1汽車尾氣排放污染現狀

汽車作為較主要的現代交通運輸工具，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。

隨著我國建設小康社會，經濟持續高速發展，城市規模不斷擴大，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。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生，可經呼吸道進入肺泡，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)結合，它與Hb的親和力是氧與Hb親和力的300倍，因而當人吸入含有CO的氣體時，人體血液中的Hb便立即同CO結合，生成CO-Hb，而不是與O：結合成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轉化，使形成光化學煙霧的趨勢加強。

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、潤滑油及其裂解產物和部分物，如苯、醛、酮、烯、多環芳香族碳氫化物等200多種復雜成分。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，出現貧血，還可導致白血病。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的多環芳香烴，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煙霧的重要物質。

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)的結合能力比CO還強，時還能引起神經系統的障礙，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還是產生酸雨和引起氣候變化、產生煙霧的主要原因。NOx與HC會在強烈太陽光紫外線照射下相互作用，從而產生光化學煙霧，使毒性加劇。光化學煙霧具有的性，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病率增加的重要原因之一。

{二}、光氧凈化器排放控制技術

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

機外凈化是在汽車排氣管內加裝凈化裝置，目前主要是加裝廢氣催化轉化器，使汽車尾氣經催化劑的催化活性將其中未燃燒及燃燒不充分產生的氣體轉化為物質。現在較為的技術是三元催化劑法，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。1995年前后，我國的還原型三元催化轉化器產品己具備產業化規模。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，氣阻小和等優點，在lO5r/h的高速和300-6500C條件下對3種污染物的轉化率均高于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、復合材料，催化劑與汽車啟動匹配問題和使用過程中導致的催化劑“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對汽車排放要求越來越嚴格，傳統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，低溫等離子體技術己經成功地運用于廢物、廢液、廢氣的處理，并且在環境保護應用中口益為世人所矚目。等離子體技術在環境污染處理方面的應用研究引起了較大關注，其中許多技術己經商業化，取得了很好的經濟效益與社會效益，被認為是環境污染物處理中較有發展前途的技術之一。與催化轉化法相比，等離子體技術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點，是目前廢氣處理頗具競爭力的一種方法，具有廣闊的發展前景。等離子體凈化汽車也分為機內凈化和機外凈化，機內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，從而改變機內的操作條件以至改變燃燒平衡和尾氣的組成，主要是降低CO，HC，NOx的含量。但從熱力學角度來看機內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，將汽車尾氣中的物質通過、還原或離解而轉化為或低害物質，以達到降低環境污染的目的。與機內等離子體凈化相比，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。