機動車尾氣污染控制的研究進展及新技術

龔 雁

（武漢市硚口區輻射和危險固體廢物污染防治管理站 湖北武漢 430000）

引言

環境污染如果找不到有針對性的解決辦法，歸根結底受害者是人類自身，因此機動車尾氣治理是一個亟待解決的問題。“十五”以來，科技部一直支持汽車尾氣污染控制技術和產業發展。“十一五”期間，“汽車污染控制技術研究”被列為國家863 計劃重點項目。針對即將出臺的國Ⅳ排放標準和未來的國Ⅴ排放標準，制定了我國國家排放標準，如何將廢氣污染減少，提高城市環境質量，已成為城市發展中的重點問題。減少機動車尾氣排放不單需要提高技術及既定的標準，更需要有相關政策的支持。同時，也需人們提高人們的文明駕駛意識和節能環保意識。

1 我國城市機動車尾氣污染現狀

自進入21 世紀以來，人們的生活狀態漸入佳境，其汽車擁有數量也在增加且使用的范圍性隨之擴大，尾氣問題對環境的危害日益突出。機車尾氣污染情況也從區域性問題轉變成了全球性公共危機問題。近年間，空氣污染類型發生了變化。以往是煙塵，而現在是煙塵和機動車尾氣的混合物。新時代的到來，機動車污染已逐漸變為大氣污染的源頭。由于機動車數量的增加，空氣污染的程度也在隨之增大。機動車尾氣中的一氧化碳和碳氫化合物成為空氣污染的關鍵來源。據環境保護部報告，部分城市機動車尾氣污染物對大氣污染指數的貢獻率在60%以上，部分大中城市的機動車數量正在逐步增加，雖然人們對城市病投入很大，但效果并不理想[1]。

2 機動車尾氣主要污染物種類及危害

機動車尾氣污染物成分相對復雜，其中包括一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、鉛、醛類化合物、煙塵顆粒等。眾多污染源中，機車尾氣污染排放對環境造成了較大威脅，特別是寒冷陰霾氣候的污染源中，機車尾氣比重占25%。伴隨大批量的機車尾氣排放使得空氣當中氮氧化物，碳氫化合物，鉛和其他污染物的含量持續增加，并且對人們健康、兒童成長引發危害。

2.1 一氧化碳污染

一氧化碳是機動車發動機有害排放物中濃度最高的成分。機動車發動機在低負荷和高負荷工作時會產生一氧化碳。它可隨呼吸道進到肺泡之中，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。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和神經系統。然后，反應將變慢、理解力和記憶力變差，在嚴重的情況下，將威脅人們生命，并對人體造成不可逆轉的傷害。

2.2 碳氫化合物污染

機動車尾氣中的碳氫化合物有200 多種，未燃烴含有飽和烴、不飽和烴和一些含氫化合物，其組成復雜多變。HC 中的大部分成分對人體健康無明顯直接影響，但少量醛類會對人的器官或系統具有刺激作用，如鼻子、眼睛以及呼吸道，其中C2H4在大氣中的濃度達0.5ppm 時，能使一些植物發育異常。未燃烴也是形成光化學煙霧主要物質。

2.3 氮氧化合物污染

機動車發動機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系統相對紊亂，易氧化成具有毒性的二氧化氮。氮氧化合物到肺后，會形成亞硝酸、硝酸，對肺組織有著劇烈刺激性作用，還讓肺毛細管通透性增加，最后造成肺氣腫。氮氧化合物同樣也是光化學煙霧的成分。

2.4 醛類化合物

醛類物質是因為碳氫化合物的不能完全的燃燒而產生的，它是內燃機的廢氣排放。雖然廢氣中的醛含量相對較低，但當機動車數量增多、尾氣污染就會變多，這樣逐漸疊加就使得醛污染物對人們身體健康產生了相關危害，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，對于眼睛、呼吸系統有很強刺激作用。人的嗅覺最值為0.0612mg，當濃度過高時會引發咳嗽、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生的鉛化合物。每1kg 汽油排放2.0kg 鉛化合物，其中20%留在發動機中，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散，經呼吸道或皮膚進入體內，對胃、腎、心、肺、造血組織及神經中樞都有危害。當孩童血液中鉛濃度達0.6-0.8ppm 的時候，兒童的生長與智力發育會受其影響，甚至出現癡呆兒病癥。并且鉛還能透過母體進到胎盤，危及胎兒生命。

