汽车尾气污染
精华耀邦 / 2017-01-13
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中文名 汽车尾气污染
外文名 Automobile exhaust pollution
释义 汽车排放的废气造成的环境污染
主要污染物 碳氢化合物、氮氧化合物
有害成分 一氧化碳
汽车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染。主要污染物为碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含铅化合物、苯并芘及固体颗粒物等，能引起光化学烟雾等。
环境与发展是世界各国普遍关注的焦点问题，发展不仅是满足当代人的需要，还要考虑和不损害后代人的生存条件。因此，保护人类赖以生存的环境成为世界共同关心的问题。汽车污染是环境污染的主要途径，为了人类的可持续发展，防治汽车污染已经成了刻不容缓的全球性问题，这就需要我们共同努力在科技创新、节能减排等方面来防治汽车污染。
汽车虽然是21世纪最重要的交通工具，但它有许多弊端。
汽车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。
有害成分
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，会和血液里的血红蛋白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。
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。氮氧化合物的生成原因主要是高温富氧环境，比如燃烧室积碳等因素。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，引发支气管炎、肺水肿等疾病。在浓度为9.4mg/m³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。
烃类物质
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（PCV系统）的泄漏，其余的15%～20%来自燃料系统（碳罐）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（如苯并芘）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。
醛类
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下表：
名称 成分（%）
甲醛 60~73
乙醛 7~14
丙醛 4~16
丙烯醛 6~9.8
丁醛 1~4
丁烯醛 4~1.4
戊醛 4
苯甲醛 2~8.5
苯乙醛 2~7
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0.06~1.2 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。
含铅物质
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。[1]
车辆尾气严重破坏昆虫授粉能力
科学家对一种授粉飞蛾最新实验显示，它们探测花卉的能力受到车辆排放尾气的影响，难以找到植物花卉进行授粉。
图为一只飞蛾正在对花卉授粉，最新研究表明，车辆尾气带来的污染不容忽视，将破坏昆虫的授粉能力。
据国外媒体报道，科学家最新研究指出，汽车排放尾气等污染物可以迷惑昆虫，阻止它们对植物授粉。伴随汽车尾气等污染物质混入空气，飞蛾和其它昆虫灵敏的“鼻子”也将逐渐失效，这种效应带来的重大问题是导致蜜蜂等昆虫无法对植物授粉。
目前这项最新研究报告发表在近期出版的《科学》杂志上，美国华盛顿大学科学家烟草蛾放在实验室风洞进行实验，将它暴露在汽车、卡车尾气和植物芬香混合气味中，人类活动对环境造成的污染破坏了烟草蛾发现花卉的能力，并改变了烟草蛾大脑嗅觉神经对花卉气味的处理过程。
华盛顿大学杰弗里-里佛尔(Jeffrey Riffell)教授说：“像蜜蜂、蝴蝶和飞蛾等授粉者，它们使用嗅觉远距离定位花卉，但是我们发现受交通车辆尾气影响，将破坏昆虫授粉者的嗅觉能力，即使附近存在着花卉，也无法探测到。现在一些飞蛾远距离飞行，也无法充分嗅闻到花卉味道，不知道花卉的所在位置。”
我们需要进入更多的实验来证实在空气污染的情况下，是否会破坏其它昆虫授粉者的嗅觉能力，例如：蜜蜂，这对于农业将是非常重要的。
烟草蛾是一种大型夜间活动昆虫，翼展可达到10厘米，主要分布在加拿大至中美洲，它们最喜欢的花卉是曼陀罗花。在风洞测试和计算机控制气味刺激系统中，研究人员观察烟草蛾如何区分不同浓度曼陀罗花气味，同时，他们在气味中混合了车辆尾气，研究人员跟踪分析放置在烟草蛾触角神经叶上电极激活的神经路径，它的触角相当于昆虫的鼻子，触角神经叶相当于部分大脑，能够处理触角感知的气味。
汽车的尾气污染物
汽车尾气的主要污染物是[2]：一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、铅、硫化物等。它们对环境的污染主要表现为产生温室效应，破坏臭氧层，产生酸雨、黑雨等现象。对人体的危害主要表现为造成各种疾病，严重损害呼吸系统，并且具有很强的致癌性。汽车行驶时排出有害物质破坏环境和人体健康。这些有害物质成分非常复杂，主要包括一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等。一氧化碳是燃料在发动机内燃烧不完全的产物，它与人体血红蛋白的结合力远远强于氧与血红蛋白的结合力。所以一氧化碳削弱了血红蛋白向人体组织输送氧的能力，影响神经中枢系统，严重时造成中毒死亡。碳氢化合物是燃料在发动机中燃烧不完全和燃料挥发形成的。它包括多种烃类化合物，部分烃类化合物有致癌性，进入人体后产生慢性中毒。
治理措施编辑
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。
控制数量
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。
提高质量
到21世纪初，世界大多数城市都已禁止使用含铅汽油。要提高汽车尾气污染物排放标准，严格把关，不能让未达到标准的汽油流入市场。
绿色技术
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。定期清洗三元催化器，保持机动车尾气净化性能。
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力性能下降、储气瓶占用空间大等问题。
变废为宝
方案A：在气缸内的燃料和空气经过压缩，变成高温高压的气体，燃烧后能量仍很高。如果将这些能量利用起来，转化成发动机的动力，既节省了燃料，又减少了废气排放量。
方案B：汽车尾气中含有氮氧化物和硫氧化物，如果在尾气排放管上加装一个收集和转化装置，将其转化成工业原料硝酸和硫酸，虽然收集量可能不多，但积少成多，这就在减少对大气的污染的同时对资源进行了回收。
