基本介紹
- 中文名：汽車尾氣
- 外文名：Automobile exhaust
- 有害物質：固體懸浮顆粒、一氧化碳、鉛等
- 排放標準：目前在國內是國IV標準
- 淨化措施：採用催化劑或水洗
- 正常尾氣：無色、無怪味的
- 尾氣類型：黑煙，白煙，藍煙等
簡介,有害物質,汽車尾氣提標,尾氣治理,汽車燃油的改用,發動機的調試,淨化措施,淨化處理,行政措施,物理磁碳法治理尾氣,治理效益,
簡介
在車水馬龍的街頭，一股股淺藍色的煙氣從一輛輛機動車尾部噴出，這就是通常所說的汽車尾氣。這種氣體排放物不僅氣味怪異，而且令人頭昏、噁心，影響人的身體健康。在車輛不多的情況下，大氣的自淨能力尚能化解汽車排出的毒素。但隨著汽車數量的急劇增加，交通擁堵成了家常便飯，汽車本應具備的便捷、舒適、高效的優勢逐漸被過多的車輛所抵消。“汽車災難”已經形成，由此帶來的汽車尾氣更是害人不淺。
科學分析表明，汽車尾氣中含有上百種不同的化合物，其中的污染物有固體懸浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、鉛及硫氧化合物等。一輛轎車一年排出的有害廢氣比自身重量大3倍。英國空氣潔淨和環境保護協會曾發表研究報告稱，與交通事故遇難者相比，英國每年死於空氣污染的人要多出10倍。
示意圖
示意圖有害物質
固體懸浮顆粒：固體懸浮顆粒的成分很複雜，並具有較強的吸附能力，可以吸附各種金屬粉塵、強致癌物苯並芘和病原微生物等。固體懸浮顆粒隨呼吸進入人體肺部，以碰撞、擴散、沉積等方式滯留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系統疾病。當懸浮顆粒積累到臨界濃度時，便可能會激發形成惡性腫瘤。此外，懸浮顆粒物還能直接接觸皮膚和眼睛，阻塞皮膚的毛囊和汗腺，引起皮膚炎和眼睫膜炎，甚至還可能造成角膜損傷。
一氧化碳：一氧化碳與血液中的血紅蛋白結合的速度比氧氣快250倍。一氧化碳經呼吸道進入血液循環，與血紅蛋白親合後生成碳氧血紅蛋白，從而削弱血液向各組織輸送氧的功能，危害中樞神經系統，造成人的感覺、反應、理解、記憶力等機能障礙，重者危害血液循環系統，導致生命危險。所以，即使微量吸入一氧化碳，也可能給人造成可怕的缺氧性傷害。
碳氫化合物：目前還不清楚它對人體健康的直接危害。但當氮氧化物和碳氫化合物在太陽紫外線的作用下，會產生一種具有刺激性的淺藍色煙霧，其中包含有臭氧、醛類、硝酸脂類等多種複雜化合物。這種光化學煙霧對人體最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道黏膜，引起眼睛紅腫和喉炎。1952年12月，倫敦發生光化學煙霧，4天中死亡人數較常年同期多4000人，45歲以上的死亡最多，約為平時的3倍；1歲以下的約為平時的2倍。
鉛：鉛是有毒的重金屬元素，汽車用油大多數摻有防爆劑四乙基鉛或甲基鉛，燃燒後生成的鉛及其化合物均為有毒物質。城市大氣中的鉛60%以上來自汽車含鉛汽油的燃燒。人體中鉛含量超標可引發心血管系統疾病，並影響肝、腎等重要器官的功能及神經系統。由於鉛塵比重大，通常積聚在1米左右高度的空氣中，因此對兒童的威脅最大。
汽車尾氣提標
作為空氣污染的主要來源之一，機動車尾氣中含有大量的有害物質，包括一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物和固體懸浮顆粒等，近期成為社會關注焦點的PM2.5就屬於固體懸浮顆粒的範疇。汽車尾氣除了是大型城市PM2.5的主要來源之一外，還是很多城市大氣污染的罪魁禍首之一，光化學煙霧就是其主要影響之一。光化學煙霧指的是大氣中的碳氫化合物和氮氧化物在光照的作用下形成臭氧、醛類、酮類、PAN等二次污染物，其對人體的影響遠大於氮氧化物和碳氫化合物。在歷史上，全球發生過若干次嚴重的光化學煙霧污染事件，地點無一例外均在大型和超大型城市。1970年，美國洛杉磯發生光化學煙霧時間，導致全城四分之三的居民患病，1971年日本東京發生光化學煙霧事件，導致當地學生出現中毒昏迷。可見，汽車尾氣是城市在大型化和環境改善兩者之間難以逾越的一條鴻溝。隨著近年來我國經濟的快速發展，國內出現了一大批大型城市和若干趕超世界水平的超大型城市，在城市大型化的發展過程中必然伴隨著機動車保有量的激增，從而對大氣環境帶來巨大的壓力，2013年初北京地區持續多日的霧霾天氣就是強有力的證明。
