汽车尾气污染危害及控制发展新技术

【关键词】汽车尾气；污染治理；控制新技术

　　随着我国机动车产量和保有量的不断增加，汽车排放的有害废物已成为大气污染的主要来源之一。目前我国有约2/3的城市空气质量达不到国家标准，其中机动车在大城市的污染贡献率已经超过50％，根据北京奥运会对空气污染的监测表明汽车尾气污染已成为我国大城市空气的主要污染来源。

　　汽车尾气对大气环境的污染日趋加重，严重危害着居民的健康，这已经引起了很多国家特别是汽车保有量大的发达国家的极大重视。各国纷纷制定新的更加严格的标准以限制汽车尾气排放，欧盟委员会于2007年2月7日宣布了新的汽车尾气排放标准，要求到2012年，欧洲出产新车的二氧化碳排放量达到130g/km。最近，美国环保局颁布了新的汽车尾气排放标准，要求降低汽油中的苯含量，以减少冷天机动车的尾气排放[1]。由此可见，重视排放污染控制，改善空气质量已成为现代社会普遍关注的问题。

　　1.汽车尾气的主要污染成分与危害

　　1.1 汽车尾气的主要污染成分

　　汽车尾气的成分很复杂，根据中国预防医学科学院的研究，汽车尾气中的化学物质可达千种。另外，根据燃油的不同也会导致尾气成分的变化，但主要污染物包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx ）、铅化合物及颗粒物等。

　　1.2 汽车尾气的危害

　　汽车尾气主要在距地面一米左右的高度，对人类的危害十分巨大，特别是对儿童的危害更加明显。一氧化碳是燃油不完全燃烧的产物，城市中一氧化碳主要来源于汽车尾气。其与血液中的血红蛋白的结合能力是氧的250 倍，因此其被人吸入后会与血红蛋白结合，使血红蛋白不能与氧结合，从而失去输氧能力，导致人体组织缺氧。碳氢化合物是挥发性有机化合物，其中含苯等芳香烃类的致癌物质，同时在紫外线的光照下产生光化学反应，生成蓝色烟雾，对人的眼、口、鼻等有较强的刺激性。氮氧化物主要包括一氧化氮和二氧化氮，一氧化氮与血液中血红蛋白的结合能力较一氧化碳还强，二氧化氮被人吸入后在肺泡内产生亚硝酸和硝酸，有很强的刺激作用，导致胸闷、气喘、肺水肿等疾病。铅化合物在大气中可长期存在，人吸入后可引起慢性铅中毒。主要有头痛、头昏、失眠、记忆力减退等症状。特别是对儿童的影响较明显。汽车尾气中有颗粒物，是城市颗粒物污染的重要来源，同时这些颗粒物大多是 0.1～0.4微米的碳粒，表面容易吸附二氧化硫和苯并芘等，有很强的刺激性和致癌性。除此之外汽车尾气中还有很多物质如二氧化碳是温室气体，甲醛、二氧化硫都是有毒物质对人体的健康均有影响[2]。

　　2.汽车尾气污染控制新技术

　　目前，世界各国对于汽车尾气污染控制新技术的研究主要概括为燃料优化、使用新型替代燃料和汽车尾气的催化净化三个方面。

　　2.1 燃料优化

　　推广使用清洁燃料汽车的主要燃料为汽油和柴油。燃油质量是影响汽车尾气污染的关键因素，我国燃油的质量与国际水平相比差距较大，主要是烯烃和硫含量比较高，特别是柴油带来的污染更为严重。研究低烯烃、低硫的清洁油品是国内炼油企业的当务之急，如果汽车使用了不符合标准的燃油，不但会损害车辆的供油系统，影响车辆的使用寿命，而且会给人体健康和社会环境都将造成不可估量的损害。我国已经实现了汽油无铅化，但随着排放要求的不断提高，还远远不能满足要求[3]。推动燃油生产的科技进步，缩小我国燃油品质与国外的差距，特别是柴油品质的差距是当务之急。柴油机的能耗仅为汽油机的45％～60％，二氧化碳的排放量仅为汽油机的65％～70％，具有明显的低油耗、低排放、高动力的特点。增加柴油车的使用可以降低总体的尾气排放污染。如对尾气排放要求严格的欧洲，柴油车的比例已经超过50％，特别是法国和奥地利其比例已达到60％～70％。

　　2.2使用新型替代燃料

　　2.2.1乙醇和甲醇汽油的推广

　　乙醇汽油是在汽油中按一定比例加入变性燃料乙醇混合而成的新型燃料。变性燃料乙醇是通过将乙醇进一步脱水后加入一定的变性剂后得到的。由于加入了变性燃料乙醇，乙醇汽油具有两方面的优势[3]。一是，由于乙醇是用生物产品，如玉米、小麦、木薯、甘蔗渣或藻类、微管束植物等制成的，不像石油的不可再生，是一种可再生能源；二是，乙醇的加入使燃料的含氧量增加3.5％，从而使汽车尾气中一氧化碳的排放量平均降低33％，碳氢化合物减少30％。因此，采用乙醇汽油是降低汽车排放的一种有效方法。

