第二章汽車排放與大氣污染

汽車排放已成為我國(guó)大氣污染的一個(gè)主要污染源，而且汽車排出的廢氣中含有大氣中被列為有害氣體的全部成分。由此可見，控制汽車的排氣污染是改善我國(guó)大氣環(huán)境的有效方法。那么如何才能減少汽車的排氣污染呢？顯然需要設(shè)計(jì)制造汽車的工程技術(shù)人員、汽車維修管理等多方人員的共同努力。第二章汽車排放與大氣污染汽車排第一節(jié)大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

所謂大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，是指大氣中對(duì)人體有害的氣體的濃度（或比例）達(dá)到什么樣的一個(gè)水平就會(huì)對(duì)人體的健康帶來危害。換言之，借用一個(gè)量化的指標(biāo)，來反映大氣質(zhì)量狀況與人體健康的關(guān)系。我國(guó)1982年制定了第一個(gè)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，1996年10月1日又公布了新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—1996），見下表。第一節(jié)大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)所謂大注：①適用于城市地區(qū)；②適用于牧區(qū)和牧業(yè)為主的半農(nóng)半牧區(qū)、桑蠶區(qū)；③適用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)區(qū)。注：①適用于城市地區(qū)；環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)一類區(qū)：自然保護(hù)區(qū)、林區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊保護(hù)的地區(qū)。二類區(qū)：城鎮(zhèn)規(guī)化中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。三類區(qū)：特定工業(yè)區(qū)。

環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)污染物濃度限值分為三級(jí)，分別適用于上述三類分區(qū)。環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)一類區(qū)：自然保護(hù)區(qū)、林區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他2003年北京市大氣中主要污染物年日平均值2003年北京市大氣中主要污染物年日平均值第二節(jié)汽車排放污染物及危害汽車排放污染物的分類及來源汽車排放污染物的危害第二節(jié)汽車排放污染物及危害汽車排放污染物的分類及來源一、汽車排放污染物的分類及來源

汽車排放污染物主要來自發(fā)動(dòng)機(jī)所排出的廢氣、曲軸箱的竄氣及燃油箱中溢出的燃油蒸汽。其中發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣是主要的污染源。汽車排出的有害氣體的濃度與汽車的運(yùn)行工況有關(guān)。一、汽車排放污染物的分類及來源汽車排放二、汽車排放污染物的危害一氧化碳（CO）碳?xì)浠衔铮℉C）氮氧化物（NOx）光化學(xué)煙霧硫的氧化物微粒二、汽車排放污染物的危害一氧化碳（CO）1、一氧化碳（CO）

CO是一種無色、無刺激的氣體，通常認(rèn)為CO是由于被人吸入體內(nèi)才顯示影響的。吸入的CO很容易和血紅蛋白結(jié)合并輸送到體內(nèi)。CO急性中毒癥狀是由于阻礙血紅素帶氧，造成體內(nèi)缺氧而引起的窒息狀態(tài)。這種內(nèi)窒息狀態(tài)一旦解除，癥狀也就隨之消失。（國(guó)標(biāo)：4.0%)

關(guān)于有無CO慢性中毒癥狀尚待研究。煤氣配管工有記憶力減退癥狀。說明存在著慢性中毒問題。從地區(qū)大氣污染角度來考慮CO污染的時(shí)候，必須把24h以內(nèi)吸氣中的CO濃度限制在5ppm以下。由于CO在大氣底層停留時(shí)間長(zhǎng)，累積濃度常易超過允許值，因此要特別重視大氣中CO的危害性。1、一氧化碳（CO）CO是一種無色、無2、碳?xì)浠衔铮℉C）

當(dāng)前比較一致的看法是(HC)對(duì)人類危害主要是環(huán)芳香烴，尤其是苯并比(一種五個(gè)環(huán)的稠環(huán)芳香烴(C20H12，主要來自于煤焦油和瀝青)，

30年代就證實(shí)它是一種很強(qiáng)的致癌物質(zhì)。目前已有不少的研究報(bào)告談到，汽車排氣中發(fā)現(xiàn)這種成分。當(dāng)然，致癌原因尚不清楚。另外、排氣中含有少量甲醛和丙烯醛等醛類物質(zhì)對(duì)眼睛及呼吸器官有強(qiáng)烈的刺激作用。當(dāng)甲醛和丙烯醛等醛類物質(zhì)的濃度超過10ppm時(shí)，就會(huì)對(duì)眼睛及呼吸器官有強(qiáng)烈的刺激作用；當(dāng)濃度超過250ppm時(shí)，會(huì)引起頭痛、惡心、貧血；超過10000ppm會(huì)急性中毒。（國(guó)標(biāo)：1000ppm）汽車排氣中的HC與NOx是生成光化學(xué)煙霧的主要成分。

