环境科学与技术进展讲座作业
大气环境空气中机动车排放源解析
姓名：郭祎阁 专业：环境工程 学号：1120150150 日期：2015/11/13
我国机动车尾气排放对空气的影响与防治研究进展
摘要：机动车尾气排放污染是主要的大气污染之一，尤其是在中国经济快速发展的今天，人们生活水平不断提高，机动车辆的使用量也迅速上升。随之而来的大气污染已经严重影响了人们的生活，因此，机动车尾气排放污染治理已经刻不容缓。
关键词：机动车；尾气；防治；
1 引言
19世纪80年代末，世界上第一辆机动车问世，它是由德国人哥特利布·戴姆勒生产制造，它的诞生为人们出行带来了很多方便，它是人类进入工业文明社会的产物，具有历史性的重大意义。随着人们对机动车的大量生产和投入使用，给周围环境带来了重大的污染。1940年前后在美国洛杉矶市发生了第一次光化学污染事件，引发光化学污染的罪魁祸首就是洛杉矶市的机动车。它会给人们的眼睛和呼吸道带来危害，严重的影响着人们的身体健康[1]。在此之后，许多国家同样发生过多起机动车尾气危害人体健康的事件，诸如曼谷、墨西哥、日本等。目前世界上机动车的保有量在迅速增加，而由它产生了一系列严重的环境污染问题。许多发达国家的大城市中，汽车尾气在空气污染源中占据主要地位。
我国目前处于发展中阶段与其他发达国家相比，虽然机动车的保有量不及它们，但随着人口的大幅增长，城市化水平的发展，人们的生活质量也在不断提高，机动车的需求量大，因此机动车尾气的排放量会较为严重，在我国的一些发达城市机动车尾气的分担率在大幅提高，说明由机动车尾气排放的污染物质在大气污染物总量中占有主要份额。它从以前的煤烟型污染逐步地向复合型污染转变[2-5]。
2 机动车尾气污染物的种类及危害
近年来，许多发达国家由机动车尾气排放的CO、HC和NOX等已成为大气污染物的主要来源[6]，由柴油车排放的颗粒物在城市污染中较为严重[7]。机动车
尾气和排放的其他污染物是造成城市空气质量恶化的主要因素之一。当成分复杂的机动车尾气排放到大气中以后，急剧恶化了大气环境质量。当机动车大幅增长时就会产生严重的交通拥堵问题，机动车在怠速过程中产生的污染物质的量远大于正常行驶时的，它会造成周围环境的污染，给人们的身体健康带来极大的危害
[8]
。
污染物的种类可以大体分为：
(1) 一氧化碳（CO）：CO的形成是由机动车燃料的不完全燃烧产生的，而
大气中的CO主要由机动车尾气贡献[9]。它是一种无色无味的有毒气体，当人体吸入CO时，它会与人体中的血红蛋白结合生成羧基血红素（Carboxyhemoglobin，简写为CO-Hb）；
(2) 氮氧化物（NOX）：氮氧化物通常是NO2和NO的统称，通常可概括表示为 NOX。氮氧化物的排放通常来源于两方面：一是空气中氮和氧的燃烧形成，二是由含氮化合物的燃料形成[10]。汽车尾气中直接排放的氮氧化物基本上是NO，之后在大气中被氧化为NO2，这一过程一般需要几个小时，但当空气中有强氧化剂如臭氧等存在时，氧化过程会变得很迅速。在氮氧化物中对人体产生主要危害的物质是NO2，它会降低人体血液的供氧能力，给人体的内脏器官产生不良影响。NO2会使植物枯黄，还是形成近地面臭氧的主要因素；
(3) 碳氢化合物（HC）：碳氢化合物是指没有燃烧或部分燃烧的燃料，在机动车排气时HC的来源有很多种：如点火系统中的几个循环点不着火，使HC的排放量增加；热力过程中，燃烧室的狭缝太小，导致火焰不能到达等。HC的氧化过程十分复杂，它要经过多部中间反应，最后产物是H2O和CO2[11]。而在它的不断转化中所形成的烃类种类繁多，会产生多环芳香烃和醛类，其中苯并芘是致癌性很强的一种多环芳香烃[12]，对人体的健康非常不利。HC还可诱发光化学烟雾，可见它的危害极大；
(4) 二氧化硫（SO2）：SO2会严重影响水体和土壤，破坏生态平衡[13]。在机动车里通常会安装一些催化净化装置，SO2通常会堆积在其表面，会给催化装置的使用带来不利影响。伴随着工业脱硫技术的大力发展，机动车尾气产生的SO2会大幅降低，但是污染状况却始终存在；
(5) 光化学烟雾：光化学烟雾是指NOX和HC在阳光作用下发生化学反应而
