機(jī)動(dòng)車尾氣污染控制的研究進(jìn)展及新技術(shù)

龔 雁

（武漢市硚口區(qū)輻射和危險(xiǎn)固體廢物污染防治管理站 湖北武漢 430000）

引言

環(huán)境污染如果找不到有針對(duì)性的解決辦法，歸根結(jié)底受害者是人類自身，因此機(jī)動(dòng)車尾氣治理是一個(gè)亟待解決的問題。“十五”以來，科技部一直支持汽車尾氣污染控制技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。“十一五”期間，“汽車污染控制技術(shù)研究”被列為國(guó)家863 計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目。針對(duì)即將出臺(tái)的國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)和未來的國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)，制定了我國(guó)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，如何將廢氣污染減少，提高城市環(huán)境質(zhì)量，已成為城市發(fā)展中的重點(diǎn)問題。減少機(jī)動(dòng)車尾氣排放不單需要提高技術(shù)及既定的標(biāo)準(zhǔn)，更需要有相關(guān)政策的支持。同時(shí)，也需人們提高人們的文明駕駛意識(shí)和節(jié)能環(huán)保意識(shí)。

1 我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車尾氣污染現(xiàn)狀

自進(jìn)入21 世紀(jì)以來，人們的生活狀態(tài)漸入佳境，其汽車擁有數(shù)量也在增加且使用的范圍性隨之?dāng)U大，尾氣問題對(duì)環(huán)境的危害日益突出。機(jī)車尾氣污染情況也從區(qū)域性問題轉(zhuǎn)變成了全球性公共危機(jī)問題。近年間，空氣污染類型發(fā)生了變化。以往是煙塵，而現(xiàn)在是煙塵和機(jī)動(dòng)車尾氣的混合物。新時(shí)代的到來，機(jī)動(dòng)車污染已逐漸變?yōu)榇髿馕廴镜脑搭^。由于機(jī)動(dòng)車數(shù)量的增加，空氣污染的程度也在隨之增大。機(jī)動(dòng)車尾氣中的一氧化碳和碳?xì)浠衔锍蔀榭諝馕廴镜年P(guān)鍵來源。據(jù)環(huán)境保護(hù)部報(bào)告，部分城市機(jī)動(dòng)車尾氣污染物對(duì)大氣污染指數(shù)的貢獻(xiàn)率在60%以上，部分大中城市的機(jī)動(dòng)車數(shù)量正在逐步增加，雖然人們對(duì)城市病投入很大，但效果并不理想[1]。

2 機(jī)動(dòng)車尾氣主要污染物種類及危害

機(jī)動(dòng)車尾氣污染物成分相對(duì)復(fù)雜，其中包括一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔铩U、醛類化合物、煙塵顆粒等。眾多污染源中，機(jī)車尾氣污染排放對(duì)環(huán)境造成了較大威脅，特別是寒冷陰霾氣候的污染源中，機(jī)車尾氣比重占25%。伴隨大批量的機(jī)車尾氣排放使得空氣當(dāng)中氮氧化物，碳?xì)浠衔铮U和其他污染物的含量持續(xù)增加，并且對(duì)人們健康、兒童成長(zhǎng)引發(fā)危害。

2.1 一氧化碳污染

一氧化碳是機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)有害排放物中濃度最高的成分。機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷和高負(fù)荷工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生一氧化碳。它可隨呼吸道進(jìn)到肺泡之中，被血液吸收并與血紅蛋白相互融合，形成名為碳氧血紅蛋白的物質(zhì)。它能使得血液載氧能力減退，引起組織性缺氧，從而一定程度上影響心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)。然后，反應(yīng)將變慢、理解力和記憶力變差，在嚴(yán)重的情況下，將威脅人們生命，并對(duì)人體造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。

2.2 碳?xì)浠衔镂廴?/h3>

機(jī)動(dòng)車尾氣中的碳?xì)浠衔镉?00 多種，未燃烴含有飽和烴、不飽和烴和一些含氫化合物，其組成復(fù)雜多變。HC 中的大部分成分對(duì)人體健康無明顯直接影響，但少量醛類會(huì)對(duì)人的器官或系統(tǒng)具有刺激作用，如鼻子、眼睛以及呼吸道，其中C2H4在大氣中的濃度達(dá)0.5ppm 時(shí)，能使一些植物發(fā)育異常。未燃烴也是形成光化學(xué)煙霧主要物質(zhì)。