加强宣传
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。
治理成果编辑
目前地方政府的措施已取得了一些成效，据统计，从2000年到2010年，在中国机动车保有量总量翻3倍多的情况下，污染物排放量仅增加了0.3倍，各项污染物均实现50%以上的消减，采取的控制措施累计减少了3800万吨氮氧化物、4450万吨碳氢化合物、2.387亿吨一氧化碳和700 万吨颗粒物的排放。
处理技术
燃油替代
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，提升燃油品质等，比如添加千分之五左右的燃油伴侣。
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，或采用纳米技术的耐摩汀---机油添加剂等，加入到引擎的机油箱中，可节约发动机燃油5%~15%左右。此外，采用耐摩汀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，可减轻对大气环境的污染。
⑷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“大豆柴油”。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。
⑸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。采用计算机控制点火系统，以便对发动机的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。
⑹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。
内部调试
⑴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NOx的生成量减少。
⑵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CO、HC和煤烟。
⑶调整喷油泵的供油量，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CO、CH和煤烟的生成。[1]
尾气净化
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。
⑴采用催化剂：将CO氧化成CO2，HC氧化成CO2和H2O，NOx被还原成为N2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CO、HC。催化反应器设置在排气系统中排气歧管与消音器之间。
⑵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，可将粘在碳粒上的有毒物质，使碳粒子胀大而给予去除。
内部净化
⑴正曲轴箱通气系统的设计：把从气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。发动机上的PCV系统就是发挥这样的作用。
⑵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。
⑶蒸发排放控制系统的设计（碳罐）：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。
加强管理
⑴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，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CO生成量少。如果对NOx、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。
⑵严格执行国家质量技术标准/控制燃油标准。
相关事件
20世纪40年代，在美国洛杉矶首先发现了光化学烟雾。每到秋冬季节，许多人的眼睛轻度红肿，嗓子疼痛，甚至还有人皮肤出现程度不等的潮红，丘斑疹等；人们还常会产生呼吸困难和疲乏的感觉。1955年九月，严重的汽车尾气加上气温偏高，洛杉矶再次出现了光化学烟雾，而且浓度非常高，光化学烟雾不仅影响了人们的呼吸道功能，特别是损伤儿童的肺功能；引发胸痛、恶心、疲乏等症状，导致了几千人受害，两天之内就有400多名65岁的老人死亡，生长在郊区的蔬菜全部由绿变褐，无人敢吃；水果和农作物减产，大批树木落叶发黄，几万公顷的森林有四分之一以上干枯而死。继1943年洛杉矶发生世界上最早的光化学烟雾事件后，在北美、英国、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现了这种烟雾。
各国措施
在意大利的罗马，自1997年以来，如果驾车者想在历史遗迹所在的地区通行，那他每年必须交纳大约200～332欧元不等的税。此外，还需证明自己是在这个区域工作的。至于住在这里的居民，只要象征性地交15欧元就可以了。通过税收汇聚的资金原本计划用来建造停车场，可这些停车场直到2006年也迟迟没有建成。即便如此，这些措施也已经使此处每天通过的车辆从1997年的9万辆减少到了2006年7万辆。
新加坡城很早就采取了一项旨在限制商业中心车流量的政策。1975年，该城首先实行了城市通行税制度，驾车者每天都必须交这个通行税。到了1998年，这个办法有了变化，改成了按时段计算的电子收税系统。这项政策使高峰时段（8时—9时）的汽车车流量减少了，因为有些人决定在那些通行税不太高的时段（7时30分—8时和9时—9时30分）开车通过这里。
相应法规
广州市政府颁布《关于根本上销售使用含铅汽油的通知》、《广州机动车排气污染防治规定》。北京市政府相继出台《关于采取紧急措施控制北京大气污染的通知》、《关于进一步落实大气污染防治措施，努力改善环境质量的决议》，以及市环保局组织《实施北京市轻型汽车排气污染物标准》。
挪威大部分大城市都要求司机交纳进城费，而这也是直接借鉴了英国伦敦的作法。 伦敦自2003年2月以来，就安装了800台摄像机，必须交纳5英镑（约合7．5欧元）的通行税才能进入从东部的塔桥到西部的海德公园间方圆21平方公里的区域。但由于公共交通系统已经陈旧，由伦敦市长决定施行的这项改革受到了部分市民的非议。伦敦市政当局想通过实行这项反交通阻塞税，把该市的汽车流量减少10%—15%，并希望把每年征得的1．3亿英镑（约合1．95亿欧元）的通行税用于发展公共交通运输。
德国是采取税收政策来对付汽车污染的。自2001年1月以来，汽车每年的纳税额是根据汽车的功率以及汽车排放污染气体的量来计算的。此外，还实行了补贴制度，就是对那些排放污染气体少的汽车实行补贴。有了这两项规定，一些驾车者可以好几年不用交一分钱的税。 这项政策对促使汽车生产商生产更环保的汽车有一定的积极作用。
随着社会经济的高速发展，汽车拥有量的急剧增加，汽车污染已成为城市最主要的大气污染问题。本文讲述了汽车污染产生的主要途径以便于研究有效控制汽车污染的防治措施。