中國產業洞察網認為，尾氣排放達標已經成為機動車年審中必須滿足的一項硬性指標，所以針對汽車尾氣對城市大氣環境的負面影響，汽車尾氣排放標準提高將是最為直接的也是最為有效的手段之一。目前國內汽車尾氣排放標準基本參考歐洲標準進行制定，目前在全國範圍內實行的是國IV標準，相當於歐洲的歐V標準。從歐洲國家的發展進度來看，歐VI標準已經於2012年12月31日正式生效，而相當於歐VI標準的國V標準卻仍處於部分城市試點狀態，推進進度明顯落後於歐洲。在國V標準的試點城市中，北京已經於2013年2月1日起正式實施相當於國V標準的京V標準，廣州也已經於3月末開始實施國V標準，上海雖仍未開始執行國V標準，但在今年內開始實施也將是大機率事件。如果2013年試點城市順利完成國V標準推行，2013年後試點規模有望進一步擴大，在未來2-3年時間內在全國範圍推行。
尾氣治理
由於汽車運行嚴重的分散性和流動性，給淨化處理技術帶來一定的限制。除了開發在機內淨化技術外，還要大力開發機外淨化處理技術。這應從兩個方面入手：一是控制技術，主要是提高燃油的燃燒率，安裝防污染處理設備和採取開發新型發動機；二是行政管理手段，採取報廢更新，淘汰舊車，開發新型的汽車（即無污染物排放的機動車），從控制燃料使用標準入手。
汽車燃油的改用
⑴採用無鉛汽油，以代替有鉛汽油，可減少汽油尾氣毒性物質的排放量。
首先應抓汽車油的改用。以無鉛汽油代替四乙基鉛汽油。這種汽油是用甲荃樹丁醚作滲合劑，它不僅不鉛，而且汽車尾氣排出的一氧化碳、氮氧化合物、碳氫化合物均會減少。目前，我國為了減少汽車尾氣排放量，改善城區大氣環境質量，國家規定從1999年7月1日起在全國範圍內根本上使用含鉛汽油。2000年7月1日起，市場根本上出售有鉛汽油。因有鉛汽油中，它加入了一種抗爆劑――四乙基鉛，它具有很高的揮發性，甚至在0攝氏度時就開始揮發，而揮發出的鉛粉末，以蒸氣及煙的動工存在空氣中。但鉛的污染程度與交通密度（每小時通過的車輛數）以及汽油中鉛的含量有密切關係。
雖然我國城市的交通密度比已開發國家的密度低，但有鉛汽油燃燒帶來的鉛的污染程度不可忽視。因鉛是一種蓄積毒物，它通過人的呼吸、飲水、食物等途徑進入人體。對人體的毒性作用是侵蝕造血系統、神經系統以及腎臟等。諸如對血管系統、生殖系統以及癌致畸等毒性作用也可能發生。
⑵摻入添加劑，改變燃料成分。
汽油中摻入15%以下的甲醇燃料，或者採用含10%水份的水－汽油燃料，都能在一定程度上減少或者消除CO、NOx、HC和鉛塵的污染效果。若採用“甲醇燃料”，即採用甲醇和其它醇類同汽油混合所製成的燃料。當甲醇占比例30%～40%，汽車尾氣排出的污染物可基本上消除。
⑶選用恰當的潤滑添加劑、機械摩擦改進劑。
在機油中添加一定量（比例為3%－5%）石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯粉末等固體添加劑，加入到引擎的機油箱中，可節約發動機燃油5%左右。市面上添加劑品種多樣，納米技術製備的添加劑很多，效果也是良莠不齊，慎重選擇。此外，採用上述固體潤滑劑可使汽車發動機汽缸密封性能大大改善，汽缸壓力增加，燃燒完全。尾氣排放中，CO和碳氫含量隨之下降，可減輕對大氣環境的污染。
⑷採用綠色燃料同樣可減少汽車尾氣有毒氣體排放量。
據美國的俄亥俄州某研究所用豆油與甲醇、燒鹼混合，然後去除其中的甘油，從而可獲得“大豆柴油”。用“大豆柴油”，以3∶7的比例摻入到普通柴油中，可供柴油汽車之用。它可大大減少發動機工作時排放的硫化物、碳氫化合物、一氧化碳和煙塵。故譽作綠色燃料。