2.3 氮氧化合物污染

機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)排放的氮氧化物以一氧化氮和二氧化氮為主。一氧化氮無毒，但高濃度的一氧化氮可以引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)相對(duì)紊亂，易氧化成具有毒性的二氧化氮。氮氧化合物到肺后，會(huì)形成亞硝酸、硝酸，對(duì)肺組織有著劇烈刺激性作用，還讓肺毛細(xì)管通透性增加，最后造成肺氣腫。氮氧化合物同樣也是光化學(xué)煙霧的成分。

2.4 醛類化合物

醛類物質(zhì)是因?yàn)樘細(xì)浠衔锏牟荒芡耆娜紵a(chǎn)生的，它是內(nèi)燃機(jī)的廢氣排放。雖然廢氣中的醛含量相對(duì)較低，但當(dāng)機(jī)動(dòng)車數(shù)量增多、尾氣污染就會(huì)變多，這樣逐漸疊加就使得醛污染物對(duì)人們身體健康產(chǎn)生了相關(guān)危害，并且不可小覷。汽車尾氣排放的醛類化合物中含有60%和70%中等醛，它為刺激性氣體，對(duì)于眼睛、呼吸系統(tǒng)有很強(qiáng)刺激作用。人的嗅覺最值為0.0612mg，當(dāng)濃度過高時(shí)會(huì)引發(fā)咳嗽、胸痛、惡心以及嘔吐。

2.5 鉛污染

主要是將四乙基鉛作為抗爆劑加入汽油中燃燒產(chǎn)生的鉛化合物。每1kg 汽油排放2.0kg 鉛化合物，其中20%留在發(fā)動(dòng)機(jī)中，70%以顆粒物的形式排放。鉛粒子摻雜在城市的空氣中漂浮與擴(kuò)散，經(jīng)呼吸道或皮膚進(jìn)入體內(nèi)，對(duì)胃、腎、心、肺、造血組織及神經(jīng)中樞都有危害。當(dāng)孩童血液中鉛濃度達(dá)0.6-0.8ppm 的時(shí)候，兒童的生長(zhǎng)與智力發(fā)育會(huì)受其影響，甚至出現(xiàn)癡呆兒病癥。并且鉛還能透過母體進(jìn)到胎盤，危及胎兒生命。

2.6 顆粒污染

主要是燃料不完全燃燒產(chǎn)生的煙塵和油顆粒。機(jī)動(dòng)車尾氣中的懸浮顆粒物，能讓肺功能損害，增加慢性呼吸道疾病的發(fā)病幾率。煤煙還常常含有強(qiáng)致癌芳香烴，如苯并芘是碳煙中存有的強(qiáng)致癌物，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的顆粒成分比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的更為復(fù)雜，顆粒數(shù)量是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的30～60 倍。

2.7 噪聲

機(jī)車所形成的噪音占主要噪音的80%。機(jī)車啟動(dòng)行駛之時(shí)其內(nèi)燃機(jī)、輪胎以及喇叭等會(huì)產(chǎn)生大量的噪音，使得人們心煩氣躁、失去睡眠，疲憊不堪甚至是記憶能力有所減退，給人們?cè)斐删窳λト酰瑢?dǎo)致后果十分嚴(yán)重，影響人身健康。

3 機(jī)動(dòng)車尾氣治理技術(shù)

要有效控制機(jī)動(dòng)車尾氣，應(yīng)提高燃料的燃燒性能，改變發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)或凈化機(jī)動(dòng)車尾氣，以降低尾氣排放的影響，從而達(dá)到預(yù)期的廢氣有效控制[2]。

3.1 改善燃料燃燒性能

處理方法主要是添加添加劑或燃油磁化。當(dāng)前市場(chǎng)上使用的添加劑大多是化學(xué)添加劑，借助乳化或分散的方式使燃油全面進(jìn)行燃燒。這類化學(xué)添加劑雖能促進(jìn)燃料的燃燒，但會(huì)與燃燒產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生一些致癌物質(zhì)，生成二次污染。另一種是磁化節(jié)油法，盡管有一定的理論基礎(chǔ)支持，但因其燃料本身、磁化時(shí)間及磁場(chǎng)強(qiáng)度等因素影響，并未達(dá)到理想化的實(shí)際效果。

3.2 改變發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)

發(fā)動(dòng)機(jī)是機(jī)動(dòng)車的動(dòng)力源，也是城市空氣污染源頭之最，要想從根本上解決機(jī)動(dòng)車尾氣污染問題，必然要研究、制造出更先進(jìn)環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)供車使用。伴隨現(xiàn)代化工業(yè)快速發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)也隨之取得了很大程度的改善，但卻顯示出部分缺點(diǎn)，如操作方法相對(duì)困難，治理的周期較長(zhǎng)。