2、碳?xì)浠衔铮℉C）當(dāng)前比較一致的看法是(H3、氮氧化物（Nox）

NOx是NO、NO2、N2O3、N2O、N2O5、N2O4及NO3的混合物，汽車排出的NOx主要是NO、NO2。

NO達(dá)到一定濃度時(shí)，會(huì)引起中樞神經(jīng)癱瘓。

NO2具有特殊刺激性臭味，它使人中毒的癥狀是肺氣腫，并伴有獨(dú)具特點(diǎn)的閉塞性纖維支氣管。對(duì)于健康人，在16ppm的NO2環(huán)境中停留10min肺氣流阻力便明顯上升。關(guān)于NO2對(duì)人及生物的危害見表1—3。NOx是光化學(xué)煙霧的主要物質(zhì)之一。3、氮氧化物（Nox）NOx是NO、4、光化學(xué)煙霧

光化學(xué)煙霧的形成是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，美國(guó)通用汽車公司的卡普蘭在實(shí)驗(yàn)室模擬出了光化學(xué)煙霧的形成，提出了光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理。4、光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧的形成是一4、光化學(xué)煙霧

光化學(xué)煙霧的形成需要兩個(gè)條件，即一定的HC和Nox濃度及強(qiáng)光的照射。光化學(xué)煙霧是有害氣體產(chǎn)生的二次污染物，多發(fā)時(shí)段是夏、秋之間，常發(fā)地點(diǎn)：大氣不流暢的大城市及盆地。午后2—3點(diǎn)時(shí)光化學(xué)煙霧的濃度最高。光化學(xué)煙霧的主要產(chǎn)物是臭氧O3及過氧?；跛猁}(RCHO),除此之外，還生成各種游離基、醛、酮、硫酸鹽霧等。光化學(xué)煙霧對(duì)人體健康的危害不能簡(jiǎn)單理解為其生成物對(duì)人體的影響，而是組成光化學(xué)煙霧各物質(zhì)的共同作用結(jié)果。光化學(xué)煙霧主要組成物質(zhì)的濃度越高，光化學(xué)煙霧越嚴(yán)重。所以常用O3的濃度來表示光化學(xué)煙霧的強(qiáng)弱。關(guān)于光化學(xué)煙霧對(duì)人體的危害見表1—4。4、光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧的形成需要光化學(xué)煙霧對(duì)人體的危害

大氣臭氧層是大氣中臭氧集中的層次，一般指高度在10～50千米之間的大氣層，也有指20～30千米之間臭氧密度最大的大氣層。在臭氧層里臭氧的濃度實(shí)際也是很稀的。即使在臭氧濃度最大處，所含臭氧對(duì)空氣的體積比也不過為百萬分之幾。將它折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（氣壓1013.25百帕、溫度273K），臭氧的總累積厚度為0.15～0.45厘米，平均為0.30厘米。

熱成層(80km-800km)；中間層(50km-80km)；平流層(11km-50km)；

對(duì)流層(0km-11km)

光化學(xué)煙霧對(duì)人體的危害5、硫化物

燃料中的硫在燃燒過程中與氧反應(yīng)便生成了硫的氧化物。汽車尾氣中的硫化物主要是SO2。一般說來該成分柴油機(jī)的排出量比汽油機(jī)大。SO2是產(chǎn)生酸雨的主要物質(zhì)。所幸的是汽車的SO2排出量遠(yuǎn)比燃煤低，但同樣不能忽視它對(duì)大氣環(huán)境的影響。5、硫化物燃料中的硫在燃燒過程6、微粒

微粒是指除去化合物的水以外所有固態(tài)的碳基顆粒、液態(tài)的燃油與潤(rùn)滑油及無機(jī)物（如附聚在碳基顆粒表面的SO2、NO2、H2SO3、鉛等）的總稱。