⑸採用多種燃料作為汽車燃料來源。
隨著科學技術的發展和計算機的廣泛套用，確保環境保護法規的實施和節能措施：汽車中可廣泛使用新的配方汽油、電力、壓縮的天然氣體、太陽能以及生態燃料的蓄電池等等。然而在這種汽車上裝上電腦，不斷在行駛中早先調撥組合，以使汽車發揮最佳性能。採用計算機控制點火系統，以便對發動機的不同工況作出快速反應，可取得最佳 燃料經濟性和發動機動力性能，可減少尾氣對大氣的污染。
⑹節約能源，有利環境，大力推廣車用乙醇汽油。
根據有關專家指出，開發乙醇代替汽油，即節約能源，又可消化陳糧，使汽車排出的有害汽體減少，是一項有利於保護環境和資源的新課題。
如果按照1∶9的乙醇汽油配比，用20萬噸乙醇，可配出約200萬噸的乙醇汽油，200萬噸的乙醇只消耗糧食70萬噸。因此，發展、開發使用專用乙醇汽油可解決儲存糧食的轉化問題，又可以在一定的程度上代替汽油，緩解我國原油供應的緊張狀況。因乙醇是一種小麥、玉米等原料生產的變性燃料乙醇和汽油以一定的比例混合而成的汽車燃料，已經列入“十五”發展計畫，它與純汽油比較，汽車尾氣中一氧化碳量可降低1/3左右，碳氫化合物降低13.4%。此計畫推廣使用，將對改善城市大氣污染，保障人民健康起到重要作用。
（7）汽車三元催化器治理
當高溫的汽車尾氣通過淨化裝置時，三元催化器中的淨化劑將增強CO、HC和NOx三種氣體的活性，促使其進行一定的氧化-還原化學反應，其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳氣體；HC化合物在高溫下氧化成水(H2O)和二氧化碳；NOx還原成氮氣和氧氣。三種有害氣體變成無害氣體，使汽車尾氣得以淨化。
發動機的調試
⑴減少噴油提前角。減少噴油提前角，可降低發動機工作的最高溫度（1500攝氏度），使NOx的生成量減少。
(2)改善噴油器的質量，控制燃燒條件（燃比、燃燒溫度、燃燒時間），可使燃料燃燒完全，從而可減少CO、HC和煤煙。
⑶調整噴油泵的供油量，可降低發動機的功率，使霧化的燃料有足夠的氧氣進行完全燃燒，從而也可以減少CO、CH和煤煙的生成。
淨化措施
即汽車尾氣由原有毒氣體，變成為無毒氣體，再排放到大氣中。從而可減少對大氣環境的污染。
⑴採用催化劑：將CO氧化成CO2，HC氧化成CO2和H2O，NOx被還原成為N2等。採用的催化劑有氧化錳－氧化銅；氧化鉻－氧化鎳－氧化銅等金屬氧化物和白金屬（鉑）等貴金屬。它們都可以淨化CO、HC。催化反應器設定在排氣系統中排氣歧管與消音器之間。
⑵水洗：通過水箱，使汽車尾氣中的碳煙粒子經過水洗和過濾及蒸氣的淋浴，可支隊粘在碳粒上的有毒物質，使碳粒子脹大而給予去除。
淨化處理
⑴正曲軸箱通氣系統的設計：把從汽缸竄入曲軸箱的氣體（主要是未燃氣體）再循環進入進氣歧管，使其再次燃燒，改變了過去將其直接排入大氣所造成的污染。⑵排氣再循環設計：發動機排氣口用控制閥與進氣歧管相連線，使排出的氣體經過再次循環，以降低氮氧化物的排放量。
⑶蒸發排放控制系統的設計：將化油器浮子室中的汽油蒸發汽引入進氣系統，而將油箱中的蒸發汽引入儲存系統，可大大減少污染物的排放。
行政措施
⑴淘汰舊車，採取報廢迎新。開發並採用多種燃料的新型汽車，這是今後汽車的發展方向。以氫為燃料的電池電動車、太陽能汽車、電動汽車、複式汽車、液化氣汽車、甲醇汽車等。它們是低公害、前途最佳的新型汽車。同時，目前也還可改裝汽車發動機的汽車為柴油發動機汽車。雖然柴油發動機燃料費用高，但CO生成量少。如果對NOx、粉塵排放量作相對的限制的話，那么柴油發動機汽車也是未來最佳汽車。
⑵嚴格執行國家質量技術標準，控制燃油標準。
