机动车尾气对城市大气环境的影响及控制

摘要：本文论述了目前我国机动车尾气的污染状况及其危害程度，并且提出由机动车造成我国城市大气污染的防治对策。

关键词：机动车尾气； 城市大气环境； 污染； 对策

中图分类号：X51文献标识码：A文章编号：1007-0370 （2011） 08-0104-03

The impact and control on the city air environment about the automobile exhausting

Jia Chenxia¹, Bao Junjiang², Tian Rui²

（Inner Mongolia University of Technology, Hohhot, 010051）

Abstract：This paper shows the pollution status and harmful levels of our country caused by automobile exhausting, and the appropriate countermeasures are put forward.

Key words：automobile exhausting; city air environment; pollution; countermeasure

前言

伴随着国民经济健康快速的发展和人民生活水平的普遍提高，汽车产业得到了快速发展。我国在2003年就已成为全世界汽车第四大生产国和第三大消费国。汽车在给人们生活带来舒适、便捷的同时也引发了环境问题。据统计，到2007年底，我国的机动车保有量已经达到1.598亿辆，比2006年增长10.02﹪，由于汽车保有量的急剧增加，机动车排放污染已对城市大气环境构成了严重威胁,严重地危害了人们的健康。

1 机动车尾气污染现状

1.1 我国城市道路交通现状

我国道路建设的速度远远赶不上汽车增长的速度，加上道路配套设施的落后，使得交通拥堵问题日益严重。由于交通堵塞造成机动车低速行驶，从而加剧机动车的尾气排放。中国环境科学研究院刘希玲等进行了典型城市的行驶工况调查^［1］,可以看出汽车行驶过程中加、减速时间、等速行驶时间以及怠速时间的比例,反映了中国典型城市中汽车行驶工况,如表1所示。

表1 部分城市汽车行驶工况比较

可以看出,除大连外每个城市的汽车行驶平均速度都小于20km/ h ,汽车行驶平均速度较低主要是由于汽车行驶工况中怠速比例过高所致。

国内外研究表明,车速是影响汽车污染物排放的重要因素,当车速为10～20 km/ h 时,HC 的排放量是车速为30～40 km/ h 时的1. 55 倍,CO 的排放量是1. 9 倍,怠速时汽车污染物排放量更高。

1.2 城市机动车排放污染的现状

衡量机动车尾气对城市大气污染贡献大小的一个重要指标就是机动车排放污染物分担率,它是用城市机动车排放污染物的多少占大气总污染物数量的百分数来计算的。2003 年王亚娥等列出了国内部分城市机动车排放污染物分担率的比较资料^［2］,如表2所示。

表2 部分城市机动车排放污染物分担率（%）

机动车排放的污染物有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅和微粒等，它们是造成城市大气污染的主要污染源。中国2010年2月9日发布的《第一次全国污染源普查公报》显示，机动车氮氧化物排放量占排放总量的30%，对城市空气污染影响很大^［3］。普查显示机动车尾气排放情况为：碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物排放量分别是478.62万吨、3947.46万吨和549.65万吨。将其与2003年的排放量进行比较得到图1。

由图1可以看到NO_x的排放量变化不大，只有CO的排放量在增长，而HC的排放量却在下降。这主要是因为机动车尾气污染已经引起人们的普遍关注，政府积极采取有效措施进行防治的结果。

联合国环保组织的调查结果显示，全世界大约有50﹪的大气污染是由机动车尾气造成的，而对于一些欧美国家大气污染的60﹪来自于汽车废气。虽然我国的人均汽车拥有量不大，但由机动车尾气造成的城市大气污染程度与发达国家相差不大。

2001年的中国城市环境公报显示^［4］，在所监测的338个城市中，63.5﹪的城市超过国家空气质量的二级标准，其中超过三级标准的城市有112个，占监测城市的33.1﹪。

图1 2003年与2010年HC、CO、

NO_x排放量对比结果（万吨）

2 机动车尾气排放的危害

由于城市道路两侧一般都是高楼林立不利于汽车尾气的扩散，再加上车流量较大有时还会造成交通堵塞恶化尾气排放，因此机动车尾气对人体健康产生了很大的危害。有关研究表明，对人体危害较大的机动车污染物主要是一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和微粒。城市大气污染机理及区域影响如图2所示。

一氧化碳。一氧化碳（CO）主要是在缺氧的状态下不完全燃烧而生成的。由于一氧化碳（CO）与血红蛋白的亲合能力是氧的300倍，当它经过呼吸系统进入人体后，便立刻与血红蛋白结合形成碳合血红蛋白。而与一氧化碳结合的血红蛋白不再与氧结合，使血液失去输送氧气的功能，最后会使人体的各种组织器官缺氧。轻者出现各种中毒症状，如头痛、头晕，严重时甚至可导致死亡。

图2 城市大气污染复合机制及区域影响

碳氢化合物。缸壁激冷和燃料不完全燃烧是碳氢化合物（HC）的主要来源。HC的成分十分复杂，组分变化大。汽车排出的HC已分析出200多种，其中包括3.4B（a）P等9种致癌物质。HC会导致骨髓功能逐渐减弱，其中的一些化合物会直接刺激人的眼、鼻、呼吸系统，影响其功能。

氮氧化物。汽车发动机燃烧室内的高温、富氧与高温反应时间是氮氧化物（NO_x）生成的主要原因。机动车尾气中的NO_x主要是NO，但NO在空气中会被氧化成NO₂。NO高浓度时能引起神经中枢的障碍。NO₂是一种毒性很强的棕色气体腐蚀剂，容易对人体的眼睛、口腔和呼吸道造成伤害，特别是肺部。当NO₂被吸入到肺内，便会在肺泡中形成亚硝酸和硝酸，由于刺激作用导致胸闷、咳嗽、气喘甚至肺气肿。NO₂的毒性很强，即使是低浓度的NO_x也会对某些植物产生不良影响。