微粒是柴油機(jī)排放的一種主要形式，通常柴油機(jī)的排放量要比汽油機(jī)高30—60倍。汽車尾氣中的微粒主要有鉛化物、碳煙及油霧三種。一般情況下，2—10μm的微粒吸入人體后可被排除，對(duì)人體的影響不大；2μm以下的微粒容易在肺部沉積；0.1—0.5μm的微粒對(duì)人體的危害最大，除致癌作用外，還會(huì)導(dǎo)致慢性病、肺氣腫、皮膚病及變態(tài)性疾病。微粒的顆粒越小，在空氣中懸浮的時(shí)間越長(zhǎng)，這就增加了被人體吸入及在大氣中受陽光和其他物質(zhì)作用而產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)的機(jī)會(huì)。實(shí)驗(yàn)表明，柴油機(jī)排出的微粒90%以上小于1μm。球狀微粒在靜態(tài)空氣中的沉降速度分別是：10μm0.3cm/s；1.0μm0.003cm/s；0.1μm0.00009cm/s。6、微粒微粒是指除去化合物的水以外6、微粒油霧汽車排出的油霧有兩種表現(xiàn)形式，即白煙和藍(lán)煙。研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的白煙和藍(lán)煙主要與燃燒室的溫度有關(guān)，當(dāng)溫度低于通常是冒白煙；當(dāng)溫度時(shí)冒藍(lán)煙。

白煙：主要出現(xiàn)在冬季低溫啟動(dòng)及暖機(jī)前期，此時(shí)氣缸中的溫度較低，著火不好，未經(jīng)燃燒的燃油和潤(rùn)滑油以液滴狀存在，其直徑約1.3μm左右，隨廢氣排出便形成白煙。

藍(lán)煙：發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)后，暖機(jī)過程的進(jìn)程中，燃燒室的溫度逐漸上升，白煙便逐漸變?yōu)樗{(lán)煙，最后完全消失。溫度上升，油滴直徑減小，油的直徑約為0.4μm以下，即是藍(lán)煙。白煙和藍(lán)煙本無區(qū)別，是油滴直徑的不同所產(chǎn)生不同陽光折射率而表現(xiàn)的一種視覺差。6、微粒油霧第三節(jié)汽車排放污染物的生成機(jī)理

一、一氧化碳（CO）的生成機(jī)理

CO是燃料燃燒的中間產(chǎn)物，如果有足夠的空氣，CO是可以繼續(xù)與O2進(jìn)行反應(yīng)生成CO2。那么，汽車尾氣中的CO是如何產(chǎn)生的呢？這顯然與發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程有關(guān)。第三節(jié)汽車排放污染物的生成機(jī)理一、一二、碳?xì)浠衔颒C的生成機(jī)理HC是燃料在高溫缺氧的情況下裂解而成的，它和CO一樣，一旦有足夠的空氣，他便會(huì)繼續(xù)燃燒最終生成H2O和CO2。二、碳?xì)浠衔颒C的生成機(jī)理HC是燃料三、氮氧化物Nox的生成機(jī)理

汽車排出的NOx主要是NO和NO2。NOx是N2和O2在高溫高壓的作用下形成的。三、氮氧化物Nox的生成機(jī)理汽車排出的四、硫的氧化物的生成機(jī)理

燃料中的硫在燃燒過程中與氧反應(yīng)生成硫的氧化物。汽車尾氣中硫的氧化物主要是SO2。一般說來，該成分柴油機(jī)的排出量比汽油機(jī)大。四、硫的氧化物的生成機(jī)理燃料中的硫在燃五、微粒的生成機(jī)理

汽車尾氣中的微粒主要有鉛化物、碳煙和油霧三種。鉛化物：鉛化物主要來自于添加到汽油中的抗暴劑——四乙鉛。碳煙：碳氧是分子較大的燃料在高溫高壓缺氧的情況下裂解的產(chǎn)物。油霧：油霧是低溫燃燒時(shí)未燃燒的燃油直接排出。五、微粒的生成機(jī)理汽車尾氣中的微粒主要第二章汽車排放與大氣污染

汽車排放已成為我國(guó)大氣污染的一個(gè)主要污染源，而且汽車排出的廢氣中含有大氣中被列為有害氣體的全部成分。由此可見，控制汽車的排氣污染是改善我國(guó)大氣環(huán)境的有效方法。那么如何才能減少汽車的排氣污染呢？顯然需要設(shè)計(jì)制造汽車的工程技術(shù)人員、汽車維修管理等多方人員的共同努力。第二章汽車排放與大氣污染汽車排第一節(jié)大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