按國家規定，不合質量的燃油不能使用，市場上不準出售低劣的燃油。然而汽車不準作用含鉛汽油這一禁令已下，但難以奏效。其主要原因是廣大市民對這一政策了解不足，含鉛的70號和不含鉛的90號及90號以上汽油，每噸差價比較大，加之無有效措施和得力宣傳。另外，個別城市周邊的地區又沒有實行含鉛汽油的禁令。市場調查結果顯示含鉛汽油庫存數量還比較大，加之，車輛運輸的流動性，故使得禁令難以實施。因此，對“禁令‘的宣傳力度和推行力度應大大加強，才能保證大氣環境的潔淨。
物理磁碳法治理尾氣
除了以上汽車尾氣治理方法外，現在市場上出現了一種新的汽車尾氣治理方法，即磁碳法。該方法採用電磁原理，利用設備產生的高頻脈衝，直接燃燒掉汽車缸體內壁上的積碳，使燃燒更加充分，老車也能達到新車出廠時的最佳狀態。該設備僅在汽車電瓶上安裝，即可邊開車邊除碳，並能有效降低汽車尾氣中的有害氣體，降幅達30%以上。該方法較化學品方法降低尾氣，優勢非常明顯！
治理效益
進行汽車尾氣治理，雖然技術上已不存在多少問題，但因其涉及面大、成本投入較高，對相關主體特別是車主會造成一定的經濟壓力。但考慮到汽車尾氣治理所帶來的廣泛、持久和多層面生態、社會、經濟效益，這種成本投入是值得的，也是必須的。
汽車尾氣PM2.5
汽車尾氣PM2.5生態效益。治理汽車尾氣將通過減少污染物排放而極大地改善大氣質量（特別是城市汽車密集地區）並進而提高整個生態環境質量，這種生態效益雖然很難準確測算，但可通過對幾種主要污染物CO、HC、NO2的排放情況的檢驗測算做出相應的估值，以下以成都市為例。
成都市有各類機動車近50萬輛，每輛車按一年行駛3萬公里，按國家標準GB93—14761.1即75工況法計算，每輛車的污染物排放量計算如下：CO排放量為：（100.44克/試驗÷4.7公里）×30000公里=0.641噸；HC排放量為：（13.79克/試驗÷4.7公里）×30000公里=0.09噸；NO2排放量為：（11.06克/試驗÷4.7公里）×30000公里=0.0705噸；三項合計每輛車一年排放量為：0.641+0.09+0.0705=0.820噸。成都市50萬輛機動車一年的排放量為：40.1萬噸，尾氣治理後按80%的淨化率計算，將有32萬多噸的污染物被淨化掉而不進入大氣層。按國家標準GB1476.5-93即怠速法計算：CO：每輛車一秒鐘的排放量為：47500×25/24.45=54.4克，50萬輛車一年（按300天，每天運行1小時）的排放量為：54.4克×50萬×3600×300=2940萬噸。HC：按國際以平均分子量C1、C2、C3烷烴、烯烴、炔烴、低烴類平均分子量為34。每輛車一秒種的排放量為2224.9毫克，50萬輛車一年的排放量為：2224.9毫克×50萬×3600×300=120萬噸，CO和HC兩項合計為3060萬噸，若所有汽車都進行尾氣治理，平均淨化率按80%計算，成都市每年可減少致污尾氣排放量：3060萬噸×80%=2448萬噸。
由以上計算可知，尾氣治理將絕大部分致污尾氣淨化掉而極大地降低了城市大氣污染，從而產生出巨大的生態效益。
社會效益。城市尾氣治理除極大地改善城市大氣生態外，還會帶來良好的社會效益。一是提升城市形象，強化其召喚力和吸引力。通過有力的生態文明行為最佳化城市生態環境質量，展示城市生態管理成就，由此在社會上產生良好影響力並進而對有關人才、投資、外來消費群產生吸引力。 二是改善城市公眾的生態意識，提高其生態文明素質。有關人群特別是車主的廣泛參與使汽車尾氣治理成為大眾身體力行的環保運動。 三是培養城市公民意識。在實施汽車尾氣治理過程中，接受公眾舉報、監督、利用有關部門、社會群體的配合，這將會使更多城市居民培養起公眾參與意識。
經濟效益：進行汽車尾氣治理也會產出（直接、間接）相應的經濟效益。一是生態環境好轉、城市形象提升後將改善投資環境從而促進招商引資工作。二是生態質量的提高將使房地產、旅遊、賓館飯店等相關產業的商品質量隨之提高，需求擴大。三是與汽車尾氣治理相關的產品生產和服務提供將因此而發展起來，創造出相應的就業機會和經濟產出。四是進行汽車尾氣治理可以減少相關疾病的發生，減少醫藥費用支出。
