農用車尾氣排放污染產生原因及防治措施研究

閆寒乙

（漢中職業技術學院，陜西 漢中 723002）

改革開放四十多年來，中國創造了經濟快速發展和社會長期穩定兩大奇跡。在經濟高速發展的同時，人們的整體生活水平普遍得到了提高，但也產生了愈來愈多的問題，如環境污染問題。目前，我國最突出的環境污染問題之一就是城市汽車尾氣污染物的排放。城市的環境污染日趨嚴重，為了使美麗的鄉村建設不走城市發展的老路，研究農用車的尾氣排放顯得尤其重要。因此，本文重點對農用車尾氣排放污染物進行初步分析，發現農用車尾氣中有數百種不同的化學物質，其中排放的污染物主要包括以下幾種：一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）、硫氧化合物等，農用車排放的各種污染物對環境造成不可估量的危害，同時也對人體造成了一定的傷害。

1 農用車尾氣排放的組成、原因及危害

1.1 一氧化碳（CO）

一氧化碳（CO）是一種無色無味的氣體[1]，在車輛行駛的過程中，發動機中燃料未完全燃燒時會產生這種氣體。它與血紅蛋白的結合速度是氧氣與血紅蛋白結合速度的200 倍左右，一旦人將其吸入體內，它將與人類血液中的血紅蛋白結合形成碳氧血紅蛋白，這將極大地損害人類的呼吸系統。與此同時，它會導致相關組織出現明顯缺氧不適癥狀。在最初階段，它只會讓人頭暈惡心，但隨著血液中碳氧血紅蛋白的逐漸增加，將會導致血液循環系統出現不良情況，甚至使人缺氧死亡。

1.2 碳氫化合物（HC）

碳氫化合物（HC）是車輛行駛過程中會排放出的一種氣體，主要排放出的是未經燃燒烴，除此以外，還包括燃料供給系統中的燃油直接蒸發以及燃燒室內氣體外泄排放出的氣體。該化合物本身也是一種毒性氣體，當其進入人體后會嚴重破壞人體生理基本機能，在刺激人體組織器官的同時，還會誘發皮膚炎、呼吸系統疾病等。

1.3 氮氧化合物（NOx）

氮氧化合物（NOx）主要是車輛在重載大負荷時，發動機溫度過高，燃料在高溫、高壓和富氧條件下燃燒時的產物[2]。當空燃比大于或等于14.7 時，就會增加氮氧化合物（NOx）的排放量。氮氧化合物（NOx）進入人體呼吸系統后，會導致中樞神經系統紊亂。此外，當二氧化氮（NO2）在空氣中的質量濃度超過一定范圍時，它會在陽光下與空氣中的某些物質發生進一步的化學反應，造成空氣的二次污染。

1.4 二氧化硫（SO2）

二氧化硫（SO2）作為車輛的尾氣排放污染物中的一部分，它也與燃料有關。據調查，與汽油機車輛相比較，柴油機車輛在燃料燃燒過程中的尾氣排放總量更高。與此同時，形成酸雨的一個重要原因就是二氧化硫（SO2）。目前，酸雨的發生率也在逐年上升，發生區域面積也在逐年擴大，它不僅導致地面腐蝕等問題，還嚴重威脅著人們的生命財產安全[3]。

1.5 顆粒物（PM）

顆粒物的主要成分是煤煙，是車輛尾氣中一種常見的污染物。目前，人們居住的環境中的顆粒物含量也在逐年遞增，嚴重威脅著人們的身心健康。此外，粒徑較小的顆粒也可以借助呼吸道進入人體，導致人們患上哮喘、慢性支氣管炎等慢性病。

1.6 光化學煙霧

光化學煙霧是指光化學反應在碳氫化合物（HC）和氮氧化合物（NOx）在陽光（紫外線）作用下產生的物質。光化學煙霧一般有刺鼻的氣味，當人體吸入過量的光化學煙霧時，不但會感覺喉管和氣管不適，還會增加各種慢性疾病的發病率。

2 農用車尾氣排放污染的主要防治措施

農用車尾氣污染的治理工作是營造綠色、環保、舒適、良好的美麗鄉村環境的一項重要舉措，同時也是短時間內促進經濟發展的前提條件[4-5]。由此看來，要采取行之有效的辦法來解決目前農村農用車尾氣污染根本問題，由于農用車普遍使用的發動機為柴油機，當前減少農用車尾氣污染排放可以從以下四個層面來考慮，即燃油品質、技術改進、日常維護、政策引導。