所謂大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，是指大氣中對(duì)人體有害的氣體的濃度（或比例）達(dá)到什么樣的一個(gè)水平就會(huì)對(duì)人體的健康帶來危害。換言之，借用一個(gè)量化的指標(biāo)，來反映大氣質(zhì)量狀況與人體健康的關(guān)系。我國(guó)1982年制定了第一個(gè)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，1996年10月1日又公布了新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—1996），見下表。第一節(jié)大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)所謂大注：①適用于城市地區(qū)；②適用于牧區(qū)和牧業(yè)為主的半農(nóng)半牧區(qū)、桑蠶區(qū)；③適用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)區(qū)。注：①適用于城市地區(qū)；環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)一類區(qū)：自然保護(hù)區(qū)、林區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊保護(hù)的地區(qū)。二類區(qū)：城鎮(zhèn)規(guī)化中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。三類區(qū)：特定工業(yè)區(qū)。

環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)污染物濃度限值分為三級(jí)，分別適用于上述三類分區(qū)。環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)一類區(qū)：自然保護(hù)區(qū)、林區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他2003年北京市大氣中主要污染物年日平均值2003年北京市大氣中主要污染物年日平均值第二節(jié)汽車排放污染物及危害汽車排放污染物的分類及來源汽車排放污染物的危害第二節(jié)汽車排放污染物及危害汽車排放污染物的分類及來源一、汽車排放污染物的分類及來源

汽車排放污染物主要來自發(fā)動(dòng)機(jī)所排出的廢氣、曲軸箱的竄氣及燃油箱中溢出的燃油蒸汽。其中發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣是主要的污染源。汽車排出的有害氣體的濃度與汽車的運(yùn)行工況有關(guān)。一、汽車排放污染物的分類及來源汽車排放二、汽車排放污染物的危害一氧化碳（CO）碳?xì)浠衔铮℉C）氮氧化物（NOx）光化學(xué)煙霧硫的氧化物微粒二、汽車排放污染物的危害一氧化碳（CO）1、一氧化碳（CO）

CO是一種無色、無刺激的氣體，通常認(rèn)為CO是由于被人吸入體內(nèi)才顯示影響的。吸入的CO很容易和血紅蛋白結(jié)合并輸送到體內(nèi)。CO急性中毒癥狀是由于阻礙血紅素帶氧，造成體內(nèi)缺氧而引起的窒息狀態(tài)。這種內(nèi)窒息狀態(tài)一旦解除，癥狀也就隨之消失。（國(guó)標(biāo)：4.0%)

關(guān)于有無CO慢性中毒癥狀尚待研究。煤氣配管工有記憶力減退癥狀。說明存在著慢性中毒問題。從地區(qū)大氣污染角度來考慮CO污染的時(shí)候，必須把24h以內(nèi)吸氣中的CO濃度限制在5ppm以下。由于CO在大氣底層停留時(shí)間長(zhǎng)，累積濃度常易超過允許值，因此要特別重視大氣中CO的危害性。1、一氧化碳（CO）CO是一種無色、無2、碳?xì)浠衔铮℉C）

當(dāng)前比較一致的看法是(HC)對(duì)人類危害主要是環(huán)芳香烴，尤其是苯并比(一種五個(gè)環(huán)的稠環(huán)芳香烴(C20H12，主要來自于煤焦油和瀝青)，

30年代就證實(shí)它是一種很強(qiáng)的致癌物質(zhì)。目前已有不少的研究報(bào)告談到，汽車排氣中發(fā)現(xiàn)這種成分。當(dāng)然，致癌原因尚不清楚。另外、排氣中含有少量甲醛和丙烯醛等醛類物質(zhì)對(duì)眼睛及呼吸器官有強(qiáng)烈的刺激作用。當(dāng)甲醛和丙烯醛等醛類物質(zhì)的濃度超過10ppm時(shí)，就會(huì)對(duì)眼睛及呼吸器官有強(qiáng)烈的刺激作用；當(dāng)濃度超過250ppm時(shí)，會(huì)引起頭痛、惡心、貧血；超過10000ppm會(huì)急性中毒。（國(guó)標(biāo)：1000ppm）汽車排氣中的HC與NOx是生成光化學(xué)煙霧的主要成分。

2、碳?xì)浠衔铮℉C）當(dāng)前比較一致的看法是(H3、氮氧化物（Nox）

NOx是NO、NO2、N2O3、N2O、N2O5、N2O4及NO3的混合物，汽車排出的NOx主要是NO、NO2。

NO達(dá)到一定濃度時(shí)，會(huì)引起中樞神經(jīng)癱瘓。

NO2具有特殊刺激性臭味，它使人中毒的癥狀是肺氣腫，并伴有獨(dú)具特點(diǎn)的閉塞性纖維支氣管。對(duì)于健康人，在16ppm的NO2環(huán)境中停留10min肺氣流阻力便明顯上升。關(guān)于NO2對(duì)人及生物的危害見表1—3。NOx是光化學(xué)煙霧的主要物質(zhì)之一。3、氮氧化物（Nox）NOx是NO、4、光化學(xué)煙霧

