鄔忠萍*，謝三山

(成都工業(yè)學院 機械工程系，成都 611730)

我國在2012年2月正式步入汽車社會［1］。近年來，圍繞汽車的中心話題已經(jīng)從“汽車銷量”、“暢銷車型”變成了“PM2.5”、“限行”、“搖號”等負面效應［2］。人們已經(jīng)逐漸意識到汽車帶給我們方便的同時也給我們帶來了很多負面影響，如肺癌已經(jīng)成為我國幾大城市第一大癌癥，死亡率居惡性腫瘤之首。本文主要探討汽車尾氣的對身體、環(huán)境等的危害及處理措施，以達到人與自然，人與社會和諧共處的目的。

1 我國汽車尾氣污染現(xiàn)狀

據(jù)國家環(huán)境保護局2010年發(fā)布《中國機動車污染防治年報》顯示:我國機動車保有量與1980年相比，增加了25倍，并于2009年首次成為世界第一汽車產(chǎn)銷大國［3］。

汽車等交通工具在使用過程中產(chǎn)生大量的廢氣排放污染，其排放污染的主要方式有燃料蒸發(fā)、油箱泄漏和排氣管排放，其中排氣管的排放是發(fā)動機排放的主要來源。排氣管排出的大量的有害微粒主要包括 CO、CH、NOx、PM、SO、臭氣等。這些廢棄物通過氣缸，經(jīng)由排氣門、排氣歧管、排氣總管等排放到空氣中，成為污染環(huán)境的主要“元兇”。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每輛交通運輸車平均每天排放CO、HC和NOx的量分別為3 kg、0.2 ～0.4 kg、0.05 ～0.15 kg。僅2011年一年，輕型汽車排放 NOx80.7萬 t，CH 166.2 萬 t，CO 1621.7 萬 t，PM 6.5 萬 t，成為各大城市空氣污染的主要來源［4］。

2 汽車尾氣對環(huán)境的危害

大氣中90%的CO來自汽車尾氣，CO極易與人體的血紅蛋白反應生成碳氧血紅蛋白，使得血紅蛋白在肺中吸收的不是氧氣而是吸收CO，從而降低血液中的氧氣濃度，進而導致視力及聽力下降、頭痛、眩暈、惡心、動脈硬化和末梢神經(jīng)炎等癥狀，嚴重者可能死亡，其對胎兒及幼兒的發(fā)育影響更為嚴重。據(jù)有關資料顯示:當空氣中CO的體積分數(shù)達到萬分之一時就可能使人感覺頭暈、乏力。汽車保有量的逐年增加，使得大氣中CO的體積分數(shù)有增無減，嚴重影響著人們的身心健康。

圖1 PM2.5的組成

在空氣污染物中，PM2.5是指空氣動力學當量直徑≤2.5μm的顆粒物。它能較長時間懸浮于空氣中，并且其含量越高空氣污染越嚴重。PM2.5的成分復雜，由直接排入空氣中的一次微粒和空氣中的氣態(tài)污染物通過化學轉化生成的二次微粒組成。一次微粒又分為自然源和人為源2種，如圖1所示。但主要是人為源，其中自然源包括塵土、海鹽(顆粒物的組成與海水成分類似)、植物花粉、細菌、火山灰等。人為因素的主要來源是汽車尾氣及石油、化學等各種工業(yè)過程。

2012年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署公布的《全球環(huán)境展望5》指出:每年有約70萬人因臭氧導致的呼吸系統(tǒng)疾病而死亡，有近200萬的過早死亡病例與顆粒物污染有關?！睹绹鴩铱茖W院院刊》(PNAS)發(fā)表的研究報告稱:人類的平均壽命因為空氣污染很可能已經(jīng)縮短了5年半。［5］世界銀行發(fā)布報告:由室外空氣污染導致的過早死亡人數(shù)平均每天1000人，每年有35至40萬人因空氣污染面臨死亡。早在1997年，世界銀行就預計有5萬中國人因為空氣污染而過早死亡?？傮w來說，中國的空氣污染導致城市居民的壽命平均減少了18年。

截至2010年年底為止，除了美國和歐洲一些國家把細小顆粒物納入國際標準并強制性限制外，大部分國家還未開展對細顆粒物的檢測，我國是從2013年1月1日起正式開始對我國74個城市空氣質量進行監(jiān)測并實時發(fā)布監(jiān)測數(shù)據(jù)，其標準如表1所示。