生成的刺激性产物[14]。光化学烟雾早在1946年的美国洛杉矶市发生。主要成分为酮、醛、过氧乙酰硝酸酯和臭氧等。它产生的条件通常是无风、天气晴朗、大气稳定，机理反应较为复杂，在山区河谷地带更易发生此类现象。在1978年6月兰州市的西固区就发生过光化学烟雾污染情况；
(6) 颗粒物：机动车排放的颗粒物通常由燃烧生成物、不可燃物和可燃但未进行完全燃烧的物质[15]组成。当它的粒径越小时，越易在人体的肺部停留，危害越大。颗粒物会吸附有毒有害物质诸如NO2、未燃HC、SO2等，危害人体的呼吸系统。颗粒物浓度在柴油汽车尾气中会比汽油车高出20甚至100倍。其中粒径小于5μm的颗粒物有90%，粒径小于2μm的颗粒物有60%-80%。上述颗粒物通常会具有致癌性[16]。
颗粒物中粒径越小对人体危害越大，如PM2.5。它是指大气中粒径小于或等于2.5微米的颗粒物。机动车尾气通常对空气中的PM2.5的贡献有38%，由此看出它对大气的影响不容忽视[17]。它被人体吸入后会进入呼吸系统，阻碍正常的呼吸作用，会诱发呼吸系统疾病甚至心脑血管疾病；
3 欧美机动车污染的历史与教训
交通及运输污染源，由汽车、火车、飞机、运载火箭等交通工具在行驶过程中排放尾气所造成的大气污染，如1952年的“英国伦敦烟雾事件”。在1968年，美国联邦政府通过了《清洁空气法》修正案，美国联邦环保局（EPA）有一个非常重要的实验室—美国国家车辆与燃油排放实验室（NVFEL），它成立于1971年，位于密歇根州的安娜堡（Ann Arbor）是EPA交通与空气质量办公室（OTAQ）的一个机构，负责执行控制机动车辆、发动机和燃料空气污染的法律。实验室的主要职责包括：发展国家调整项目以减少跟机动设备排放相关的空气污染，包括轻型轿车和卡车、重型卡车和公共汽车、非道路发动机和车辆以及燃料；评估排放控制技术；提供州和当地的空气质量标准仪和运输项目和自发项目的鉴定信息；测试车辆、发动机和燃料；确定和遵守联邦排放燃油经济标准。
美国的机动车尾气排放法规发展大致分为三个阶段：第一阶段大约是在20世纪70年代，是机动车尾气排放法规的起步和完善时期。当时采用的控制技术主要是发动机改造，包括燃烧系统的改进和化油器的改进，如由简单化油器改为
带有多项净化装置的复杂化油器，并提高化油器的流量控制精度。第二阶段大约是在20世纪80年代到90年代初，是美国《清洁空气法》修正案正式实施的时期。该修正案鉴于当时的技术水平，对某些限值延缓执行，同时规定空气污染严重的地区实行车辆定期检查和维修制度。这一阶段是汽车排放控制技术发展最快、大气质量改善效果最为明显的时期。第三阶段大约是在20世纪90年代中期到21世纪初，又称为低排放时期，并且对《清洁空气法》进行再次修正，进一步强调要改善空气质量。该法案针对机动车要求，继续加严尾气排放标准，并重申给存在特殊空气质量问题的州以自主加严排放标准的权力；确定新配方汽油方案；建立有关清洁代用燃料和清洁车辆的法规等。
美国早在1968年就着手启动车用汽油无铅化进程，1974年开始供应无铅汽油，到1993年全美汽油基本达到无铅化要求，1996年美国全美禁止销售含铅汽油。而我国从1991年才开始启动车用汽油无铅化进程，1999年12月我国颁布车用无铅汽油国家标准，到2000年7月停止销售和使用含铅汽油。相比较而言我国的汽油无铅化进程比美国晚了20余年。1990 年的美国《清洁空气法》强化了对燃料管理的规定，从中可以看出美国的清洁燃料管理包括对燃料和燃料添加剂的管理，而我国的《大气污染防治法》仅仅是对清洁燃料的管理，而不涉及燃料添加剂。
4 我国机动车尾气排放对空气的影响与防治建议
自20世纪80年代以来，我国城市化进程非常迅速，城市化率从90年代的26.41％增长到目前的48％左右。而且，从现在起到21世纪中叶，每年城市化率还要以1％左右的速度增长，这样，到2030年城市化率则约为60％，与世界平均水平持平。（城市）2010在各种交通工具中，汽车对大气的破坏日益加深，随着工业的发展，世界各国汽车保有量迅速增加，现已达四亿多辆，每年净增三千多万辆。据统计，目前，中国在用机动车保有量接近1亿辆，其中，汽车保有量为2421万辆，摩托车为5930万辆，私人汽车保有1243万辆[18]。世界上由于各种不充分燃烧，一年向大气排放二亿多吨CO（一氧化碳），仅汽车一项就排放一亿多吨，占CO总排放量的50％左右。机动车污染防治起步晚，排气监督管理机制还未真正建立，各监督执法部门职责不清、监督不力，尤其对汽车制造、
