汽油機排出納米級有機碳粒子的光學特性

汽油機排出納米級有機碳粒子的光學特性

大氣中存在的碳質氣溶膠很大程度來源于烴燃燒，尤其是內燃機燃燒物的排放。通常認為汽油機排出的有機化合物來自燃油蒸發和潤滑油的氧化。然而，一些研究表明，發動機排出的廢氣中含有納米級的不同類別的有機碳顆粒。顆粒的物理和化學特性影響著人類健康和外界環境，以及對氣候變化和氣溶膠的建模。近日，一些政府監管機構（如美國環保局）針對小型汽油機的排放出臺了法規，因為發現小型汽油機對空氣污染比較嚴重。

采用各種非原位光學技術論述了小型汽油機排放出的納米級有機粒子（NOC）特性，評估了其危害。試驗用發動機為一臺單缸、4沖程汽油發動機，排量為256.7mL（缸徑×沖程：70mm×66.7mm）。使用石英探針對廢氣取樣，通過去離子水將收集的水碳質顆粒積聚成水溶膠。用動態光散射（DLS）確定顆粒的尺寸和分布情況，利用透射電子顯微鏡（TEM）進一步證實。在無負荷情況下，粒子的流體力學直徑在1.7～3.6nm范圍，平均直徑為2.4nm。在較高負荷下，發動機廢氣中粒徑增加，這是粒子凝結的結果。采用紫外可見吸收光譜和紅外光譜學分析顆粒的化學結構。從紫外可見吸收光譜學獲得的帶隙能量和振子強度數據表明，納米級有機粒子含有3～5個芳環的聚芳族烴結構。紅外光譜學分析進一步證實了脂族和羰基官能團在顆粒芳族結構中的存在。顆粒的尺寸以及在發動機中的高數濃度和結構特性，使得其對環境和人類健康危害極大。

刊名：Particuology（英）

刊期：2013年第11卷

作者：Bireswar Paul et al

編譯：張振偉