2.6 顆粒污染

主要是燃料不完全燃燒產生的煙塵和油顆粒。機動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病幾率。煤煙還常常含有強致癌芳香烴，如苯并芘是碳煙中存有的強致癌物，柴油發動機的顆粒成分比汽油發動機的更為復雜，顆粒數量是汽油發動機的30～60 倍。

2.7 噪聲

機車所形成的噪音占主要噪音的80%。機車啟動行駛之時其內燃機、輪胎以及喇叭等會產生大量的噪音，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，給人們造成精神力衰弱，導致后果十分嚴重，影響人身健康。

3 機動車尾氣治理技術

要有效控制機動車尾氣，應提高燃料的燃燒性能，改變發動機結構或凈化機動車尾氣，以降低尾氣排放的影響，從而達到預期的廢氣有效控制[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。當前市場上使用的添加劑大多是化學添加劑，借助乳化或分散的方式使燃油全面進行燃燒。這類化學添加劑雖能促進燃料的燃燒，但會與燃燒產物發生反應，產生一些致癌物質，生成二次污染。另一種是磁化節油法，盡管有一定的理論基礎支持，但因其燃料本身、磁化時間及磁場強度等因素影響，并未達到理想化的實際效果。

3.2 改變發動機結構

發動機是機動車的動力源，也是城市空氣污染源頭之最，要想從根本上解決機動車尾氣污染問題，必然要研究、制造出更先進環保型發動機供車使用。伴隨現代化工業快速發展，發動機結構也隨之取得了很大程度的改善，但卻顯示出部分缺點，如操作方法相對困難，治理的周期較長。

3.3 凈化機動車尾氣

目前常用的方法是在機動車排氣口增加尾氣凈化器，對機動車產生的尾氣進行凈化以減少污染，包括安裝機動車曲軸箱強制通風裝置、安裝汽油車燃油蒸發污染控制裝置、安裝機動車電子點火器、安裝機動車磁化凈化器等。這些方法較為簡便，通過過濾機動車尾氣，使排放到空氣中的尾氣危害降低[3]。

4 機動車尾氣治理新技術

目前機動車尾氣治理新技術有燃料電池、替代新燃料、機動車尾氣降解劑等。

4.1 燃料電池

燃料電池是一種新型的無污染、無噪聲的機動車電源。它可以直接將燃料的化學能轉化為電能而不燃燒，具有可靠性高、適用性強、能量轉換效率高、低污染、低噪聲等特點。根據電解質的不同，燃料電池大致可分為五類：堿性燃料電池（AFC）、質子交換膜燃料電池（PEMFC）、磷酸燃料電池（PAFC）、固態氧化物燃料電池（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動車燃料的理想替代品。它們能在發動機中充分燃燒，機動車發動機無需大的改動即可直接使用，使機動車排放的污染成分遠低于汽油機和柴油車。最近，因為環境保護的壓力和能源危機的影響，燃氣機動車得到了世界各國政府的重視和支持。大批量實驗與研究顯示，該方法能明顯減少機動車尾氣排放污染，其成本低、安全性相對較高、性能較好[4]。乙醇汽油是一種機動車燃料，它將乙醇（變性燃料）與汽油依據一定的比例進行混合而制成的。早在20 世紀，乙醇汽油作為機動車燃料就已經出現在巴西、印度等國。我國使用乙醇汽油作為機動車燃料的技術非常成熟，一些地方已經推廣使用乙醇汽油，但與汽油車相比成本較高，經濟效益稍低。生物柴油是用植物油或動物脂肪，經過化學加工制成的一種可再生能源。能夠用于柴油機，與柴油按任意比例進行混合性匹配使用。使用生物柴油可以減少溫室氣體排放和空氣污染，有利于發展國內經濟，削減石油供應需求，最終達成可持續發展。

4.3 機動車尾氣降解劑

機動車尾氣降解劑是國家高新技術企業自主研發的納米光催化產品，可用于道路機動車尾氣降解，運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品經過陽光的照射，把尾氣當中的氮氧化物、碳氫化合物進行降解，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機能。

結語

綜上所述，為我們從技術和政策層面解決這一問題指明了方向。中國正在進入世界汽車強國的行列，越來越多的機動車將帶來更多的尾氣污染。我們要繼續吸收其他國家和地區在治理機動車尾部污染方面的先進經驗和管理方法，從管理和技術層面做好這場硬仗的準備，使之在危機前化為烏有，只有這樣我們才能生活在更好的環境中。雖然我國機動車尾氣控制技術取得了一定進展，但仍存在不足。目前看來，對現有技術進行分析改造，提高機動車尾氣處理技術的可行性，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動車尾氣污染問題。