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机动车尾气的危害及其控制对策

摘 要
随着经济的高速发展和人们生活水平的提高，汽车数量在迅猛增加，这也就加剧了道路的拥堵、大气的污染和环境的破坏。本文主要探索机动车尾气对人体及环境的危害，以及对如何处理汽车尾气提出了相应的措施。
关键词：尾气；危害；措施

ABSTRACT
With the development of economy and people’s living standards, more and more cars are on the roads now. So it comes to road congestion, air pollution and environmental damage. In this paper, we mainly talk about the hazards of motor vehicle exhaust gas to human beings and the environment and how to deal with the problem.
Key words: exhaust; harm; measures

1.大气污染概述
1.1 大气污染定义及现状
随着全球化步伐的加快和城市化进程的提速，人类的生存模式逐渐影响到甚至威胁到人类赖以生存的大气层，空气污染日益严重。按照国际标准化组织（ISO）的定义，“大气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象”[1]。城市化是21世纪人类社会最引人注目的发展之一，据估计到2025年，全世界有近60%的人将居住在城市，伴随着城市化进程的加快所产生的大气污染己经成为人们倍受关注的环境污染问题之一，大气污染给环境带来巨大的压力[2]。2006年我国二氧化硫排放量为2588.8万吨，烟尘排放量为1078.4万吨，工业粉尘排放量为807.5万吨。直至2004年，中国113个环境保护重点城市中，33个城市的空气质量达到国家二级标准(0.20mg/m3)，51个空气质量为三级(0.3mg/m3)，29个城市空气质量为劣三级[3]。
1.2 大气污染的危害性
大气污染会对人体和动植物造成直接伤害，它不仅能破坏人体的免疫功能，使人抵抗力下降，进而诱发或加重多种疾病的发生，而且可使制造氧气的植物生理机制受到抑制，生长不良，抗病抗虫能力减弱，甚至死亡。大气颗粒物、二氧化硫、二氧化氮则会引发呼吸道疾病和酸雨，由此造成的损失每年都达数千亿[4]。
迄今为止的多次世界上重大污染事件，如马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事件、伦敦烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件、四日市哮喘事件等，均因为大气污染，造成重大的人员伤亡和巨大的经济损失。
2.机动车尾气排放现状
汽车是现代人类的重要的交通工具,随着我国社会经济的快速发展,人民生活水平的提高,机动车数量呈快速上升趋势,汽车的数量也随之迅速增加。在人们出行方便的同时,机动车所排放的尾气污染也逐渐成为影响城市空气质量的重要因素之一,特别是一些超期使用的车辆车况差,由于平时维护保养等方面原因,在街上行驶时经常可以看到尾部冒着黑烟,对大气造成了严重污染,极大的影响到广大人民群众的身心健康[5]。据资料显示,我国汽车尾气污染以每年逾10%以上的幅度上升,主城区氮氧化合物浓度的分担率高达80%以上。目前,控制和治理汽车尾气对大气环境造成的污染已经成为城市环境保护面临的紧迫任务[6]。由于过去,我国并没有制定出严格的汽车尾气排放标准,这使得现在我国一些主要城市的汽车尾气污染情况比较严重,北京、上海、杭州、深圳等城市空气质量严重下降。为此,北京市在1999年率先执行了严格的尾气排放标准,从此,我国开始走上系统规范汽车尾气排放标准的道路。
3.机动车尾气的主要成分、形成机理及严重危害
3.1 主要成分
所谓尾气污染,主要是指柴油、汽油等机动车燃料因含有添加剂和杂质,在不完全燃烧时,所排出的一些有害物质对环境及人体的污染和破坏。据研究表明,汽车尾气成分非常复杂,有一百种以上,其主要污染物包括:一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、铅(Pb)、苯并芘(BaP)等,这些污染物不仅污染环境,对人体也有巨大危害。
3.2 形成机理