2.1 燃油品質

2.1.1 燃油、潤滑油品質

要想使柴油、潤滑油品質得到保證，就要確保柴油十六烷值、硫含量、多環芳烴等含量和潤滑油中磷、灰分等相關雜質的含量在一個合適的范圍內。據相關數據，當柴油中硫含量從0.12%減少到0.05%時，顆粒物（PM）的排放量也將降低8%左右[6]。為了更進一步地降低柴油機中有害物的排放，也可以在柴油中加入一定的添加劑，這對減少碳煙的生成有著積極作用。燃油添加劑（主要成分為鐵、鉑、錳等）是日常使用較為常見的一種助燃劑，通過加入燃油添加劑，一方面能夠提高燃燒過程中碳分子的氧化速度，另一方面可以降低燃油的粘稠度，提高十六烷值。在目前的工程應用中，所使用的消煙劑，主要成分是一種含錳的化合物，該種消煙劑能夠有效地降低碳煙的生成量。

2.1.2 代用燃料

目前，農用車燃油主要為柴油，基于環保問題，可以開發更多的代用品，比如壓縮天然氣、甲醇、乙醇氫燃料和植物油等替代燃料。經過試驗，這些代用燃料在燃燒環境相同的情況下，滯燃期明顯縮短，氣缸內溫度大大降低、氧含量極大減少，燃料在高溫裂解中生成顆粒物（PM）的傾向也會減少。這些都有助于解決農用車尾氣排放的不良問題，同時也有助于解決能源問題。但也有相關研究表明，使用植物油、天然氣等制成油的替代燃料，會在一定程度上提升顆粒物（PM）、氮氧化合物（NOX）的排放量。

2.2 技術層面

2.2.1 發動機的優化設計

尾氣污染物排放主要是發動機燃油燃燒過程不充分、不完全所造成的。所以發動機設計方面考慮與發動機燃油燃燒過程相關零部件，其主要包括配氣機構、燃燒室結構形狀以及其他改進與布置等。配氣機構優化主要包括發動機進排氣門、進氣道長短改變等。比如，為了進一步有效控制氮氧化合物（NOx）的排放量，改變壓縮比使其減小，就需對進氣道形狀進行優化設計，提高進、排氣道空氣流量，適當降低該處的渦流強度；通過設計使燃燒室結構更加緊湊、形狀更加合理，避開燃油燃燒時的死角，提高柴油機燃燒時的空氣利用率，加速柴油機混合氣形成的速率，避免局部過濃、過稀，以達到降低顆粒物（PM）和碳氫化合物（HC）生成量的目的。

2.2.2 增壓中冷技術

提高進氣密度的一種有效方式為增壓，增壓可以保證發動機燃油燃燒得更加充分、完全，以抑制顆粒物（PM）的生成。但增壓也會導致氣體再次被壓縮后，氣缸溫度迅速地上升，缸內燃燒溫度也隨之而升高，進而造成氮氧化合物（NOx）生成量顯著增加。為了降低氮氧化合物（NOx）排放量，要解決進氣的溫度問題，通常采用增壓加中冷的方法。增壓中冷其實就是在新鮮空氣進入柴油機氣缸內之前，首先通過增壓器的中段對其進行冷卻，然后其再進入氣缸內，氣體溫度就會在氣缸壓縮行程后期降低，進而起到抑制氮氧化合物（NOx）生成量的作用。

2.2.3 廢氣再循環（EGR）

采用廢氣再循環系統將會使農用車在高或低負荷的條件下，都可以有效減少氮氧化合物（NOx）生成量。廢氣再循環（EGR）是將柴油機排除廢氣定量地引入進氣系統中，再將廢氣循環到發動機的燃燒室內，而原本發動機排出的尾氣當中便含有大量的二氧化碳，其再與進氣重新混合進入到氣缸之后，能夠達到有效控制燃燒溫度的目的，進而減少氮氧化合物（NOx）生成量。同時，為了更加充分發揮和有效利用廢氣再循環，對柴油機的工況的檢查需要安排專業人員進行，并作出正確判斷[7]，根據農用車的實際工況，對廢氣再循環（EGR）率進行合理調整，使農用車在所有工況下，都能夠最大限度地降低柴油機有害污染物的排放量。

2.2.4 電子燃油噴射系統（EFI）

電子燃油噴射系統（EFI）是計算機（ECU）根據發動機轉速、運行工況等輸入信號，先計算出柴油機基本噴油量，再根據進氣溫度、冷卻液（水）溫度、進氣壓力等信號進行修正，最后確定最佳噴油量和噴油時刻，使混合氣體燃燒得更充分，以此減少有害氣體的排放量。

2.2.5 高壓共軌燃油技術

高壓共軌燃油系統即燃油噴射系統，主要由高壓油泵、共軌油管和電控噴油器組成。共軌油管是一種蓄壓器，能夠獨立實現壓力的產生。噴油器可以根據計算機（ECU）發出的控制信號[8]，通過控制電磁閥的開啟和關閉，將蓄壓器的燃油在最佳噴油時刻，將一定量燃油噴入燃燒室。這樣可以提高燃燒室內氣體溫度，增強對碳的燒除能力，減少碳粒的形成，進而減少污染物排放。

