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汽車(chē)尾氣污染的生成機理和影響因素以及治理方法論文
汽車(chē)的問(wèn)世可以說(shuō)是現代文明發(fā)展和進(jìn)步的重要標志之一，伴隨著(zhù)人們生活水平的提高以及汽車(chē)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，原本的高端產(chǎn)品開(kāi)始進(jìn)入了普通百姓的生活，給人們的日常出行帶來(lái)了巨大的便利，但是與此同時(shí)，汽車(chē)保有量的增加也造成了嚴重的尾氣污染，影響了城市的生態(tài)環(huán)境和人們的身心健康。因此，研究和解決汽車(chē)尾氣污染，已經(jīng)成為全世界共同關(guān)注的問(wèn)題。
1 汽車(chē)尾氣污染的生成機理
1.1CO 的生成機理
汽車(chē)尾氣中的CO，主要是由于汽油燃燒過(guò)程中，氧氣含量不足，導致燃燒不充分，從而生成CO。對于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機而言，氧氣不足造成的燃燒不充分，是由于可燃混介濃度過(guò)高導致的，其空燃比低于理論空燃比(14.7)。從理論方面分析，當空燃比大于14.7 時(shí)，混合氣中的氧氣含量不定，燃料在氧氣中能夠完全燃燒，生成水和二氧化碳;而實(shí)際上，當汽油機工作時(shí)，即使空燃比大于14.7，仍然會(huì )有少量CO 的產(chǎn)生，這主要是由于混合其中存在著(zhù)局部濃度缺氧所導致的。
1.2HC 的生成機理
HC 主要是汽油混合氣不完全燃燒的產(chǎn)物，也包括沒(méi)有被燃燒的燃料。HC 產(chǎn)生的原因主要包括：其一，氣缸激冷面作用。氣缸的溫度相對較低，其內壁上會(huì )附著(zhù)一層難以燃燒的混合氣，加上活塞與氣缸壁之間的距離過(guò)小，混合氣無(wú)法有效燃燒，使得活塞壁與氣缸壁之間的未燃混凝土直接排入大氣;其二，氧氣含量不足。在發(fā)動(dòng)機工作時(shí)，如果混合氣濃度過(guò)大或者過(guò)小，又或者氣缸內存在過(guò)量殘余廢氣，輕則會(huì )影響火焰的正常傳播，重則完全斷火，使得HC 的排放量增加。而當氧氣濃度不足時(shí)，部分燃料無(wú)法完全燃燒，會(huì )轉化成為其他結構形式的碳氫化合物。
1.3HOx 的生成機理
汽車(chē)尾氣中的氮氧化物大部分是NO，NO2 的含量很少。汽油機在工作工程中，燃料在氣缸內部燃燒，生成高溫，對其他中的氧分子進(jìn)行分解，得到的氧原子與氮分子共同反應，生成相應的氮原子和NO，氮原子與氧分子反應，又會(huì )生成NO 和氧原子。而這些反應的基本條件是高溫環(huán)境，如果處于低溫環(huán)境，反應基本上都是向著(zhù)相反的方向進(jìn)行，而NO 的生成和分解比較緩慢，如果溫度突然降低，則NO 來(lái)不及及時(shí)分解，會(huì )隨著(zhù)廢氣排出，與大氣中的臭氧結合后，生成毒性較強的NO2。
2 汽車(chē)尾氣污染的影響因素
2.1 發(fā)動(dòng)機性能
(1)發(fā)動(dòng)機負荷：通常來(lái)講，發(fā)動(dòng)機負荷是由其運行工況、車(chē)輛裝載質(zhì)量等決定的。當發(fā)動(dòng)機怠速、減速行駛時(shí)，由于負荷較小，化油器供給的混合氣體燃燒速度較慢，不完全燃燒會(huì )導致CO 的增加。同時(shí)，由于氣體溫度較低，氣缸中激冷面上的燃油無(wú)法燃燒，會(huì )生成HC 排出。簡(jiǎn)單來(lái)講，在怠速狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機排出的污染物最多。
(2)發(fā)動(dòng)機轉速：當發(fā)動(dòng)機轉速升高時(shí)，氣缸內的混合氣體擾動(dòng)增加，火焰的傳播速度加快，燃料的燃燒比較充分，HC的排放量也會(huì )有所下降。在加速運動(dòng)時(shí)，要求發(fā)出的功率較大，必須提高氣缸內燃氣的溫度，在這個(gè)過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生大量的氮氧化物，導致部分燃料的不完全燃燒，進(jìn)而使得CO 和HC 排放量的增加。當發(fā)動(dòng)機減速運行時(shí)，氣門(mén)的緊急關(guān)閉會(huì )導致進(jìn)氣管內部瞬間出現高真空，吸入過(guò)量燃料，導致混合氣濃度過(guò)高，影響燃燒的充分性，進(jìn)而造成CO 和HC 生成量的增加。
