汽車排放與大氣污染

所謂大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，是指大氣中對人體有害的氣體的濃度（或比例）達到什么樣的一個水平就會對人體的健康帶來危害。換言之，借用一個量化的指標(biāo)，來反映大氣質(zhì)量狀況與人體健康的關(guān)系。我國1982年制定了第一個大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，1996年10月1日和2012年2月29日公布了新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3095—1996和GB3096--2012，見下表。第一頁，共21頁。第一頁，共21頁。注：①適用于城市地區(qū)；②適用于牧區(qū)和牧業(yè)為主的半農(nóng)半牧區(qū)、桑蠶區(qū)；③適用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)區(qū)。第二頁，共21頁。第二頁，共21頁。一類區(qū)：自然保護區(qū)、林區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊保護的地區(qū)。二類區(qū)：城鎮(zhèn)規(guī)化中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。三類區(qū)：特定工業(yè)區(qū)。

環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的各項污染物濃度限值分為三級，分別適用于上述三類分區(qū)。第三頁，共21頁。第三頁，共21頁。第四頁，共21頁。第四頁，共21頁。汽車排放污染物的分類及來源汽車排放污染物的危害第五頁，共21頁。第五頁，共21頁。

汽車排放污染物主要來自發(fā)動機所排出的廢氣、曲軸箱的竄氣及燃油箱中溢出的燃油蒸汽。其中發(fā)動機排出的廢氣是主要的污染源。汽車排出的有害氣體的濃度與汽車的運行工況有關(guān)。第六頁，共21頁。第六頁，共21頁。一氧化碳（CO）碳氫化合物（HC）氮氧化物（NOx）光化學(xué)煙霧硫的氧化物微粒第七頁，共21頁。第七頁，共21頁。

CO是一種無色、無刺激的氣體，通常認(rèn)為CO是由于被人吸入體內(nèi)才顯示影響的。吸入的CO很容易和血紅蛋白結(jié)合并輸送到體內(nèi)。CO急性中毒癥狀是由于阻礙血紅素帶氧，造成體內(nèi)缺氧而引起的窒息狀態(tài)。這種內(nèi)窒息狀態(tài)一旦解除，癥狀也就隨之消失。（國標(biāo)：4.0%)

關(guān)于有無CO慢性中毒癥狀尚待研究。煤氣配管工有記憶力減退癥狀。說明存在著慢性中毒問題。從地區(qū)大氣污染角度來考慮CO污染的時候，必須把24h以內(nèi)吸氣中的CO濃度限制在5ppm以下。由于CO在大氣底層停留時間長，累積濃度常易超過允許值，因此要特別重視大氣中CO的危害性。第八頁，共21頁。第八頁，共21頁。

當(dāng)前比較一致的看法是(HC)對人類危害主要是環(huán)芳香烴，尤其是苯并比(一種五個環(huán)的稠環(huán)芳香烴(C20H12，主要來自于煤焦油和瀝青)，

30年代就證實它是一種很強的致癌物質(zhì)。目前已有不少的研究報告談到，汽車排氣中發(fā)現(xiàn)這種成分。當(dāng)然，致癌原因尚不清楚。另外、排氣中含有少量甲醛和丙烯醛等醛類物質(zhì)對眼睛及呼吸器官有強烈的刺激作用。當(dāng)甲醛和丙烯醛等醛類物質(zhì)的濃度超過10ppm時，就會對眼睛及呼吸器官有強烈的刺激作用；當(dāng)濃度超過250ppm時，會引起頭痛、惡心、貧血；超過10000ppm會急性中毒。（國標(biāo)：1000ppm）汽車排氣中的HC與NOx是生成光化學(xué)煙霧的主要成分。

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NOx是NO、NO2、N2O3、N2O、N2O5、N2O4及NO3的混合物，汽車排出的NOx主要是NO、NO2。

NO達到一定濃度時，會引起中樞神經(jīng)癱瘓。

NO2具有特殊刺激性臭味，它使人中毒的癥狀是肺氣腫，并伴有獨具特點的閉塞性纖維支氣管。對于健康人，在16ppm的NO2環(huán)境中停留10min肺氣流阻力便明顯上升。關(guān)于NO2對人及生物的危害見表1—3。NOx是光化學(xué)煙霧的主要物質(zhì)之一。第十頁，共21頁。第十頁，共21頁。

光化學(xué)煙霧的形成是一個十分復(fù)雜的過程，美國通用汽車公司的卡普蘭在實驗室模擬出了光化學(xué)煙霧的形成，提出了光化學(xué)煙霧的形成機理。第十一頁，共21頁。第十一頁，共21頁。

