汽车尾气污染治理对策综述
汽车的发明在很大程度上改善了人们的生活质量,从19世纪至今短短100多年的时间,汽车产业得到迅猛发展。目前全世界汽车的保有量已达9亿多,预计到2010年将达到10亿。然而汽车在大力促进生产力发展,为人们出行提供极大方便的同时,其排放的尾气给大气环境造成了严重的污染。汽车排放的尾气, 除CO 、水蒸汽为无害成份外,其余如CO、HC、NOx、烟尘微粒等均为有害成份。其最主要的危害是形成光化学烟雾,刺激人的眼睛, 引起红眼病;刺激鼻,咽喉气管和肺部,引起慢性呼吸系统疾病;还能使树木枯死,农作物大量减产,降低大气的能见度,妨碍交通。尾气中的一氧化碳能削弱血液对人体组织的供氧量,从而引起头痛等症状,重者窒息死亡。尾气中的氮氧化合物进入肺泡后能引起肺气肿;尾气中还含有致癌的多环芳烃。
1 尾气污染治理主要对策
1.1 法律政策监督管理
行政管理是减少和消除汽车尾气污染至关重要的手段。世界上很多国家为控制汽车污染而采取了相应的措施。如美国出台了强制性汽车燃油效率政策,对于每一辆机动车,如果生产商没有达到平均燃油消耗的标准,将会被处以罚款,购买者也将会受到处罚。日本政府针对不同重量级汽车的燃油经济性目标,制定了一系列燃油经济性标准。这些措施为我国采取相应的政策提供了有益的借鉴。我国政府早在80年代就开始进行汽车尾气污染的防治工作,1987年颁布了《中华人民共和国大气污染防治法》,规定了机动车排放的污染物不能超过国家标准规定的限值, 1990年国家环保总局、交通部、公安部等六部委联合发布了《汽车排气污染监督管理办法》;国家环保总局、交通部门等联合发布了《防治汽车、摩托车排气污染的技术政策》。到20世纪末,我国已颁布了17项国家机动车污染物排放标准。加入世贸组织后,我国的汽车与国际接轨,在限制污染物排放方面要求更加严格,逐步强化了新车准入制度。2004年全国全面实行“欧II” 标准,对不符合“欧II”标准的新车采取“三不” 措施:不准出厂,不准销售,不准上牌。2008 年开始执行欧III标准。目前,政府在严格执行车辆强制报废制度的同时,一直在优先发展公共交通,如修建地铁、开辟公交专用线和近郊旅游专线,使公共交通更加快捷、便宜和便利,鼓励市民骑自行车或者乘坐公共交通工具出行,实行汽车单双号上路规定等。今后国家应当完善相关政策,制定汽车尾气污染控制的详细条款,通过鼓励小排量汽车的使用,加强路检淘汰落后、污染重的汽车、征收汽车交通堵塞税、实施机动车排污收费制度等等,达到减少尾气污染,保护环境的目的。
1.2 机内治理技术
发动机排放污染物的来源除了汽车尾气排放污染外,还有汽油蒸发污染和汽车发动机曲轴箱污染,这三处污染对汽车发动机污染的控制都至关重要。机内治理技术是汽车排放控制技术的主要方法之一,是指通过改进发动机的设计, 防止或减少有害污染物在机内生成。
在汽车上首先采用的排放控制措施是用在发动机曲轴箱污染控制上。使用了曲轴箱强制通风 (PcV)系统,该系统是将机油加注口和摇臂室用软管和化油器前端的空气滤清器相连,把曲轴箱内的汽缸漏气、曲轴箱烟雾等都导入发动机燃烧室。目前大多数汽车上都是用这种装置,资料显示能减少汽车总体排放量对大气污染的三分之一左右。解决曲轴箱烟雾排放污染后,为有效减少油箱和供油系统排出的汽油蒸发污染, 自 1971年开始安装一套叫蒸发排放控制系统的装置。这种装置主要采用一个活性炭罐,在发动机停止运转时,碳罐里的活性炭吸收油箱及管道内的汽油蒸汽,待发动机再次启动时,洁净的空气从活性炭中带走燃油蒸汽,进入化油器上方的进气管道中或空气滤清器内,从而使汽油蒸汽燃烧掉,可控制汽油车2O%左右的碳氢化合物排放。机内净化的主要方式是改进发动机的燃烧方法,即在接近理想燃烧方式的条件下使混合气体燃烧,减少污染物的生成量,现在普遍采用的治理措施:一是改进燃烧室结构,如采用复合涡流控制燃烧;二是改进点火系统,如在化油器上设置断油装置和稀混合气供给装置,采用延时点火装置和晶体管点火装置等。
1.3 机外净化技术
发动机外部尾气净化是把尾气由原有毒气体变为无毒气体,再排放到大气中,而减少对大气环境的污染。目前比较有效的是在汽车尾气排放口安装催化净化器来减少污染物的排放,催化净化器有氧化净化器和三元催化净化器,应根据当地污染物组分来选择合适的催化器。如当地污染组份主要为CO,则加装氧化净化器就非常有效,同时可减少CH的排放。如果已有产生光化学烟雾的先兆,那就必须采用三元催化净化器来控制 HC、NOx、CO。目前世界汽车尾气催化剂市场上主要采用三元催化剂(TWC)进行催化转化。
三元催化剂首先由国外科学家在20世纪80年代研发出来,即Pt.Pd-Rh三元催化剂,1995年起正式启用在新型汽车上。目前人们正在研发全钯催化剂,并将稀土及其他非贵金属添加物用于改变催化剂的电子结构和表面性质,提高催化剂的活性和稳定性。
1.4 燃油的改用
