簡介
發動機排放的污染物(engine pollution and its toxicity)發動機對環境的污染主要來自排氣產物,汽油機的主要污染物是CO、NO 和HC,燃用含鉛汽油還會產生鉛污染。柴油機最重要的排氣污染物是微粒和NO 。發動機排氣中另一種主要的污染物是二氧化碳,它是正常燃燒的主要產物,雖然二氧化碳本身是無毒的,但它卻是引起“溫室效應”的主要成分,所以備受全球關注。從健康的角度講,大劑量的一氧化碳可致人死亡,城市中必須將一氧化碳控制在一個較低的水平。
主要污染物及危害
一氧化碳 CO
一氧化碳是烴燃料燃燒的中間產物,主要是在局部缺氧或低溫條件下,由於烴不能完全燃燒而產生,混在內燃機廢氣中排出。當汽車負重過大、慢速行駛時或空擋運轉時,燃料不能充分燃燒,廢氣中一氧化碳含量會明顯增加。一氧化碳是一種化學反應能力低的無色無味的窒息性有毒氣體,對空氣的相對密度為0.9670,它的溶解度很小。
氮氧化合物 NOx
NO 是NO、NO等氮氧化物的總稱。汽油機排氣中的NO2濃度與NO的濃度相比可忽略不計,但在柴油機中NO2可占到排氣中總NOX的10%~30%。它刺激人眼黏膜,容易引起結膜炎、角膜炎,嚴重時還會引起肺氣腫。HC對人眼及呼吸系統有刺激作用,對農作物也有害。
碳氫化合物 HC
汽車尾氣的碳氫化合物來自三種排放源。對一般汽油發動機來說,約60%的碳氫化合物來自內燃機廢氣排放20%~25%來自曲軸箱的泄漏,其餘的15%~20%來自燃料系統的蒸發。排氣中的HC和NO 在一定的地理、溫度、氣象條件下,經強烈的陽光照射,會發生光化學反應,生成以臭氧(O)、醛類為主的過氧化產物,稱光化學煙霧。臭氧具有獨特的臭味和很強的毒性,醛類對人眼及呼吸道有刺激作用。此外,它們還妨礙生物的正常生長。
微粒
排氣中的微粒的主要成分是吸附物中有多種多環芳香烴(PAHs),具有不同的致癌作用。這種微粒由在燃燒時生成的含碳粒子(炭煙)及其表面上吸附的多種有機物組成,後者稱有機可溶成分(SOF)。
在所有有害成分中,CO、HC和NO 以及微粒是主要的污染物,目前汽車的排放標準和淨化措施均旨在降低這幾種污染物的含量。
發動機外部尾氣淨化措施
所謂機外淨化即通過在汽車的排氣系統中安裝各種淨化裝置,採用物理的、化學的方法將汽車尾氣由原來的有毒氣體,變成為無毒氣體,再排放到大氣中,從而可減少汽車排放污染物對大氣環境的污染。
採用催化劑,將CO氧化成CO2,氧化成CO2和H2O,NOx被還原成為N2等。採用的催化劑有氧化錳,一氧化銅;氧化鉻,一氧化鎳,一氧化銅等金屬氧化物和白金屬(鉑)等貴金屬。它們都可以淨化CO、HC。三元催化淨化器安裝在汽車發動機的排氣裝置上,當汽車廢氣通過淨化器的通道時,元催化器中的淨化劑將增強CO、HC和NOx三種氣體的活性,促使其進行一定的氧化、還原化學反應,其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的二氧化碳氣體;HC化合物在高溫下氧化成水(H20)和二氧化碳;NOx還原成氮氣和氧氣,使三種有害氣體變成無害氣體其淨化效率很高,可以淨化90%以上的有害物質。這是目前最有效和最現實的措施。