　　甲醇汽油是以生产汽油过程中的组分油为主（40％～50％），加入煤化工的产品甲醇（20％～30％），煤燃油 30％，以及相应的添加剂（0.5％）。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。

　　2.2.2大豆柴油的使用

　　大豆柴油是将豆油、甲醇、烧碱混合并按照30％的比例加入到柴油中。大豆柴油是一种全新的绿色燃油，其燃烧可减少一氧化碳、硫化物、碳氢化合物和微粒的排放。

　　2.2.3 新能源的使用

　　（1）天然气的使用

　　天然气汽车经过多年的发展从机械控制LPG 混合系统到电控LPG 燃料混合系统到电控LPG 喷射系统，无论是动力性还是可操控性都有了很大的发展，已经可以满足汽车的

　　基本要求。而天然气具有比重小、无毒、无味，不会对土壤、水体和大气产生污染，经过燃烧后主要是CO2 和H2O，对环境没有污染。因此，天然气是一种技术较成熟的，满足降低汽车尾气排放的新型燃料。

　　（2）电能的使用

　　电能作为二次能源，具有较好的环保性。现在对电能的使用主要是两种形式，一种是采用油电混合动力，一种是完采用电能的电动汽车。第一种形式即油电混合动力就是通过对汽车在不同的行驶阶段采用油或电两种不同的能源，同时进行两种能源的转换。如当汽车起步阶段时可采用电力驱动，当汽车处于怠速或下坡时可以将动力以电能的形式储存起来，在需要时在利用。因此，可以大幅的降低油耗，当然也可以大幅降低尾气污染物的排放。第二种形式采用完全的电动汽车，在汽车运行过程中完全实现了零排放，但现阶段在电力储存等关键技术上还有一定的困难。 　　（3）其他新能源的使用

　　氢能源是一种在燃烧后仅产生CO2 和H2O的燃料，采用氢能源的汽车可以实现无污染物排放。太阳能是通过利用太阳能驱动汽车，可以实现无污染的零排放。核能汽车可以

　　实现尾气的无污染排放。这些新能源的使用将从根本上解决汽车尾气污染的问题，是今后汽车发展的方向。

　　2.3汽车尾气的催化净化

　　在汽车尾气排放时，采用催化剂使汽车尾气中的有害物质如HC、CO 和NOx 等发生一定的化学反应生成对环境没有污染的物质。催化剂净化尾气的方法主要有净化催化法、分催化燃烧法和三效催化法。现在效果较好，使用较普遍的是三效催化法。即通过一种同时可以催化和控制HC、CO和NOx 的催化剂来降低这些污染物的排放。传统的催化剂主要是一些贵金属，如Pt 、Pd和Rd等为活性组分[4]。 这类催化剂的成本较高，对汽车燃油中含硫、磷、铅等的反应敏感，容易造成催化剂中毒失去催化能力。因此，在催化剂中加入稀土元素形成稀土催化剂，可以提高催化剂的抗中毒能力，同时实现增强催化剂的催化能力。特别是我国的稀土资源较丰富，可以获得较低的成本，有利于催化剂在生产中的推广。 此外，随着纳米技术的发展，将纳米技术应用于催化剂得到了很好的效果。将活性碳作为载体，用复合稀土化合物的纳米级粉体材料作为催化活性体可以获得较强的氧化还原性能，可以实现对CO氧化的同时对NO进行还原[5]。另外，采用一些纳米材料，如纳米TiO2 的光催化能力来净化汽车尾气。由于需要光来满足催化条件，因此，一般将催化剂放入路面材料中或是涂刷在道路设施上。当阳光照射时，利用阳光中的紫外线和催化剂使汽车排放的尾气发生化学反应生成无害的CO2 和一些无机盐。当催化剂失活后，可以用水冲洗即可实现催化剂的活性恢复。

　　3.结论

　　综上所述，防治和减少汽车尾气污染是一个复杂的技术问题和广泛的社会问题，对于汽车的环保问题，应该引起社会各界的重视，也需要社会各界的共同努力。随着科学研究的不断进步，各种污染控制技术都在不断完善和发展，各种新技术也在不断地研究开发。

　　参考文献：

　　[1]孙楠.汽车与公害——不容忽视的汽车污染[J]. 中国科技信息. 2009(17).

　　[2]吴国正,马丽萍,贺克雕.??汽车尾气的污染与防治[J]. 广东化工. 2007(05).

　　[3]王瑛璞,赵佳.??汽油车排放法规和控制技术的发展研究[J]. 黑龙江交通科技. 2005(02).

　　[4]崔梅生,郭耘.??汽车尾气催化技术发展现状[J]. 化工进展. 2000(06).

　　[5]王亚军,彭希,冯长根.??汽车催化剂技术发展及研究概况[J]. 工业催化. 2000(02).