燃油质量是影响汽车尾气污染的关键因素,使用不符合标准的燃油,不仅会损害车辆的供油系统,还将影响车辆的使用寿命,并加剧汽车尾气对环境的污染。从2O世纪70年代开始,西方发达国家特别重视提高车用燃油质量,并开始推行汽油无铅化, 目前车用汽油不仅实现了无铅化,而且燃油的成分性能指标也紧紧跟上了汽车技术的发展,做到了车油协调相互促进,达到了日渐严格的环保要求。中国的车用燃油不仅仅需要从含铅向无铅转变,更为重要的是提高油品的质量。
我国目前的排放标准是从欧洲一号到欧洲二号再到欧洲三号的发展过程中,但由于我国的汽油品质良莠不齐,与发达国家有很大的差距。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。一是降低汽油中烯烃含量。欧美国家车用汽油烯烃含量一般低于18%,而我国部分车用汽油烯烃含量高达40%。烯烃是汽油中不稳定成分,导致发动机性能变坏,油耗增加,排放恶化。二是保持汽油中适当的含氧量。汽油中加入含氧化合物可提高辛烷值,提高空燃比,起到助燃、减少CO和HC的目的。三是在汽油中加入有效清洁剂。能防止并除去进气门、喷嘴、燃烧室沉积物,而且还能提高燃烧效率,使发动机处于最佳工作状态,起到降低排放和油耗的作用。四是降低汽油中的硫含量。硫使尾气转化器中毒失效,极大地降低转化效果,使 HC、CO、NOx等有害物质排放增加。我国汽油硫含量普遍较高,有的甚至高达0.05%~0.06%,与国际标准还有差距。五是保持适当的芳烃含量。芳烃是汽油中高辛烷值和高热值组分,但芳烃含量高会增加燃烧室积炭,使发动机对汽油辛烷值的要求提高,增加预燃和爆震的危险性并增加尾气排放。因此应保持汽油中适当的芳烃含量。
1.5开发代用燃料和电动汽车
开发代用燃料和电动汽车是治理汽车尾气最根本和最终的途径,此途径使汽车根本不产生或只产生很少的污染气体。目前汽车的代用新型燃料主要有三种。一是天然气和液化石油气。这是目前使用较多的两种气体代用燃料。天然气、液化石油气汽车可使发动机构造相对简单,工作平稳,并提高了燃油经济性。但存在发动机功率下降、加速性能差的缺陷。二是生物柴油。生物柴油是一种清洁可再生能源。与常规石油相比,生物柴油排放污染大大下降,汽车尾气排放可达严格的欧洲三号标准。三是轻烃。轻烃是石油化工的副产品。与其他燃油相比,轻烃具有高热值、无毒害的特点,对环境几乎达到零污染,更重要的是它克服了目前普遍使用的液化石油气、天然气燃料车存在的动力性下降,加速性能差的两大缺陷。普及使用电动汽车也是避免汽车污染的重要措施。
1.6 车辆保养、交通环境工程措施
正确使用、保养,加强道路建设与交通管理是减少汽车排放污染的重要措施。为了避免尾气排放不达标的新增汽车进入城市,定期对汽车销售市场出售的汽车进行抽检,杜绝尾气排放超标的汽车销售,将尾气污染消除在萌芽状态。通过对路面行驶车辆的监控,筛选出超标车辆,督促超标车主对车辆进行维修治理,使车辆尾气排放达标,从而起到控制汽车污染排放的目的。
合理的交通状况和车速会使燃烧更充分,从而减少有害气体的产生。汽车在高速行驶时燃烧状况最好,污染物的排放也较少,而在怠速时污染物排放水平最高。在我国大多数城市,堵车是司空见惯的事。加强道路建设和交通管理、合理的城市规划、加快车辆的行使速度、减少堵车时间,是减少排放污染的重要措施。
同时,加强道路绿化建设,也是减轻环境污染的有效途径。加速城市道路建设,改变人、车混行状况,加宽路面以提高车速,减少车辆在道路上行驶时间,同时应提高人行道树绿化程度,以过滤汽车尾气和道路尘埃减轻环境污染。
2 结束语
汽车作为最大的流动污染源,随着其数量的不断增加,其污染将会越来越重,汽车尾气控制和治理已成为世界重要课题。我国这方面起步较晚,许多控制技术处于探索和试用阶段,但正努力与国际接轨。我国自1998年在部分大中城市开始尾气治理,从2000年1月开始在全国范围内禁止生产含铅汽油,从2004年开始实行欧II 标准,并从2008年7月开始执行欧Ⅲ标准。经过这些年的努力,目前我国汽车废气排放量已降低到欧洲80年代中后期水平,这与我国政府坚决执行的尾气治理政策密不可分。但要与国际排放控制水平接轨,要走的路还很长。
从我国的实际出发,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,要加快汽车尾气治理进程,就必须以法律和行政手段为主、以经济和宣传为辅、以技术进步为基础,实行多种手段的相互配合、综合运用,才能事半功倍。它需要从提高燃油质量、尾气治理、定期保养和维修、研制新型发动机、有针对性地进行燃油替代物及其相关方面的研究和开发、完善相关政策等诸多方面综合考虑,全面治理。各地区、各城市应结合自身的实际情况,选择合适的控制对策,走综合治理的道路。
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