汽油機(jī)排出納米級(jí)有機(jī)碳粒子的光學(xué)特性

大氣中存在的碳質(zhì)氣溶膠很大程度來源于烴燃燒，尤其是內(nèi)燃機(jī)燃燒物的排放。通常認(rèn)為汽油機(jī)排出的有機(jī)化合物來自燃油蒸發(fā)和潤滑油的氧化。然而，一些研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣中含有納米級(jí)的不同類別的有機(jī)碳顆粒。顆粒的物理和化學(xué)特性影響著人類健康和外界環(huán)境，以及對(duì)氣候變化和氣溶膠的建模。近日，一些政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)（如美國環(huán)保局）針對(duì)小型汽油機(jī)的排放出臺(tái)了法規(guī)，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)小型汽油機(jī)對(duì)空氣污染比較嚴(yán)重。

采用各種非原位光學(xué)技術(shù)論述了小型汽油機(jī)排放出的納米級(jí)有機(jī)粒子（NOC）特性，評(píng)估了其危害。試驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)為一臺(tái)單缸、4沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，排量為256.7mL（缸徑×沖程：70mm×66.7mm）。使用石英探針對(duì)廢氣取樣，通過去離子水將收集的水碳質(zhì)顆粒積聚成水溶膠。用動(dòng)態(tài)光散射（DLS）確定顆粒的尺寸和分布情況，利用透射電子顯微鏡（TEM）進(jìn)一步證實(shí)。在無負(fù)荷情況下，粒子的流體力學(xué)直徑在1.7～3.6nm范圍，平均直徑為2.4nm。在較高負(fù)荷下，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中粒徑增加，這是粒子凝結(jié)的結(jié)果。采用紫外可見吸收光譜和紅外光譜學(xué)分析顆粒的化學(xué)結(jié)構(gòu)。從紫外可見吸收光譜學(xué)獲得的帶隙能量和振子強(qiáng)度數(shù)據(jù)表明，納米級(jí)有機(jī)粒子含有3～5個(gè)芳環(huán)的聚芳族烴結(jié)構(gòu)。紅外光譜學(xué)分析進(jìn)一步證實(shí)了脂族和羰基官能團(tuán)在顆粒芳族結(jié)構(gòu)中的存在。顆粒的尺寸以及在發(fā)動(dòng)機(jī)中的高數(shù)濃度和結(jié)構(gòu)特性，使得其對(duì)環(huán)境和人類健康危害極大。

刊名：Particuology（英）

刊期：2013年第11卷

作者：Bireswar Paul et al

編譯：張振偉