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汽车尾气污染途径及控制措施

1 汽车尾气污染物的种类
近年来，机动车废气排放已成为城市大气污染的重要来源之一。机动车废气排放主要有油箱泄漏、燃料蒸发、和排气管排放三种方式，它们所放出的成份比较复杂，含有上千种化学物质，下面介绍几种主要污染物对人体的影响及危害。

1.1汽车排放污染物的种类
汽车排放物中的化合物超过200种，但主要污染物有一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物、硫化物(SOx)、微粒等。它们对环境的污染主要表现为产生温室效应，破坏臭氧层，产生酸雨、黑雨等现象。对人体的危害主要表现为造成各种疾病，严重损害呼吸系统，并且具有很强的致癌性：
一氧化碳（CO）
一氧化碳（CO）是汽油、柴油等HC燃料跟空气燃料的中间产物，主要是在发动机中局部缺氧或低温条件下，由于汽车燃料不完全燃烧而产生，混在内燃机废气中排出。当汽车负重过大、慢速行驶时或空挡运转时，燃料不能充分燃烧，废气中一氧化碳（CO
）含量会明显增加。一氧化碳（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。一氧化碳（CO）在水中的溶解度很低，但易溶于氨水。空气混合报账极限为12.5% --74%。
一氧化碳（CO）是含碳物质不完全燃烧的产物，也可以作为燃料。
氮氧化物(NOx)

氮氧化物(NOx)是在高温下空气中的氮气与氧气反应形成的。
在氧气充足的情况下，空气中的氮将完全氧化，形成NO2；如果氧化不完全，将形成NO。柴油机的气缸内主要形成的是NO，生成量决定于3个可逆反应:N2和O在高温作用下产生N和NO；N和O2
在高温作用下产生NO和O；N和OH在高温作用下产生NO和H氮氧化物生成的3个条件是燃烧室内有过剩的氧气、燃烧过程的高温和高温持续时间。燃烧室内有过剩的氧气由于柴油机混合气形成的特点，
在燃烧室内局部总会存在有过量的氧气，这就给氮氧化物生成提供了一个条件。过剩的氧气量越多，形成氮氧化物数量增加的可能性越大。燃烧过程的高温由于柴油机压缩比较高，膨胀过程进行得很充分，使柴油机燃烧室内最高温度与最低温度相差很大。燃烧最高温度越高，生成的氮氧化物量也就越多。高温持续时间从化学动力学来看，
氮氧化物的生成速度和分解速度相对于内燃机燃烧过程持续时间来说是比较缓慢的。最高温度持续时间越长，生成氮氧化物数量越多。柴油机通常转速较低，最高温度持续时间较长，氮氧化物生成量较
多。
氮氧化物(NOx)
不论是汽油机在任何工况下运转，排气中总会含有一定数量的未燃氢化合物HC。主要成因是：⑴气缸激冷面。混合气燃烧是靠火焰传播进行的，当传到缸壁 0.05~0.5mm那层气体不能燃烧，在 1.0mm
缝中也不能燃烧。⑵燃料不完全燃烧。混合气过浓过稀，残余气体稀释，使火焰传播不完全，甚至断火。例如在怠速、小负荷、过度工况的时候，此外点火系不好，充气温度低和充量均匀性差，残余气体多。⑶气缸扫气过程。由于扫气作用，一部分可燃混合气不经气缸就排
到排气管。HC是既有未燃的燃料，也有燃料不完全燃烧的产物和部分被分解的产物，所以一切妨碍燃料燃烧的条件都是HC形成的原因。
根据废气分析表明，排气中的HC成分十分复杂，除了饱和烃、不饱和烃和芳香烃外，还包括有部分中间氧化物如醛、酮、酸等。这是因为燃料的氧化过程是很复杂的，不是直接生成CO2和H2O 而是经过一连串的化学反应才生成的。从化学反应方面分析，在反应过程的不同阶段存在着不同的中间产物，若这些中间产物进一步氧化的条件不适宜，可能出现部分氧化而使HC的排放量增加。由于它的生成原比复杂，目前还很难通过燃烧反应式进行计算分析。汽油机的HC排放量远大于柴油机。汽油机向大气排出的HC主要是燃料不完全燃烧产物由排气管排出（55%~65%）。
Sox
Sox(包括SO2)
汽油和柴油中的硫在发动机燃烧室中氧化生成的产物。