2.2.6 降低顆粒系統（DPF）

目前農用車發動機中基本都安裝了降低顆粒系統（DPF），這一系統主要是通過交替使用由多孔的陶瓷材料制作而成的過濾裝置，捕捉柴油機尾氣中的顆粒、微粒，從而有效減少了顆粒物（PM）[9]。在使用時，必須注意柴油中含硫量要低，并且要通過安裝燃料添加泵，為排氣時提供必要的燃油，否則經由該裝置處理后的柴油機，將無法保障其具有原來的經濟性、動力性。

2.3 做好農用車的日常保養

日常保養是農業機械維護的重要內容。需要以預防為主，注重防四漏等相關問題的排查。除此之外，需要對制動的總泵和分泵進行排查，剎車油需要定期更換。機械保養需要注重季節的差異性。如在夏季，首先要進行及時的清潔，定期換油和添加潤滑油，定期清除雜草和水垢，確保潤滑系統無故障，保證油路的暢通。而在冬季，油的黏度較高，給潤滑工作帶來不便。在啟動發動機時，要進行充分預熱，在預熱過程中根據實際怠速一定時間后再正常作業，且盡量以低速行駛，避免高負荷工作。此外，冬季北方路面有大量積雪，會導致輪胎與地面的摩擦力較小，容易發生側滑，因而在上下坡和轉彎時要格外注意。最后，在農閑季節，設備的存放同樣需要注意，避免在不利環境中存放導致設備損壞。

2.4 政策引導

2.4.1 嚴格監督，切實做好車輛的保養和維修

目前，歐美國家進行實施一種用車制度，即I/M制度，這是減少汽車尾氣對環境污染的一種手段。無論是汽車還是農用車中都裝配著發動機，而發動機都有著自我凈化的能力，由于剛出廠的農用車，車上的發動機都從未用過，所以其凈化能力比較好，但舊車的發動機已經被使用過，自我凈化能力在一定程度上會下降。比如，發動機兩機構五系統中的零配件會出現不同程度的老化、磨損等問題，這些都會導致尾氣自凈能力降低，造成農用車尾氣的排放量增加。但是實施了I/M 制度之后，能夠定期或不定期地對運行的農用車進行檢查，找出車輛存在的故障或潛在問題，從而解決上述的尾氣排放問題。所以，在農村及城鎮也要積極實施I/M 制度，因為它是解決日益嚴重的環境污染問題的最直接方法。

2.4.2 建章立制，完善相關制度

政府部門要出臺相關制度，以此作為減少尾氣排放的基本保障和強制性要求，確保此項工作落到實處。同時，政府部門要對燃料的生產商進行嚴格的管理、監督，要定期檢查和隨機抽查油料是否達到國家標準，對于那些沒有按標準生產的廠商，要使用相關法律法規來進行管理，對尚未達標的，要限期整改。只有這樣才能確保其生產出的油料達標，在發動機燃燒過程中排出的污染物才能符合農用車尾氣的排放標準。

2.4.3 理順關系，加大監管力度

對在用農用柴油機車排放治理的工作，環保、交管等有關部門應加強協作，理順關系明確職責，建立有效的監管機制，并根據國家現行的政策法規制定農用車排放污染治理方面的具體措施，依法加強對農用柴油機車技術狀態的檢測，禁止不能達標的車上路行駛。若違反規定，相關監督管理部門責令其立即停止違法行為，并根據其情節嚴重性給予一定金額的處罰[10]。

2.4.4 結合實際，增強環保意識

要結合鄉村的實際，利用農用車年檢審、“三秋”“三夏”下鄉的時機，在平時發揮“三微一端”等網絡新媒體的作用，加大對《中華人民共和國環境保護法》《中華人民共和國大氣污染防治法》及廢氣污染對人與環境的危害等相關知識的宣傳、普及[11]，使農村、城區廣大農機手從思想根源上深刻地認識到環境保護的重要意義，充分認識到自身用車習慣對廢氣防治的影響，這些細節都關系到人們賴以生存的環境、關系到子孫后代的健康。

3 結語

綜上，隨著農業機械的日漸普及，農用車尾氣排放量增加，自然環境遭受了非常大的危害及污染。當前，我國為了更好地減少尾氣污染物的排放，提出了節能減排的具體目標，農用車生產制造商也在加強對車中有關尾氣排放凈化設備的研究，力求從根本上減少尾氣污染物排放。總之，要想大幅度減少尾氣中污染物的排量，減輕對環境的污染破壞，降低對人們生命安全的危害，需要各方共同努力去實現零排放的目標。