表1 我國PM2.5檢測質量標準

2013年1月13日北京監(jiān)測的PM2.5，局部地區(qū)最高值竟然達到了993 μg/m3，超過世界衛(wèi)生組織標準限值幾十倍。綜合北京多家科研機構和大學院校研究的結果表明:空氣中的PM2.5，有23%是通過機動車排放直接或間接貢獻的。

3 汽車尾氣的處理措施

由汽車尾氣造成的20世紀四五十年代美國洛杉磯的光化學煙霧事件及1952年的倫敦煙霧事件，引起了美國、日本、英國等世界工業(yè)國家的重視，各國也紛紛開始了機動車污染排放的控制。早在1963年美國加利福尼亞州就開始實施汽車尾氣限制排放的政策，之后世界各國又以1970年美國實施《空氣清潔法》為契機，開始實施尾氣排放控制。

如圖2所示，無論美國、日本還是歐洲，都把保有量較大的輕型車作為尾氣排放污染控制的第一階段，隨著汽車保有量的不斷增長，尾氣污染的控制方向也從輕型車向中型車延伸，直到目前的汽車、能源、交通綜合控制。對汽車尾氣控制的主要對象是對光化學煙霧的產(chǎn)生貢獻較大的一氧化碳(CO)、碳氫化合物(CH)及氮氧化物的排放量(NOx)［1］。

圖2 美日歐機動化程度與汽車污染控制階段［1］

為了控制汽車尾氣排放污染物，可采取的主要措施有:優(yōu)化汽車設計、提高燃油品質、優(yōu)化道路條件、開發(fā)新能源汽車。

3.1 優(yōu)化汽車設計

如果一輛汽車發(fā)動機的燃料能量為100%，那么發(fā)動機自身就要損耗掉65%左右的能量，這不僅浪費了燃料，也增加了排放。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，發(fā)動機和底盤等技術的進步不僅提高了汽車的操縱穩(wěn)定性和燃油經(jīng)濟性，同時也降低了汽車尾氣污染物的排放量。

3.1.1 渦輪增壓技術

渦輪增壓(Turbo)技術是通過壓氣機將氣體在進入氣缸前進行壓縮，從而使在單位體積內(nèi)，空氣質量增加，這樣可以是燃油的燃燒更充分，從而有助于減少汽車尾氣的排放。比如1.8 T渦輪增壓發(fā)動機，經(jīng)過增壓之后動力可以與2.4 L發(fā)動機的動力相媲美，但CO的排放僅為非渦輪增壓汽車的45%;NOx排放僅為非渦輪增壓汽車的37%;而對于HC，渦輪增壓汽車的排放量僅僅是非渦輪增壓汽車排放量的8%［6］。

3.1.2 雙離合自動變速器技術

雙離合自動變速器DCT(DualTronic)基于手動變速箱基礎上，通過一集成電子和液壓元件的機械電子模塊來實現(xiàn)換擋和離合操作。DCT有2個離合器，一個控制 1、3、5 檔，一個控制 2、4、6 檔。使用一檔時二檔已經(jīng)準備好了，這樣就大大縮短了換檔時間。目前市場上較多的DCT有:大眾DSG雙離合器變速箱、沃爾沃POWERSHIFT雙離合器變速箱、保時捷PDK雙離合器變速箱、三菱TC-SST雙離合器變速箱。以大眾DSG變速器為例，與同款車型MT(手動變速器)相比，其 CO排放量為 MT車輛的64%，NOx為 MT車輛的70%，HC為手動車輛的75%［6］。

3.2 提高燃油品質

目前，我國成品油質量和排放標準的制定分屬于2個體系，管理則分屬多個部門:即成品油的質量標準由國家標準化管理委員會制定，石油產(chǎn)品和潤滑油質量標準的制定是在石油化工科學研究院，而環(huán)?？偩趾唾|檢總局聯(lián)合發(fā)布環(huán)保的排放標準。各部門之間若步調(diào)不一致，影響的不僅僅是使用汽油、柴油的汽車行業(yè)，而且會嚴重影響環(huán)境質量［7］。