光化學(xué)煙霧的形成是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，美國(guó)通用汽車公司的卡普蘭在實(shí)驗(yàn)室模擬出了光化學(xué)煙霧的形成，提出了光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理。4、光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧的形成是一4、光化學(xué)煙霧

光化學(xué)煙霧的形成需要兩個(gè)條件，即一定的HC和Nox濃度及強(qiáng)光的照射。光化學(xué)煙霧是有害氣體產(chǎn)生的二次污染物，多發(fā)時(shí)段是夏、秋之間，常發(fā)地點(diǎn)：大氣不流暢的大城市及盆地。午后2—3點(diǎn)時(shí)光化學(xué)煙霧的濃度最高。光化學(xué)煙霧的主要產(chǎn)物是臭氧O3及過氧?；跛猁}(RCHO),除此之外，還生成各種游離基、醛、酮、硫酸鹽霧等。光化學(xué)煙霧對(duì)人體健康的危害不能簡(jiǎn)單理解為其生成物對(duì)人體的影響，而是組成光化學(xué)煙霧各物質(zhì)的共同作用結(jié)果。光化學(xué)煙霧主要組成物質(zhì)的濃度越高，光化學(xué)煙霧越嚴(yán)重。所以常用O3的濃度來表示光化學(xué)煙霧的強(qiáng)弱。關(guān)于光化學(xué)煙霧對(duì)人體的危害見表1—4。4、光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧的形成需要光化學(xué)煙霧對(duì)人體的危害

大氣臭氧層是大氣中臭氧集中的層次，一般指高度在10～50千米之間的大氣層，也有指20～30千米之間臭氧密度最大的大氣層。在臭氧層里臭氧的濃度實(shí)際也是很稀的。即使在臭氧濃度最大處，所含臭氧對(duì)空氣的體積比也不過為百萬分之幾。將它折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（氣壓1013.25百帕、溫度273K），臭氧的總累積厚度為0.15～0.45厘米，平均為0.30厘米。

熱成層(80km-800km)；中間層(50km-80km)；平流層(11km-50km)；

對(duì)流層(0km-11km)

光化學(xué)煙霧對(duì)人體的危害5、硫化物

燃料中的硫在燃燒過程中與氧反應(yīng)便生成了硫的氧化物。汽車尾氣中的硫化物主要是SO2。一般說來該成分柴油機(jī)的排出量比汽油機(jī)大。SO2是產(chǎn)生酸雨的主要物質(zhì)。所幸的是汽車的SO2排出量遠(yuǎn)比燃煤低，但同樣不能忽視它對(duì)大氣環(huán)境的影響。5、硫化物燃料中的硫在燃燒過程6、微粒

微粒是指除去化合物的水以外所有固態(tài)的碳基顆粒、液態(tài)的燃油與潤(rùn)滑油及無機(jī)物（如附聚在碳基顆粒表面的SO2、NO2、H2SO3、鉛等）的總稱。

微粒是柴油機(jī)排放的一種主要形式，通常柴油機(jī)的排放量要比汽油機(jī)高30—60倍。汽車尾氣中的微粒主要有鉛化物、碳煙及油霧三種。一般情況下，2—10μm的微粒吸入人體后可被排除，對(duì)人體的影響不大；2μm以下的微粒容易在肺部沉積；0.1—0.5μm的微粒對(duì)人體的危害最大，除致癌作用外，還會(huì)導(dǎo)致慢性病、肺氣腫、皮膚病及變態(tài)性疾病。微粒的顆粒越小，在空氣中懸浮的時(shí)間越長(zhǎng)，這就增加了被人體吸入及在大氣中受陽光和其他物質(zhì)作用而產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)的機(jī)會(huì)。實(shí)驗(yàn)表明，柴油機(jī)排出的微粒90%以上小于1μm。球狀微粒在靜態(tài)空氣中的沉降速度分別是：10μm0.3cm/s；1.0μm0.003cm/s；0.1μm0.00009cm/s。6、微粒微粒是指除去化合物的水以外6、微粒油霧汽車排出的油霧有兩種表現(xiàn)形式，即白煙和藍(lán)煙。研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的白煙和藍(lán)煙主要與燃燒室的溫度有關(guān)，當(dāng)溫度低于通常是冒白煙；當(dāng)溫度時(shí)冒藍(lán)煙。

白煙：主要出現(xiàn)在冬季