3.3 凈化機(jī)動(dòng)車尾氣

目前常用的方法是在機(jī)動(dòng)車排氣口增加尾氣凈化器，對(duì)機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行凈化以減少污染，包括安裝機(jī)動(dòng)車曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置、安裝汽油車燃油蒸發(fā)污染控制裝置、安裝機(jī)動(dòng)車電子點(diǎn)火器、安裝機(jī)動(dòng)車磁化凈化器等。這些方法較為簡(jiǎn)便，通過過濾機(jī)動(dòng)車尾氣，使排放到空氣中的尾氣危害降低[3]。

4 機(jī)動(dòng)車尾氣治理新技術(shù)

目前機(jī)動(dòng)車尾氣治理新技術(shù)有燃料電池、替代新燃料、機(jī)動(dòng)車尾氣降解劑等。

4.1 燃料電池

燃料電池是一種新型的無污染、無噪聲的機(jī)動(dòng)車電源。它可以直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而不燃燒，具有可靠性高、適用性強(qiáng)、能量轉(zhuǎn)換效率高、低污染、低噪聲等特點(diǎn)。根據(jù)電解質(zhì)的不同，燃料電池大致可分為五類：堿性燃料電池（AFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、固態(tài)氧化物燃料電池（SOFC）、熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC）。

4.2 替代新燃料

替代新燃料主要有天然氣、液化石油氣、乙醇汽油、生物柴油幾類。天然氣和液化石油氣是機(jī)動(dòng)車燃料的理想替代品。它們能在發(fā)動(dòng)機(jī)中充分燃燒，機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)無需大的改動(dòng)即可直接使用，使機(jī)動(dòng)車排放的污染成分遠(yuǎn)低于汽油機(jī)和柴油車。最近，因?yàn)榄h(huán)境保護(hù)的壓力和能源危機(jī)的影響，燃?xì)鈾C(jī)動(dòng)車得到了世界各國(guó)政府的重視和支持。大批量實(shí)驗(yàn)與研究顯示，該方法能明顯減少機(jī)動(dòng)車尾氣排放污染，其成本低、安全性相對(duì)較高、性能較好[4]。乙醇汽油是一種機(jī)動(dòng)車燃料，它將乙醇（變性燃料）與汽油依據(jù)一定的比例進(jìn)行混合而制成的。早在20 世紀(jì)，乙醇汽油作為機(jī)動(dòng)車燃料就已經(jīng)出現(xiàn)在巴西、印度等國(guó)。我國(guó)使用乙醇汽油作為機(jī)動(dòng)車燃料的技術(shù)非常成熟，一些地方已經(jīng)推廣使用乙醇汽油，但與汽油車相比成本較高，經(jīng)濟(jì)效益稍低。生物柴油是用植物油或動(dòng)物脂肪，經(jīng)過化學(xué)加工制成的一種可再生能源。能夠用于柴油機(jī)，與柴油按任意比例進(jìn)行混合性匹配使用。使用生物柴油可以減少溫室氣體排放和空氣污染，有利于發(fā)展國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)，削減石油供應(yīng)需求，最終達(dá)成可持續(xù)發(fā)展。

4.3 機(jī)動(dòng)車尾氣降解劑

機(jī)動(dòng)車尾氣降解劑是國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)自主研發(fā)的納米光催化產(chǎn)品，可用于道路機(jī)動(dòng)車尾氣降解，運(yùn)用專用施工車輛將它均勻噴灑在道路表面后，附著在道路表面的光催化產(chǎn)品經(jīng)過陽光的照射，把尾氣當(dāng)中的氮氧化物、碳?xì)浠衔镞M(jìn)行降解，形成了以硝酸鈣為主要成分的無害鹽類，通過下雨及城市灑水車的沖刷，道路表面又能重新恢復(fù)機(jī)能。

結(jié)語

綜上所述，為我們從技術(shù)和政策層面解決這一問題指明了方向。中國(guó)正在進(jìn)入世界汽車強(qiáng)國(guó)的行列，越來越多的機(jī)動(dòng)車將帶來更多的尾氣污染。我們要繼續(xù)吸收其他國(guó)家和地區(qū)在治理機(jī)動(dòng)車尾部污染方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和管理方法，從管理和技術(shù)層面做好這場(chǎng)硬仗的準(zhǔn)備，使之在危機(jī)前化為烏有，只有這樣我們才能生活在更好的環(huán)境中。雖然我國(guó)機(jī)動(dòng)車尾氣控制技術(shù)取得了一定進(jìn)展，但仍存在不足。目前看來，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行分析改造，提高機(jī)動(dòng)車尾氣處理技術(shù)的可行性，或許是最快捷、最方便的途徑。相信通過不斷研究探索，我們將來一定能找到更完善的方法來解決機(jī)動(dòng)車尾氣污染問題。