1汽車尾氣排放污染現(xiàn)狀

汽車作為較主要的現(xiàn)代交通運輸工具，它給人們帶來方便和的同時，也帶來了無法回避的問題。城市空氣中90%以上的一碳、60%以上的碳氫化合物和30%以上的氮物來自汽車排放。隨著世界各國汽車保有量的增加，汽車已成為城市大氣質(zhì)量惡化的主要污染源，其排放的CO，NOx，HC，SO2，Pb等污染物不僅危害人體健康，還是酸雨和光化學(xué)煙霧的主要成分，汽車尾氣污染已受到廣泛的注視。

隨著我國建設(shè)小康社會，經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，我國的汽車保有量也急劇增加，年增長率自2001年起一直保持在13%以上。截至2007年底，汽車保有量達到5700萬，超過1985年的18倍。目前，我國已取代口本成為僅次于美國的世界二大新車消費市場，同時還是僅次于口本和美國的世界第三大汽車生產(chǎn)國。伴隨著汽車保有量的急劇增長，我國汽車污染物排放總量也持續(xù)攀升。2003年機動車碳氫化合物(HC)、一碳(CO)和氮物(NOx)排放量已分別達到836.1萬t，3639.8萬t和549.2萬t，比1995年分別增加了2.51，2.05和3.01倍。

雖然汽車污染物排放量越來越大，但是目前我國的汽車尾氣污染物控制水平還比較低，基本上處于起步時的水平。因此，研究措施控制汽車尾氣污染物排放已經(jīng)刻不容緩。

2尾氣中主要成分的危害

汽車廢氣排放主要來源于三個方面：①從排氣管排出的尾氣，主要成分是一碳，碳氫化合物(HC)和氮合物(NOx)，其它還有二硫(SOZ)、鉛化合物和炭煙等；②竄氣，即從活塞與氣缸之間的間隙漏出，再自曲軸箱經(jīng)通氣管排出的燃燒氣體，其主要成分是HC；③從油箱、化油器浮子室以及油泵接頭等處蒸發(fā)出的汽油蒸汽，成分是HC。

上述成分中，CO，HC和NOx是汽油汽車尾氣排放的主要污染物。目前實施的排放法規(guī)和凈化措施都旨在降低這三種成分的含量。本文研究的低溫等離子體凈化裝置即以降低汽油汽車尾氣中CO，HC和NOx三種污染物的排放量為目標(biāo)。下面分別介紹這三種主要污染物的危害。

①一碳的危害

一碳(CO)無色無臭，是一種窒息性的有毒氣體。它由汽車燃料中烴的不燃燒產(chǎn)生，可經(jīng)呼吸道進入肺泡，被血液吸收，而它較易與血液中有輸氧能力的血紅素蛋白(Hb)結(jié)合，它與Hb的親和力是氧與Hb親和力的300倍，因而當(dāng)人吸入含有CO的氣體時，人體血液中的Hb便立即同CO結(jié)合，生成CO-Hb，而不是與O：結(jié)合成O-Hb，從而降低血液的載氧能力，削弱血液對人體組織的輸氧量，導(dǎo)致心臟、頭腦等重要器官嚴重缺氧，引起頭暈、惡心等癥狀，嚴重時會使心血管工作困難，直至死亡。另外，CO也能促使NO向NOZ轉(zhuǎn)化，使形成光化學(xué)煙霧的趨勢加強。

②碳氫化合物的危害

碳氫化合物(HC)包括未燃和未燃燒的燃油、潤滑油及其裂解產(chǎn)物和部分物，如苯、醛、酮、烯、多環(huán)芳香族碳氫化物等200多種復(fù)雜成分。飽和烴的危害一般不大，甲烷氣體性，乙烯、丙烯和乙炔主要會對植物傷害。

但是，不飽和烴有很大的危害性。苯是無色類似汽油味的氣體，可引起食欲不振、體重減輕、易倦、頭暈粘膜出血等癥狀，也可引起血液變化，紅血球減少，出現(xiàn)貧血，還可導(dǎo)致白血病。而甲醛，丙烯醛對醛類氣體也會對眼、呼吸道和皮膚有強刺激作用，超過濃度，會引起頭暈、惡心、紅血球減少、貧血和中毒。光氧催化凈化器特別是帶多環(huán)的多環(huán)芳香烴，如苯并花及硝基烯都是強致癌物。同時，烴類成分還是引起光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)。

③氮物的危害

氮物(NOx)是NO及NOx的總稱。汽車尾氣中氮物的排放量取決于氣缸內(nèi)燃燒溫度、燃燒時間和空燃比等因素。燃燒過程排放的氮物中以上可能是NOx，NO2只占其余的少量。NO無色無味，只有輕度刺激性，它與血液中血紅蛋白(Hb)的結(jié)合能力比CO還強，時還能引起神經(jīng)系統(tǒng)的障礙，且易成劇毒的NO2。NO：褐色有毒，空氣中含量為0.1ppm時，即可嗅到它的臭味；含量在150ppm以上對人的呼吸器官就有強烈刺激作用，引起肺水腫，嚴重者可致肺疽，有生命危險。同時，NOx還是產(chǎn)生酸雨和引起氣候變化、產(chǎn)生煙霧的主要原因。NOx與HC會在強烈太陽光紫外線照射下相互作用，從而產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，使毒性加劇。光化學(xué)煙霧具有的性，可使橡膠開裂，并使大氣能見度降低；對眼睛和呼吸道具有的刺激性，損害人腦，影響兒童智商，同時還損害人體的肺功能，是目前城市中肺癌發(fā)病率增加的重要原因之一。