销售、使用、报废全过程污染监督管理还很薄弱，机动车排气污染监督监测还未纳入国家大气环境质量和污染源的常规监测体系中，从而缺乏对机动车排气污染的有效监督。
美国拥有一整套体系完整的检查与维护（I/M）制度，而我国的《大气污染防治法》中却没有检查与维护（I/M）制度的规定，目前我国在不同的年份分别确定不同的城市为检查与维护（I/M）制度的试点城市。我国暂且没有全国统一适用的检测方法，现在要解决的问题就是在国外（美国、欧盟））不同的检测方方法中确定一种适合我国需要的检测方法，这种检测方法必须准确地反映机动车辆和发动机的真实运行工况；对现有的检测站的设备改动较小，且成本低；必须适合我国的机动车辆的情况。面对如此严峻的污染现状，总得来说，我们应该做到以下几点：
第一，也是非常必要的一点，那就是要提高全民的环保意识！普及大气保护和防治知识，提高公民对大气污染的认识程度，使公众了解大气保护和防治的意义和重要内容，激发公民保护大气的热情和积极性，将保护大气，热爱地球变成公民的自觉行动，形成强大的社会舆论，从而约束和制止资源浪费和大气污染的行为。注意我们身边的每一件小事，从点滴做起，比如节约用电、使用节能电灯啊等等。美国的能源部门估计，单单使用高效节能灯泡代替传统电灯泡，就能减少4亿t CO2的释放[19]。
第二，也是非常关键的一点，那就是要实施行政手段和法律手段。国家和地方各级政府管理机关，根据自己的实际情况制定方针、政策、法规，进行监督协调，对大气污染的防治和控制工作实施行政决策和管理。对大气污染物排放超标的企业和个人依法追究其法律责任。在1998年，为成功申办2008年夏季奥运会，市政府下决心治理北京的大气污染问题，开始实施第一个阶段的大气污染治理措施，如大型重污染企业搬迁、能源结构调整、燃煤锅炉改造、提高机动车排放标准、淘汰老旧车辆、区域大气污染联防联控等系列举措就是从那时起陆续实施的。到2010年，这样的阶段性措施共实施了16个。经过努力，本市空气质量实现了连续13年的改善，二级和好于二级的天数从1998年的100天上升至2010年的286天，不仅兑现了申奥承诺，也得到了首都广大市民的肯定[20]。各级人民政府应当加强植树造林、城市绿化工作，改善大气环境质量[21]。
第三，也是非常重要的一点，那就是通过技术手段。技术手段是防治大气污染见效最快，受益最大的有效手段。
（1）提高能源的效率和节能这是减少大气污染物，走可持续发展战略的关键措施。要求重视技术进步，加强国际交流和合作。全世界一起提高能源的利用率和节能。（2）洁净煤技术是指从煤的开发利用全过程中为减少排放和提高利用率，而对煤进行冶选、加工、转化及污染控制等技术改造。洁净技术是我国现有工业格局里防治大气污染的最现实的选择，我国的洁净煤技术近年取得了较大的发展，但与发达国家相比还有差距，为此还需大力发展洁净煤技术。（3）开发新能源和可再生能源新能源和可再生能源是保护大气的重要措施，也是未来能源利用的趋势。目前人类能开发的此类能源主要有地热能、太阳能、风能、水能、生物能、燃料电池、氢能等物质。（4）控制酸雨由于酸雨形成的主要物质是二氧化硫，因此对酸雨的控制主要是对二氧化硫的控制，可以对它在煤炭中的生命周期进行控制，通过各个环节的控制，达到减少二氧化硫的排放，进而控制酸雨。（5）机动车污染控制机动车是城市大气污染的主要污染源，对它的控制主要是调整交通需求，清洁油品，清洁汽车，提高排放标准，完整配套法规，积极发展公共交通和限制个人汽车拥有量。（6）工业污染防治
对此类污染的控制要靠相关的环境保护法律的支持。我国的控制政策主要是：预防为主，防治结合污染负责制和强化管理。此外，控制工业污染还需要促进老企业改进技术，推行清洁生产，提高乡镇企业污染治理率，推广各类烟尘净化技术等[22]。
第四，也是不可或缺的一点，那就是经济手段。充分利用市场经济价值规律的作用，运用价格、税收、信贷等经济杠杆，对生产者在开发中的行为进行控制，以限制其对大气污染的社会影响活动，奖励积极治理大气污染的企业。主动帮助生产者进行设备升级，保证其充分利用资源。
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