含铅化合物：
铅是有毒的重金属元素，汽车拥有大多数含有防爆剂四乙基铅或甲基铅，这些物质燃烧后生成的铅及其化合物均为有毒物质，
城市大气中的铅60％以上来自汽车含铅汽油的燃烧。人体中铅含量超标可引发心血管系统疾病，并影响肝、肾等重要器官的功能及神经系统。由于铅尘比重大，通常积聚在１米左右高度的空气中，因此对儿童的威胁最大。
醛：
醛是由于烃类物质燃烧不完全而产生，主要由内燃机废气排放。车尾气排放的醛类以甲醛为主，占60%~70%。甲醛是有刺激的气
体，对眼睛有刺激性作用，也会刺激呼吸道，嗅觉阈值为0.06~1.2 mg
，高浓度时会引起咳嗽、胸痛、恶心和呕吐。乙醛属低毒性物质，高浓度时有麻醉作用。丙烯醛是一种辛辣刺激性气体，对眼睛和呼吸道有强烈刺激，可引起支气管细胞损害，嗅觉阈值为0.48~4.1 mg

汽车尾气对人体和环境的危害
。
一氧化碳(CO)
对人体的危害： 急性中毒
急性一氧化碳(CO)中毒是我国发病和死亡人数最多的急性职业中毒。一氧化碳(CO)也是许多国家引起意外生活性中毒致死人数最多的毒物。急性一氧化碳(CO)中毒的发生与接触一氧化碳(CO)的浓度有关。我国车间空气中一氧化碳(CO)的最高浓度为30mg/m3。有资料证明，吸入空气中一氧化碳(CO)浓度为240mg/m3共三个小时Hb中COHb可超过10%；一氧化碳(CO)浓度达292.5mg时，可使人产生严重的头痛、眩晕等症状，COHb可增高至25%；一氧化碳(CO)浓度达到1170mg/m3时，吸入超过660min可使人发生昏迷，COHb约高至60%；一氧化碳(CO)浓度达到11700m3时，数分钟内可使人致死，COHb可增高至90%。 临床上以急性脑缺氧的症状与体征为主要表现。接触一氧化碳(CO)后如出现头晕、头昏、心悸、恶心等症状，于吸入新鲜空气后症状即可迅速消失者，属一般接触反应。 轻度中毒 轻度中毒者出现剧烈头痛、头昏、心跳、眼花、四肢无力、呕吐、烦躁、不太不稳、轻度至中度意识障碍(如意识模糊、朦胧状态)，但无昏迷。于离开中毒现场吸入新鲜空气或氧气数小时后，症状逐渐完全恢复。中度中毒者出出现以上症状外，面色潮红、多汗、脉快、意识障碍表现的为浅至中度昏迷。及时移离中毒现场并抢救可逐渐恢复，一般无明显并发症或后遗症。 重度中毒 度中毒时，意识障碍严重，呈深度昏迷或植物状态。常见瞳孔缩小，对光反射正常或迟钝，四肢肌张力增高，牙关紧闭，或有阵发性大脑强直，并出现大小 7 便失禁。脑水肿继续加重时表现为持续深度昏迷，连续去脑强直发作体温达39~40摄氏度，脉快而弱，血压下降，面色苍白，四肢发凉。 重度中毒患者经过抢救从昏迷中苏醒的过程中，长出现躁动，一是浑浊，定向力丧失，或是去记忆力。部分患者恢复后出现失认、失用、失写、失语‘皮层性失明失聪等异常。
氮氧化合物的危害：
氮氧化合物（nitrogen oxide）包括一氧化氮（NO）、一氧化二氮（N2O，笑气）、二氧化氮（NO2）、三氧化二氮（N2O3）、四氧化二氮（N2O4）及五氧化二氮（N2O5）等。除二氧化氮外其余氮氧化物均不稳定，遇光、湿及热即变成二氧化氮。二氧化氮为棕色气体，其毒性为一氧化氮的4～5倍，比其他氮氧化物也都大。生产中引起急性职业中毒的常是几种混合气体（主要是二氧化氮和一氧化氮），亦称硝气（烟）。其临床表现主要以急性肺水肿等呼吸系统损害为特征。 光化学烟雾的形成 光化学烟雾形成的基本原理是：光化学烟雾的形成从NO2的光化学分解(光解)为引发反应开始，然后是由链式反应形成的。它以NO2光解生成原子氧的的反应为引发，原子氧的产生导致了臭氧的形成。由于烃类(尤其是烯烃)参与链式反应产生多种自由基，如生成烃基自由基和酰基自由基，造成了NO向NO2的迅速转化。在此转化中自由基起了主要的作用(O3参与较少)，以致基本上不需消耗O3就能使大气中NO转化为NO2。NO2又继续光解产生O2-并导致O3的产生从而使O3浓度不断升高。同时产生的醛类和新的自由基又继续和烃类反应，生成硝酸过氧酰酯类和更多的自由基，如此继续不断，循环往复地进行链式反应，直至烃类耗尽、NO全部氧化为NO2。 光化学烟雾对人体健康的危害极大，它的防治己受到人们的日益关注。研究光化学烟雾的最终目的是如何控制NO2及HC的浓度，使O3的浓度符合大气质量标准的要求。除控制工业污染源外，主要是改善汽车发动机的结构与工作状态和安装尾气催化转化器，前者可降低燃料消耗、减少有害气体排放，后者可使尾气无害化。