此外，我國的成品油生產(chǎn)和銷售領域沒有一套完善體制和配套管理程序，因此小煉油廠層出不窮，致使市場上充斥大量的劣質成品油。另外，我國長期以來油品質量滯后于國外汽車發(fā)動機燃油技術水平，嚴重阻礙了我國汽車工業(yè)與世界接軌的發(fā)展步伐。

作為機動車尾氣污染綜合治理的一個重要組成部分，實施汽油無鉛化、降低燃料中硫含量、改進汽油中苯、芳烴、烯烴、柴油中的多環(huán)芳烴等組成性質，不斷提高車用燃料質量，是石油化工行業(yè)刻不容緩的歷史重任［7］。

3.3 優(yōu)化道路條件

美國中型轎車城市和公路循環(huán)行駛工況測試數(shù)據(jù)顯示:在城市工況下怠速停車所耗燃料為17.2%，而公路工況下怠速停車所耗燃料為3.6%。因此，減少怠速停車可大大提高燃料的利用率，從而減少廢氣的排放。城市道路的寬度及設計的合理程度可直接影響汽車行駛的暢通程度，從而使汽車尾氣排放量顯著不同。

3.4 開發(fā)新能源汽車

當前全世界已經(jīng)進入了“高油價時代”，因此發(fā)展新能源汽車迫在眉睫。世界各國政府及各大汽車廠商都加大了對新能源汽車的開發(fā)力度，并取得了一定的成果。新能源汽車包括:以可再生燃料為代表的醇燃料汽車、氣體燃料汽車、雙燃料汽車、純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車［8］。

我國經(jīng)過近10年對新能源汽車的研究開發(fā)和示范運行，已基本具備了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎，在電池、電機、電子控制和系統(tǒng)集成等關鍵技術方面取得了顯著成績。目前市場上已有純電動汽車和插電式混合動力汽車。汽車燃料消耗量的降低和技術先進的內(nèi)燃機、高效的變速器、汽車輕量化材料、整車優(yōu)化流線設計以及混合動力等節(jié)能技術息息相關;氣體燃料汽車技術基本成熟并逐步實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。但總體來說，我國新能源汽車部分核心零部件和整車關鍵技術還沒有完全解決，且價格高昂，社會配套設施不健全，使新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化和市場化發(fā)展受到制約［9］。這需要政府和業(yè)界一起加大力度，大力提倡新能源汽車的產(chǎn)、學、研結合，使得新能源汽車更快、更好地市場化。

4 結語

本文對汽車尾氣對環(huán)境的危害進行了分析，針對我國汽車尾氣污染現(xiàn)狀探討了解決辦法。汽車尾氣對環(huán)境的污染問題，需要生產(chǎn)企業(yè)負責，職能部門監(jiān)管，政府部門監(jiān)督，全民共同努力，共同創(chuàng)建賴以生存的環(huán)境。

［1］李春利.汽車的社會成本與大氣污染治理［J］.汽車安全與節(jié)能，2013，4(4):301.

［2］王俊秀.中國汽車社會發(fā)展報告［M］.北京:社會科學文獻出版社，2013.

［3］程煜群.中美機動車尾氣排放污染控制制度比較研究［D］.北京:中國地質大學，2011.

［4］李禾.《輕型車國五標準》將控制顆粒物排放數(shù)量［N］.科技日報，2013-01-19(15).

［5］全球每年約210萬人死于PM2.5等顆粒物濃度上升［EB/OL］.(2013-07-17)［2014-10-04］http://news.qq.com/a/20130717/012459.htm.

［6］盧云鶴，孫龍林，黃文偉.城市道路工況下汽車排放特征的影響因素研究［J］.環(huán)境污染與防治，2013，35(10):42.

［7］曾慶洪.提高國產(chǎn)車用汽柴油品質［EB/OL］.(2011-03-14)［2014-10-05］.http://www.caam.org.cn/hangye/20110314/1005053262.html.

［8］任恒山，周水庭.現(xiàn)代汽車概論［M］.北京:人民交通出版社，2012.

［9］國務院關于印發(fā)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)的通知［EB/OL］.(2012-06-28)［2014-10-05］http://wenku.baidu.com/link?url=RlXceZbZaYrrkmEzMB0-6-rOi-XiLteUw8fW255OqZZFsphc6XiYuYHpCOHAJSzSkHmnJYREBkyU1 0jtqjNWHjFEPWPu65v0dZ-qqfWRBA3.