发动机排放污染及控制教案.rar

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1.2 汽车排放污染物及危害
从1886年诞生第一辆汽车开始，各国就争相发展汽车工业。特别在上个世纪，世界汽车保有量的增加大大超过了人口增长的速度。在1950年，全世界只有5000万辆汽车，大约每1000人仅有2辆汽车；到1995年，全球已经拥有6.5亿辆汽车，平均100人拥有10辆汽车；根据目前的估计，20xx年之前全世界机动车的数量可能达到8.16亿辆（不包括两轮和三轮机动车）；到20xx年全球将拥有30亿辆汽车。 进入21世纪以来，中国汽车需求量和保有量也出现了加速增长的趋势。20xx～20xx年实际汽车保有量分别为1608.91万、1802.04万和20xx.17万辆，年平均增长速度分别达到了10.73%、12%和13.94%。专家预测20xx～20xx年我国汽车保有量以及由此带动的汽车需求量将继续呈加速增长的趋势。而且随着居民收入的提高、汽车价格的下降和消费环境的改善，中国汽车市场规模将持续扩大。
随着机动车保有量的持续增长，我国机动车污染物排放总量持续攀升。20xx年全国机动车碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOX）排放量是1995年相应污染物排放总量的2.51、2.05 和3.01倍。事实上，汽车所产生的空气污染量比任何其他单一的人类活动产生的空气污染量都多。全球因燃烧矿物燃料而产生的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOX）的排放量，几乎50%来自于汽油机和柴油机，在表1-3中介绍了各种发动机排放量的情况。
最近几年，我国对环境保护的投入不断加大，图1-1是1998～20xx年北京市政府针对环保的投资情况。通过政府和社会的努力，我国城市空气质量总体上也有所好转。20xx年监测的340个城市中，142个城市达到国家环境空气质量二级标准（居住区标准），占41.7%，比20xx年增加7.9个百分点；空气质量为三级的城市有107个，占31.5%，比20xx减少3.5个百分点；劣于三级标准的城市有91个，占26.8%，比20xx年减少4.4个百分点。
  北京市政府近年来的环保投资情况
通常，汽车排放的污染物以及与交通源相关的主要污染物有：一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOX）、碳氢化合物（包括苯、苯并[a]芘）和微粒等。
1.2.1 一氧化碳（CO）
一氧化碳（CO）无色无臭，是一种窒息性的有毒气体，由于其和血液中有输氧能力的血红素蛋白（Hb）的亲和力比O2和Hb的亲和力大200～300倍，因而CO能很快和Hb结合形成碳氧血红素蛋白（CO－Hb），使血液的输氧能力大大降低。高浓度的CO能够引起人体生理和病理上的变化，使心脏、头脑等重要器官严重缺氧，引起头晕、恶心、头痛等症状，严重时会使心血管工作困难，直至死亡；不同浓度CO对人体健康的影响见表1-4。汽车尾气中CO是烃燃料燃烧的中间产物，主要是在局部缺氧或低温条件下，由于烃不能完全燃烧而产生的。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，废气中一氧化碳含量会明显增加。
1.2.2 碳氢化合物（HC）
碳氢化合物HC(也称烃)包括未燃和末完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化物。如苯、醛、酮、烯、多环芳香族碳氢化物等200多种复杂成分。饱和烃一般危害不大，甲烷气体无毒性，乙烯、丙烯和乙炔主要会对植物造成伤害。但是，不饱和烃却有很大的危害性。苯是无色类似汽油味的气体，可引起食欲不振、体重减轻、易倦、头晕、头痛、呕吐、失眠、粘膜出血等症状，也可引起血液变化，红血球减少，出现贫血，还可导致白血病。而甲醛，丙烯醛等醛类气体也会对眼、呼吸道和皮肤有强刺激作用，超过一定浓度，会引起头晕、呕心、红血球减少、贫血和急性中毒。应当引起特别注意的是带更多环的多环芳香烃，如苯并[a]芘及硝基烯都是强致癌物。同时，烃类成分还是引起光化学烟雾的重要物质。