汽车发动机排放的尾气一部分毒性物质,是由于燃料不完全燃烧或燃气温度较低时发生较多。尤其是在次序起动、喷油器喷雾不良、超负荷工作运行时,燃油不能很好地与氧化合燃烧.必定生成大量的CO、HC和煤烟。另一部分有毒物质.是由于燃烧室内的高温、高压而形成的氮氧化合物NOx[7]。
3.3 对人体的危害
3.3.1 一氧化碳（CO）
CO是一种化学反应能力低的无色无味的窒息性有毒气体,对空气的相对密度为0.9670,它的溶解度很小。吸入过量的CO会使人发生气急、嘴唇发紫、呼吸困难甚至死亡。长期吸入CO对城市居民身体健康是一个潜在威胁，当空气中一氧化碳的浓度在50μL/L以上时,冠心病患者就会感到胸痛,还能引起头痛、恶心、动脉硬化、脑溢血和末梢神经炎等症状,尤其是对胎儿和幼儿的生长发育影响更大[8]。其生成主要受混合气浓度的影响,在局部缺氧或低温条件下,燃烧中的碳不能完全氧化生成C02,而CO作为中间产物生成。
3.3.2 氮氧化物（NOx）
NOx是在内燃机汽缸内大部分气体中生成的,NOx的排放量取决于燃烧温度、时间和空燃比等因素。氮氧化合物进人肺泡后,能形成亚硝酸和硝酸,对肺组织产生剧烈的刺激作用,增加肺毛细管的通透性,最后造成肺气肿[9]。氮氧化物刺激人的呼吸道,使呼吸系统的免疫力下降,导致暴露人群慢性气管炎、支气管炎及呼吸困难的发病率升高、肺功能下降等一系列症状。尤其是儿童,即使短时间接触氮氧化物也可以造成咳嗽、喉痛。
3.3.3烃类化合物
有证据表明,汽车排气中许多烃类化合物有致癌作用,据美国环保机构统计,美国每年的癌症病例中约有58%是由汽车尾气引起空气污染造成的,尾气中所含的强致癌物质——苯类物质,会引发肺癌、甲状腺癌等[10]。
3.3.4 铅
汽车主要靠燃烧汽油(柴油)行驶.而汽油是一种易燃易爆的液体,为了防止爆炸,人们往往在汽油里添加一种抗爆剂———四乙基铅[11]。汽车尾气中的铅很容易通过血液长期蓄积于人的肝、肾、脾、肺和大脑中,进而产生慢性危害,尤其是铅,一旦进入人的大脑组织,便紧紧粘附在脑细胞的关键部位,从而导致人的智能发育障碍和血红素制造障碍等后果。
3.4 对环境的危害
汽车尾气排放出的氮氧化物(NOx)和碳氢化合物(HC)在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后发生光化学反应而产生二次污染物,这种又一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾现象,称为光化学烟雾。光化学烟雾会对环境和人类造成严重的危害[12]。1943年,美国洛杉矶市发生了世界上最早的光化学烟雾事件,此后,在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现这种烟雾。经过反复的调查研究,直到1958年才发现,这一事件是由于洛杉矶市拥有的250万辆汽车排气污染造成的。
另外,汽车尾气中含有大量的二氧化碳、二氧化硫。这些气体被称为温室气体,过量的排入大气会造成温室效应,使全球气候变暖,破坏大气臭氧层,给人们带来伤害。同时,酸性气体还会导致酸雨的形成,酸雨会污染水体和土壤,侵蚀建筑物,给环境和人类生存带来严重的威胁。
4.控制机动车尾气污染物排放的措施和方法
4.1 使用清洁能源型交通工具进行替代
使用电力或太阳能动力来代替机动车。近几年来,电动自行车的兴起,部分减少了城市摩托车的使用量,使很多城市的机动车尾气排放量有所降低。但电力机车存在一次充电行驶公里短,载货量小的不便,使电力汽车在使用上并不普及。如果在一定的活动区域内,发展使用电力汽车,或通过增加电动公交车以及电动出租车的使用会对机动车尾气对大气环境的影响具有很大的改善[13]。
开辟地铁,施行电力牵引行驶,尤其在大城市人口稠密的地区,开辟地下通道,同时可解决乘车难问题以及减少大气环境污染。
建立无车区,建立永久性的行人专用区和禁止汽车行驶的住宅区。
使用具有高速、安全、平稳、无震动、不污染环境、节省能源等诸多性能的磁悬浮列车。
4.2完善机动车的尾气检测体系,促进机动车的维护保养
机动车尾气排放检查和机动车的定期维护保养对于减少汽车污染非常重要。通过建立严格合理的机动车的尾气检测管理体系,发挥其应有的功效，监督在用机动车的实际尾气排放情况。如《辽宁省实行机动车环保检验合格标志分标管理实施方案》规定装用点燃式发动机汽车到达国Ⅰ级以上标准的、装用压燃式发动机。汽车达到国Ⅲ级以上标准的,核发绿色环保检验合格标志。摩托车和轻便摩托车达到国Ⅲ级以上标准的，核发绿色环保检验合格标志。未达到上述标准的机动车，核发黄色环保检验合格标志，其中5年以内的营运载客汽车,有效期为1年；超过5年的，有效期为6个月；10年以内的载货汽车和大型、中型非营运载客汽车，有效期为一年；超过10年的,有效期为6个月；6年以内的小型、微型非营运载客汽车，有效期为2年；超过6年的，有效期为1年；超过15年的，有效期为6个月；摩托车、轻便摩托车、三轮汽车和低速货车有效期为1年；环保检验合格标志正面年份为下次环保定期检验的年份，被打孔的月份为下次环保定期检验的月份。就是对在用机动车进行定期检测，以保证在用机动车尾气达标排放[14]。
