我国汽车尾气排放控制现状与对策毕业论文.docx
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我国汽车尾气排放控制现状与对策毕业论文
摘要
随着社会的进步，国家经济的发展，汽车作为社会的主要交通工具，它的保有量在急剧增加，在一定程度上给人民的生活带来了方便，同时也给环境造成了污染。
汽车尾气处理排放对环境的影响是与日巨增，而尾气排放超标的问题不但是政府关注的事物，也是百姓常谈的焦点。
在日常生活中，我们好像随时可以遇到这样的问题。
因此，汽车尾气处理技术就变成了非常棘手的问题。
去年中国社科院发布的《中国低碳经济发展报告》，指出从科学角度和国际视点解读雾霾现象，分析危害、雾霾成因并提出对策。
基于京津冀区域原生排放的PM2.5的来源的调查分析，该地区PM2.5的主要排放源为：
机动车排放和道路扬尘所占比例50%，工业排放的占比例37%，居民化石燃料燃烧和电厂排放占10%左右。
本文的目在于帮助大家了解汽车尾气的巨大危害性，增强对环境的保护意识，并且积极参与到控制汽车尾气排放的行列中来。
关键词：
尾气，排放，标准，新能源
Abstract
Alongwithsociety'sprogress,thestateeconomydevelopment,theautomobiletooksocialthemaintransportationvehicle,itsinventoryinthesharpgrowth,gavepeople'slifetobringtoacertainextentconveniently,simultaneouslyhasalsocausedthepollutiontotheenvironment.Theautomobileexhaustprocessingemissionstheinfluenceisincreasesgreatlytotheenvironmentwiththedate,notonlybuttheexhaustemissionsexceedingtheallowedfigurequestionisathingwhichthegovernmentpaysattention,alsoisthecommonpeopleordinaryremarksfocalpoint.Inthedailylife,wemaymeetsuchquestionprobablyasnecessary.Therefore,theautomobileexhaustprocessingtechnologyturnedtheextremelythornyquestion.LastyeartheChineseSocialScienceInstituteissued"ChineseLow-carbonEconomyDevelopmentReport",pointedoutfromthescientificangleandtheinternationalviewpointexplanationfoghazephenomenon,theanalysisharm,thehazeoriginandproposedthecountermeasure.BasedontheBeijingandTianjinHubeiregionprimaryemissionsPM2.5origindiagnosis,thislocalPM2.5mainemissionssourceis:
Thevehicleemissionsandthepathraisethedusttoaccountforproportion50%,theindustrialemissionaccountforproportion37%,inhabitantfossilfuelburningandthepowerplantemissionsaccountforabout10%.Thisarticleitemliesinhelpseverybodyunderstandingautomobileexhaustthehugehazardousnature,strengthenstotheenvironmentprotectionconsciousness,andparticipatesinthecontrolautomobileexhaustemissionspositivelyintheranks.
Keyword:
Exhaust,emissions,standard,newenergy
1我国汽车尾气排放现状
1.1我国现有的汽车保有量
改革开放以来，随着国家的综合国力的增强，经济社会的发展，人民的生活越来越好，生活水平也在不断地提高，汽车快速进入千家万户，近十年汽车年均增加1100多万辆。
根据公安部提供的数据，截至2013年底，我国汽车保有量达到了1.37亿辆，是2003年汽车保有量的5.7倍，占全部机动车比率达到54.9%，比2003年提高了29.9%。
全国有31个城市的汽车数量超过100万辆，其中北京、天津、成都、深圳、上海、广州、苏州、杭州等8个城市汽车数量超过200万辆，北京市汽车超过500万辆。
而今年前两个月，我国汽车月增超过160万辆，载客汽车占汽车月增量的95%，其中小型载客汽车增长统计显示，截至2014年2月，我国机动车保有量为2.53亿辆。