1.2.3 氮氧化物（NOX）
氮氧化物NOX是NO及NO2的总称。汽车尾气中氮氧化物的排放量取决于气缸内燃烧温度、燃烧时间和空燃比等因素。燃烧过程排放的氮氧化物中95%以上可能是一氧化氮NO，NO2只占少量。NO是无色无味气体，只有轻度刺激性，毒性不大，高浓度时会造成中枢神经的轻度障碍，NO可被氧化成NO2。NO与血液中的血红素的结合能力比CO还强。NO2是一种红棕色气体，对呼吸道有强烈的刺激作用，对人体影响甚大。NO2吸入人体后和血液中血红素蛋白Hb结合，使血液输氧能力下降，会损害心脏、肝、肾等器官，其具体影响见表1-5。同时，二氧化氮还是产生酸雨和引起气候变化、产生烟雾的主要原因。另外，HC和NOX在大气环境中受强烈太阳光紫外线照射后，会生成新的污染物―光化学烟雾。
1.2.4 光化学烟雾
光化学烟雾是排入大气的氮氧化物和碳氢化合物受太阳紫外线作用产生的一种具有刺激性的浅蓝色烟雾。它包含有臭氧（O3）、醛类、硝酸酯类（PAN）等多种复杂化合物。这些化合物都是光化学反应生成的二次污染物。当遇到低温或不利于扩散的气象条件时，烟雾会积聚不散，造成大气污染事件。这种污染事件最早出现在美国洛杉矶，所以又称洛杉矶光化学烟雾。近年来，光化学烟雾不仅在美国出现，而且在日本的东京、大板、川崎市、澳大利亚的悉尼、意大利的热那亚和印度的孟买等许多汽车众多的城市先后出现过。
在光化学反应中，O3约占85%以上。日光辐射强度是形成光化学烟雾的重要条件，因此每年夏季是光化学烟雾的高发季节；在一天中，下午2时前后是光化学烟雾达到峰值的时刻。在汽车排气污染严重的城市，大气中臭氧浓度的增高，可视为光化学烟雾形成的信号。
光化学烟雾对人体最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道粘膜，引起眼睛红肿和喉炎，这可能与产生的醛类等二次污染物的刺激有关。光化学烟雾对人体的另一些危害则与臭氧浓度有关。当大气中臭氧的浓度达到200～1000μg/m3时，会引起哮喘发作，导致上呼吸道疾病恶化，同时也刺激眼睛，使视觉敏感度和视力降低；浓度在400～1600μg/m3时，只要接触两小时就会出现气管刺激症状，引起胸骨下疼痛和肺通透性降低，使机体缺氧；浓度再高，就会出现头痛，并使肺部气道变窄，出现肺气肿。接触时间过长，还会损害中枢神经，导致思维紊乱或引起肺水肿等，如图1-6所示。臭氧还可引起潜在性的全身影响，如诱发淋巴细胞染色体畸变、损害酶的活性和溶血反应，影响甲状腺功能、使骨骼早期钙化等。所以我们必须采取一系列综合性的措施来预防和减轻光化学烟雾给人类造成的损害。
1.2.5 微粒
微粒物对人体健康的影响，取决于颗粒物的浓度和其在空气中暴露的时间。研究数据表明，因上呼吸道感染、心脏病、支气管炎、气喘、肺炎、肺气肿等疾病到医院就诊人数的增加与大气中颗粒物浓度的增加是相关的。
颗粒的粒径大小是危害人体健康的另一重要因素，它主要表现在两个方面：
① 粒径越小，越不易沉积，长期漂浮在大气中容易被吸入体内，而且容易深入肺部。一般粒径在100μm以上的微粒会很快在大气中沉降；10μm以上的尘粒可以滞留在呼吸道中；5～10μm的尘粒大部分会在呼吸道沉积，被分泌的粘液吸附，可以随痰排出；小于5μm的微粒能深入肺部；0.01～0.1μm的尘粒，50%以上将沉积在肺腔中，引起各种尘肺病。
②微径越小，粉尘比表面积越大，物理、化学活性越高，加剧了生理效应的发生和发展。此外，尘粒的表面可以吸附空气中的各种有害气体及其它污染物，而成为它们的载体，如可以承载强致癌物质苯并[α]芘及细菌等。
不难看出，汽车尾气中的污染物确实给人类生存环境带来了严重威胁。我们不仅要认清其危害性，更要采取科学的方法来逐步改善汽车排放性能，使其日臻完善。道路是漫长的，前途是光明的。，大小：7.48 MB