2.2 運行工況
在城市中，道路擁擠問(wèn)題使得汽車(chē)在行駛過(guò)程中會(huì )頻發(fā)出現減速、停車(chē)、起步，造成發(fā)動(dòng)機怠速或者小功率范圍內運行時(shí)間增長(cháng)，進(jìn)而使得污染物的排放量急劇增加。在我國，城市道路大致分為三種，一是主干道，路面寬、車(chē)流量大且基本上沒(méi)有紅綠燈;二是次干道，路面較寬，車(chē)流量較主干道小，存在紅綠燈;三是一般道路，路面較窄，平面交叉，商業(yè)區眾多。不同的道路類(lèi)型對于汽車(chē)的運行工況影響不同，在快速道上，汽車(chē)怠速和加減速工況的比例較小，而在紅綠燈較多的道路上行駛時(shí)，怠速和加減速工況較多，很容易形成高密度污染排放。
3 汽車(chē)尾氣污染的治理方法
3.1 機前凈化技術(shù)
指在混合氣進(jìn)入氣缸前，對其進(jìn)行處理，包括燃油處理技術(shù)、燃油蒸發(fā)排放控制系統以及進(jìn)氣系統。以燃油處理技術(shù)為例，主要是通過(guò)提高汽油品質(zhì)，或者在汽油內加入相應添加劑的方式，使得汽油能夠得到充分燃燒，以減少有害物質(zhì)的排放。從目前的技術(shù)發(fā)展和應用情況看，除無(wú)鉛汽油外，還要求降低汽油中苯、烯烴和硫含量，以降低排放。
3.2 機內凈化技術(shù)
主要是對發(fā)動(dòng)機的燃燒過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，改進(jìn)發(fā)動(dòng)機設計，以達到降低排放的目標。常見(jiàn)的機內凈化技術(shù)包括汽油機直噴技術(shù)、空燃比控制、燃燒控制、廢氣再循環(huán)系統等。
3.3 尾氣凈化技術(shù)
(1)催化劑：可以利用氧化錳- 氧化銅、氧化鉻- 氧化鎳- 氧化銅等金屬氧化物，在催化反應器中，將CO 氧化成CO2，HC 氧化成H2O 和CO2，NOx 還原為N2 等。
(2)水洗：可以使汽車(chē)尾氣通過(guò)水相，經(jīng)過(guò)水洗、過(guò)濾以及蒸汽淋浴，使得尾氣中的碳粒膨脹，去除大部分有毒有害物質(zhì)。
3.4 熱力學(xué)處理技術(shù)
一是設置后二次空氣噴射系統，新鮮空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機排氣門(mén)后，促使高溫廢氣中的CO 和HC 與新鮮空氣中的氧氣充分混合，形成無(wú)害的H2O 和CO2，減少HC 和CO 的排放量。二是在排氣道出口處安裝熱反應器，與二次空氣噴射系統同時(shí)使用，延長(cháng)廢氣在高溫狀態(tài)的滯留時(shí)間，從而使得HC 和CO 可以更好的進(jìn)行后反應，降低排放濃度。
3.5 提升道路通行能力
政府部門(mén)應該對城市道路進(jìn)行合理設計布局，在一些車(chē)流和人流密集區域，設置相應的過(guò)街天橋或者地下通道，提升道路的通行能力，減少人流對于車(chē)流的影響。同時(shí)，在道路交叉口，可以采用可變周期信號控制，緩解交通擁堵問(wèn)題。另外，也可以鼓勵市民選擇公共運輸系統，減少私家車(chē)的使用，從而減少城市交通擁堵和空氣污染。
3.6 提升市民環(huán)保意識
應該加強環(huán)保教育，引導市民樹(shù)立相應的環(huán)保意識，盡可能選擇小排量汽車(chē)，應用天然氣、乙醇汽油等無(wú)污染或者污染較小的燃料，同時(shí)自覺(jué)遵循交通法規，確保道路的暢通，減少汽車(chē)排放污染。
4 結語(yǔ)
總而言之，汽車(chē)尾氣污染是城市化進(jìn)程不斷加快背景下產(chǎn)生的一個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題，對于城市空氣質(zhì)量和人們的身心健康有著(zhù)相當嚴重的危害。因此，相關(guān)管理部門(mén)應該充分重視起來(lái)，針對汽車(chē)尾氣污染的影響因素，采取合理有效的治理方法，降低有害物質(zhì)的排放量，推動(dòng)城市的綠色健康發(fā)展。
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