4.3提高燃油质量
燃油质量是影响汽车尾气污染的关键因素，应尽快建立清洁油品质量标准和有效监管体系。要鼓励兼并或关闭小的炼油企业，防止不合格的燃油流向市场。因此，应当全面提高燃油质量,研制清洁油品、加强监管体系,有效控制机动车尾气污染[15]。
4.4机动车尾气净化措施
发动机尾气净化措施是指将汽车尾气由原有毒气体变成为无毒气体，再排放到大气中，从而减少对大气环境的污染。机动车车尾气净化措施有很多种,其中汽车尾气净化催化剂是控制汽车尾气排放,减少污染的有效手段。现如今，三效(元)催化剂已在全球范围内得到了普遍应用。三效(元)催化净化器起着对发动机做功产生的废气进行净化的作用,它是利用其滤芯中的钯、铂、铑3种元素,通过氧化法或氧化还原法过滤废气中的碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等3种污染物，使尾气排放合乎要求。
三元催化净化器安装在汽车发动机的排气装置上，当汽车废气通过净化器的通道时，元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H20)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气，使三种有害气体变成无害气体其净化效率很高，可以净化90%以上的有害物质[16]。
4.5 提高公众管理参与度,加大对超标排放车辆的处罚力度
通过电视、广播、报纸、网站等媒体扩大对环保的宣传,提高公众的环保意识,充分调动公众参与环保的积极性。建立柴油车尾气冒黑烟公众举报制度、在用车年检机构违规公众举报制度、不遵守交通限行规定公众举报制度等,让公众可以方便的通过电话、网络等方式参与到在用车污染管理当中。对公众举报的线索及时核实,经确认举报属实的应及时给予举报人奖励,保护好举报人的参与热情。环保部门和公安交通部门要互相配合,充分发挥遥感技术的高效率优势,加大抽检工作的频率和覆盖面积,对于拒绝抽检或发现抽检不合格的,严格按照《乌鲁木齐市机动车排气污染防治管理办法》实施处罚[17]。
4.6 大力发展公共交通,对载货车和黄标车限行
大力发展公交系统是解决城市交通拥堵和广大民众“出行难”问题的有效途径,也是实现城市可持续发展的必然要求。建立合理的公交补贴补偿机制,实施优惠的票价制度,降低公众出行成本,倡导出行优先选择公交系统。建立快速公交和轨道交通,开设快速公交系统并建设专用车道,确保提供更加快速、高效、舒适的服务。改善非机动车交通条件,提高中心城区的停车费。在指定的区域内,限制载货车在日间行驶,划定黄标车的限行区域,并根据具体情况逐步扩大限行范围,逐步实现高排放黄标车的淘汰。鼓励换乘和错峰上下班[18]。
5.结论
随着我国经济的不断发展,汽车尾气对大气的污染和治理已经成为人民和政府共同面临的挑战。为治理大气污染,我国政府已先后颁布了多项法律法规及相关的治理办法,以法律为依据,有效地实现汽车尾气排放的控制与管理。在政府的领导下,各大企业积极响应,向社会提供高效低耗、低排放的环保车型,提供高品质的燃油、燃气,提供高效耐用的尾气净化产品。这是相关企业提高自身竞争力的重要途径,也是相关企业为防治汽车尾气污染应尽的职责和贡献。同时,人们应该遵守各项规章制度,节能减排,用自己的行动,保护自己赖以生存的自然环境,这样才能成为最终的受益者。近些年来,各个领域的学者不断研究,各项处理汽车尾气的技术手段正在不断成熟和运用。第一代汽车尾气催化剂将活性氧化铝制备成球状或丸状的小颗粒,然后在这些小颗粒的毛细孔中吸附一些贵重金属,从而起到催化作用。第二代产品是将吸附有贵重金属的活性氧化铝涂附于蜂窝陶瓷表面,从而制备出性能优良的汽车尾气催化剂载体。从早期使用的普通金属Cu、Cr、N,i到后来用的贵金属Pt、Pd、Rh,汽车尾气净化催化剂已成为治理尾气污染的有效途径。目前国内外已成功开发了含少量贵金属的稀土汽车尾气净化催化材料,特别是用于活性涂层的铈稀土复合氧化物已成功用于汽车净化器上,催化性能与使用寿命大大提高。另外,纳米技术将成为进一步提高催化剂载体表面积和优化内部结构的新的突破口。这些技术的发展和应用将是我们倍加鼓舞,催化活性高于普通三效催化剂的纳米稀土三效催化剂将是成本低、催化效果好的新型催化剂并成为今后研发热点。

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