{二}、光氧凈化器排放控制技術(shù)

目前有多種控制汽車尾氣排放的技術(shù)，總的概括起來可分為機內(nèi)凈化與機外凈化兩大類。機內(nèi)凈化是基于車輛燃燒系統(tǒng)工作過程，主要是通過對發(fā)動機中化油器的調(diào)制，進氣系統(tǒng)、點火系統(tǒng)(采用電子控制燃油噴射、電子點火)、燃燒室的改進，廢氣再循環(huán)以及燃油品質(zhì)(燃油乳化、燃油添加劑)等手段來降低物質(zhì)的生成，能使汽車尾氣排放情況。但這些技術(shù)不同程度地給汽車的動力性和經(jīng)濟性帶來效應(yīng)，且隨著排放法規(guī)的不斷嚴格，單純依靠機內(nèi)凈化技術(shù)己很難滿足排放標(biāo)準的要求。

機外凈化是在汽車排氣管內(nèi)加裝凈化裝置，目前主要是加裝廢氣催化轉(zhuǎn)化器，使汽車尾氣經(jīng)催化劑的催化活性將其中未燃燒及燃燒不充分產(chǎn)生的氣體轉(zhuǎn)化為物質(zhì)。現(xiàn)在較為的技術(shù)是三元催化劑法，它是目前公認的能大幅度消減汽油機排放污染物的主流技術(shù)。1995年前后，我國的還原型三元催化轉(zhuǎn)化器產(chǎn)品己具備產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。通常所用的三元催化劑(TWC)是在峰窩狀荃青石或陶瓷載體上負載活性鋁和缽后，再浸漬(Pd)、鉑(Pt)和鍺(Rh)三種貴金屬而成的。TWC具械，比表面積大，氣阻小和等優(yōu)點，在lO5r/h的高速和300-6500C條件下對3種污染物的轉(zhuǎn)化率均高于80%，且行車無明顯失活。但由于Pd，Pt和Rh等貴金屬價格昂貴，資源緊缺，近幾年已開始對非貴金屬、稀土金屬及復(fù)合材料作催化劑進行了大量的研究。而無論是采用貴金屬、非貴金屬還是采用稀土金屬、復(fù)合材料，催化劑與汽車啟動匹配問題和使用過程中導(dǎo)致的催化劑“中毒”問題仍未能很好的解決，因而存在使用壽命短的缺陷。此外，這種方法還存在需要使用無鉛汽油和保持的空然比的缺點。

等離子廢氣凈化器隨著排放法規(guī)對汽車排放要求越來越嚴格，傳統(tǒng)的治理汽車尾氣的方法己不能滿足要求，需要使用新的方法來治理汽車尾氣。近十幾年來，低溫等離子體技術(shù)己經(jīng)成功地運用于廢物、廢液、廢氣的處理，并且在環(huán)境保護應(yīng)用中口益為世人所矚目。等離子體技術(shù)在環(huán)境污染處理方面的應(yīng)用研究引起了較大關(guān)注，其中許多技術(shù)己經(jīng)商業(yè)化，取得了很好的經(jīng)濟效益與社會效益，被認為是環(huán)境污染物處理中較有發(fā)展前途的技術(shù)之一。與催化轉(zhuǎn)化法相比，等離子體技術(shù)用于處理汽車尾氣具有處理效果好、處理范圍廣、能同時處理多種污染物、凈化無二次污染等優(yōu)點，是目前廢氣處理頗具競爭力的一種方法，具有廣闊的發(fā)展前景。等離子體凈化汽車也分為機內(nèi)凈化和機外凈化，機內(nèi)等離子體凈化汽車尾氣可使空氣等離子體化，增強燃油的燃燒，而且可以使燃油部分裂解為較輕的組分，從而改變機內(nèi)的操作條件以至改變?nèi)紵胶夂臀矚獾慕M成，主要是降低CO，HC，NOx的含量。但從熱力學(xué)角度來看機內(nèi)等離子體凈化汽車尾氣方法仍然不可能將尾氣中的CO，HC，NOx除去。機外等離子體凈化利用等離子體體系中的活性物種催化一還原反應(yīng)，將汽車尾氣中的物質(zhì)通過、還原或離解而轉(zhuǎn)化為或低害物質(zhì)，以達到降低環(huán)境污染的目的。與機內(nèi)等離子體凈化相比，機外等離子體凈化操作方便，成本較低，是一種很有潛力的技術(shù)。