GVW在1.7t以下)、中型车(GVW在1.7～3.5t)、重型车(GVW超过3.5t)的PM限值分别为0.005、0.005、0.007、0.01g/(kW·h)。经过调查,日本的汽油直喷车和装有DPF的柴油汽车,两者排出的PM的量基本相同,因此,在2009年的目标值中,要求柴油车与汽油车的PM排放量达到同一水平。4.我国汽车尾气污染的防治对策4.1严格执行废气排放的国家标准和地方标准与法规通过法规和标准来约束汽车制造厂家和改造维修厂家,以此来推动汽车制造技水平,特别是排放技术的进步。从2000年开始,我国就始加大控制汽车尾气排放的力度,实施了相当于欧Ⅰ标准的国家第一阶段排放标准(简称“Ⅰ”),2004年开始实施相当于欧Ⅱ标准的第二阶段排放标准(简称“国Ⅱ”)。目前国家环保总局已公布轻型汽车自2007年7月1日起实施国Ⅲ号、国Ⅳ号(与欧洲Ⅴ号接近)标准。这些标准的实施将会使汽车尾气排放的污染大为减少。4.2改进燃料品质燃料的品质与汽车发动机的燃烧过程和燃烧效果有直接关系,改进燃料品质是控制汽车排