光化學(xué)煙霧的形成需要兩個條件，即一定的HC和Nox濃度及強光的照射。光化學(xué)煙霧是有害氣體產(chǎn)生的二次污染物，多發(fā)時段是夏、秋之間，常發(fā)地點：大氣不流暢的大城市及盆地。午后2—3點時光化學(xué)煙霧的濃度最高。光化學(xué)煙霧的主要產(chǎn)物是臭氧O3及過氧?；跛猁}(RCHO),除此之外，還生成各種游離基、醛、酮、硫酸鹽霧等。光化學(xué)煙霧對人體健康的危害不能簡單理解為其生成物對人體的影響，而是組成光化學(xué)煙霧各物質(zhì)的共同作用結(jié)果。光化學(xué)煙霧主要組成物質(zhì)的濃度越高，光化學(xué)煙霧越嚴(yán)重。所以常用O3的濃度來表示光化學(xué)煙霧的強弱。關(guān)于光化學(xué)煙霧對人體的危害見表1—4。第十二頁，共21頁。第十二頁，共21頁。

大氣臭氧層是大氣中臭氧集中的層次，一般指高度在10～50千米之間的大氣層，也有指20～30千米之間臭氧密度最大的大氣層。在臭氧層里臭氧的濃度實際也是很稀的。即使在臭氧濃度最大處，所含臭氧相對空氣的體積比也不過為百萬分之幾。將它折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（氣壓1013.25百帕、溫度273K），臭氧的總累積厚度為0.15～0.45厘米，平均為0.30厘米。熱成層(80km-800km)；中間層(50km-80km)；平流層(11km-50km)；

對流層(0km-11km)

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燃料中的硫在燃燒過程中與氧反應(yīng)便生成了硫的氧化物。汽車尾氣中的硫化物主要是SO2。一般說來該成分柴油機的排出量比汽油機大。SO2是產(chǎn)生酸雨的主要物質(zhì)。所幸的是汽車的SO2排出量遠比燃煤低，但同樣不能忽視它對大氣環(huán)境的影響。第十四頁，共21頁。第十四頁，共21頁。

微粒是指除去化合物的水以外所有固態(tài)的碳基顆粒、液態(tài)的燃油與潤滑油及無機物（如附聚在碳基顆粒表面的SO2、NO2、H2SO3、鉛等）的總稱。

微粒是柴油機排放的一種主要形式，通常柴油機的排放量要比汽油機高30—60倍。汽車尾氣中的微粒主要有鉛化物、碳煙及油霧三種。一般情況下，2—10μm的微粒吸入人體后可被排除，對人體的影響不大；2μm以下的微粒容易在肺部沉積；0.1—0.5μm的微粒對人體的危害最大，除致癌作用外，還會導(dǎo)致慢性病、肺氣腫、皮膚病及變態(tài)性疾病。微粒的顆粒越小，在空氣中懸浮的時間越長，這就增加了被人體吸入及在大氣中受陽光和其他物質(zhì)作用而產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)的機會。實驗表明，柴油機排出的微粒90%以上小于1μm。球狀微粒在靜態(tài)空氣中的沉降速度分別是：10μm0.3cm/s；1.0μm0.003cm/s；0.1μm0.00009cm/s。第十五頁，共21頁。第十五頁，共21頁。油霧汽車排出的油霧有兩種表現(xiàn)形式，即白煙和藍煙。研究表明，發(fā)動機排出的白煙和藍煙主要與燃燒室的溫度有關(guān)，當(dāng)溫度低于通常是冒白煙；當(dāng)溫度時冒藍煙。

白煙：主要出現(xiàn)在冬季低溫啟動及暖機前期，此時氣缸中的溫度較低，著火不好，未經(jīng)燃燒的燃油和潤滑油以液滴狀存在，其直徑約1.3μm左右，隨廢氣排出便形成白煙。

藍煙：發(fā)動機冷啟動后，暖機過程的進程中，燃燒室的溫度逐漸上升，白煙便逐漸變?yōu)樗{煙，最后完全消失。溫度上升，油滴直徑減小，油的直徑約為0.4μm以下，即是藍煙。白煙和藍煙本無區(qū)別，是油滴直徑的不同所產(chǎn)生不同陽光折射率而表現(xiàn)的一種視覺差。第十六頁，共21頁。第十六頁，共21頁。

一、一氧化碳（CO）的生成機理

CO是燃料燃燒的中間產(chǎn)物，如果有足夠的空氣，CO是可以繼續(xù)與O2進行反應(yīng)生成CO2。那么，汽車尾氣中的CO是如何產(chǎn)生的呢？這顯然與發(fā)動機的燃燒過程有關(guān)。第十七頁，共21頁。第十七頁，共21頁。HC是燃料在高溫缺氧的情況下裂解而成的，它和CO一樣，一旦有足夠的空氣，他便會繼續(xù)燃燒最終生成H2O和CO2。第十八頁，共21頁。第十八頁，共21頁。

汽車排出的NOx主要是NO和NO2。NOx是N2和O2在高溫高壓的作用下形成的。第十九頁，共21頁。第十九頁，共21頁。

燃料中的硫在燃燒過程中與氧反應(yīng)生成硫的氧化物。汽車尾氣中硫的氧化物主要