颗粒物。颗粒物主要由碳烟、可溶性有机物和硫酸盐三部分组成，其中碳烟是主成分。颗粒物可诱发呼吸系统、肺部疾病，当人体吸入致癌颗粒物时，还会使人致癌。有研究表明：颗粒物粒径越小，毒性越大。有的超细颗粒物和纳米颗粒物甚至可以进入人体的血液循环，从而对人体健康造成伤害。

汽车排放的废气通过其他方式对人体还有间接影响，例如破坏臭氧层增强了太阳辐射，加快了全球的水分蒸发，最终导致气候异常。机动车尾气中的HC和NO_x的浓度达到一定值时，并在太阳光紫外线的作用下形成光化学烟雾，刺激人的眼、鼻、喉,扰乱中枢神经,引起红眼病、支气管炎和头痛。排气还有可能污染蔬菜、加剧温室效应等。

3 防治机动车尾气污染的对策

由于城市大气污染已经由烟煤型向机动车尾气型转变，因此在城市大气防治中，必须高度重视城市机动车排放污染。减少排气污染是缓解城市大气污染的主要途径。具体有以下几个方面的对策。

3.1 降低单车排放污染水平

在现代汽车安装曲轴箱排气控制装置，HC排放量可减少2.5% 。在排气管上加装尾气净化装置将废气中的CO、HC和NO_x转化为无害的CO₂、N₂和H₂O。积极鼓励I∕M 制度在我国的实施。I∕M 制度是强制性地对在用机动车实施排放污染水平的定期检测，从而有效地控制机动车的污染排放。

国际能源机构IEA 曾组织美国、芬兰、加拿大等国家在芬兰技术研究中心（VTT） 对其生产的14 辆汽车,使用不同的燃料,按FTP 工况法,在底盘测功机上进行了排放评估^［5］,如表3所示。

表3 汽车使用不同燃料时的排放物最小值/最大值（g/km）

从表3 中可以看出,汽车使用汽油,如果未安装三元催化转换器,则排放污染物很高,安装三元催化转换器后,污染物排放明显下降。

3.2 积极开发新型燃料汽车

由于石油资源的有限性和燃油汽车的高污染性，让我们不得不把目光转向新型燃料。我国的天然气资源丰富，汽车通过简单的改装就可以使用压缩天然气。压缩天然气作为车用燃料，特别是私家车燃料应用前景广阔。使用这种燃料，可使CO和NO_x的排放减少3/4，HC的排放减少1/2。

除气体燃料外,近几年含氧燃料DME（二甲醚） 、DMC（碳酸二甲脂） 与柴油的混合燃料引起了人们的关注。西安交通大学姚波等的研究表明,当柴油中添加15 %的DMC 时,可以大幅度降低碳烟的排放而不引起NO_x 增大^［6］ 。其他新型燃料还有甲醇、电力、太阳能以及生态燃料的蓄电池等，都能有效降低城市大气环境的污染。

3.3 积极发展公共交通，提高运输效率

公共交通系统的最大优点就是运送量大，而且污染小。如果运送相同的乘客量，公共交通与小汽车相比，空气污染将减少9/10。

采取相应政策鼓励发展大运量的城市公共交通系统，为私人小汽车提供足够的代用交通工具，限制私人小汽车的无节制发展。大力扶植公共交通企业并提高公共交通的服务质量和效率，为人们的顺利出行提供便利。在优先发展公共交通的同时，还要提倡无污染的自行车和步行。如果汽车的数量不加限制，道路的发展因受城市空间的限制永远不可能满足需求。所以大力发展轨道交通，使市民以公共轨道交通作为出行的首选是有必要的。

3.4 提高城市交通规划、管理水平

在进行城市道路网规划时，要考虑长远，尽量不要出现大规模的改扩建。因为改扩建会带来二次污染，增加某些道路的运行压力造成拥堵从而加剧尾气排放污染。对城市的整体布局要合理，遵循就近原则，尽量减少市民的出行量。对于道路两旁的建筑物和绿化带也要合理规划，尽量考虑是否有利于污染物的扩散和是否能很好的吸收、吸附污染物质。

应用智能交通系统（ITS）可有效缓解道路的拥挤状况，减少机动车尾气污染。它可以通过控制车流量和向行人、司机建议出行的路线、选择的交通工具与出行方式，实现低污染。

3.5 法律法规的保障，道德层面的约束

严格执行排放法规，加强机动车的维修保养，这些都能有效降低排气污染。在法律法规不断完善和颁布的同时，还要通过采取各种形式，动员全社会的力量，加大交通安全的宣传力度，不断提高全体市民交通素质，使广大民众积极主动地参与到改善城市交通秩序的行动中。

4 结束语

解决机动车尾气排放对环境的污染是一个复杂的系统工程，不是一天二天就能见成效，必须结合当地的实际情况采取措施长期坚持。随着科学技术的发展、法律法规的完善和人们环保意识的提高，我们相信未来的机动车尾气污染与城市大气环境必将维持和谐，以确保经济的持续增长和人们生活质量的提高。

参考文献

［1］刘希玲,丁焰. 我国城市汽车行驶工况调查研究〔J〕.环境科学研究，2000，13（1）: 24-27.

［2］王亚娥,张乐群,孙洪伟,等. 机动车尾气排放对兰州市大气环境影响分析〔J〕.环境工程，2003，21（4）： 65-68.

［3］中广网.污染源普查显示:机动车排放对城市空气污染影响大. .cn/qkpdf/bfhj/bfhj201108/bfhj20110846-1.pdf" style="color:red" target="_blank">原版全文

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