其中，汽车（含三轮汽车和低速载货汽车）1.41亿辆，摩托车9467万辆，挂车193万辆，上道路行驶的拖拉机1547万辆，其他机动车2.4万辆。
目前已有广东、山东、河南、江苏、河北、浙江、四川、云南、广西9省份的机动车保有量超过1000万辆，如图1.1所示。
图1.12013年与2003年汽车保有量对比
1.2汽车尾气的主要污染物及其危害
机动车作为现代城市主要交通工具,在给人们出行带来极大的便利的同时，也会带有一些负面的影响。
其中一个最重要的影响就是城市机动车尾气污染越来越严重，城市的空气质量变的越来越差，给市民身体健康带来隐患，如图1.2所示。
图1.2城市机动车尾气污染
汽车尾气污染物主要包括：
一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒、臭气（甲醛等）。
据中国环境保护部数据显示，2011年，全国机动车排放污染物4607.9万吨，比2010年增加3.5%，其中氮氧化物637.5万吨，颗粒物（PM）62.1万吨，碳氢化合物（HC）441.2万吨，一氧化碳（CO）3467.1万吨。
如果换算成更形象的单位的话，2011年中国汽车这四项污染物排放量相当于2011年中国石油产量的1/6还多。
专家研究结果表明，汽车尾气排放占全国PM2.5污染物总量的30%左右，换句话说，汽车尾气排放是造成我国雾霾天气的重要“祸首”之一。
颗粒物（PM）：
是雾霾的主要成分，颗粒物的直径越小，进入呼吸道的部位越深。
10微米直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，5微米直径的可进入呼吸道的深部，这些颗粒中含众多致病微生物。
氮氧化物：
不仅对呼吸系统有害，而且是酸雨、酸雾形成的原因之一。
酸雨会破坏森林植被，造成土壤酸化、贫瘠、物种退化、农业减产，还会使水体受到污染。
与碳氢化合物一定条件下，可形成光化学烟雾。
1952年，美国洛杉矶光化学烟雾致使大批居民发生眼睛红肿、喉痛咳嗽、皮肤潮红等症状，严重者心肺功能衰竭，400余名65岁以上的老人因此死亡。
碳氢化合物（HC）：
是以碳元素和氢元素形成的化合物，如甲烷、乙烷等烃类气体。
与氮氧化物一定条件下结合形成光化学烟雾。
一氧化碳（CO）：
血液中的血色素对其亲和能力比氧大210倍，一氧化碳在空气中比重达到万分之一时，就可使人感到头痛和疲劳。
吸入过量一氧化碳将导致人体严重缺氧即煤气中毒。
汽车尾气中的铅化合物还可由呼吸道呼吸进入人体血液中，并能够迅速地在人体的骨骼和牙齿中蓄积，引发贫血；损害神经系统，严重时损害脑细胞，导致脑损伤等身体健康问题。
2汽车尾气排放标准
2.1国内与国外汽车尾气排放标准的比较
欧盟国家为限制汽车废气排放污染物对环境造成的危害而共同采用的汽车尾气排放标准。
当前对几乎所有类型的车辆排放的氮氧化物、碳氢化物（HC）、一氧化物（CO）和颗粒物都有限制，比如小轿车、卡车、火车、拖拉机和类似机器、驳船，但不包括海轮和飞机。
对每一种车辆类型，汽车废气排放标准有所不同。
欧洲标准是由欧盟经济委员会（ECE）的汽车废气排放法规和欧盟（EU）的汽车废气排放指令共同加以实现的。
汽车废气排放法规由ECE参与国自愿认可，排放指令是ECE或EU参与国强制实施的。
在欧洲，汽车废气排放的标准一般每四年更新一次。
在1992年实行了欧洲一号标准，从1996年开始实行了欧洲二号标准，从2000年开始，实行了欧洲三号标准，从2005年开始，实行了欧洲四号标准。
相对于美国和日本的汽车废气排放标准来说，测试要求比较宽泛，因此，欧洲标准也是发展中国家大都沿用的汽车废气排放体系。
例如中国大陆于2001年实施的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（Ⅰ）》等效于欧洲一号标准（EUI或EURO1）；2004年实施的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（Ⅱ）》等效于欧洲二号标准（EUII或EURO2）；2007年实施的国III标准相当于欧洲三号标准（EUIII或EURO3），将于2010年实施的国IV标准相当于欧洲四号标准（EUIV或EURO4）。
据国家环保总局科技司副司长罗毅介绍说，中国轻型汽车国Ⅲ、国4排放标准在污染物排放限值上与欧Ⅲ、欧Ⅳ标准完全相同，但在实验方法上作了一些改进，在法规格式上也与欧Ⅲ、欧Ⅳ标准有很大差别。
国四标准中的颗粒物排放限值要比国三标准进一步降低80%.可见柴油商用车国4标准的严格执行对国内空气净化有着莫大的环保意义！
但商用车的国四执行时间，远落后于发达国家，甚至落后于其他发展中国家.我商用车国四排放标准原定2011年1月1日执行，经过两次推迟，目前商用车的国四执行时间推迟到2013年7月1日.例如欧盟于2009年就开始执行了比欧四要求更高的欧五排放标准；日本，韩国，印度也早于2010年开始执行欧四排放标准，并将于2015年执行欧五排放标准;俄罗斯也已于2012年开始执行欧四排放标准，并将于2015年执行欧五排放标准，如表1所示:
表2.1我国轻型汽车标准语欧洲标准实施日期比较
标准
中国实施年份
欧洲实施年份
相差时间（年）
国Ⅰ前（欧0）
1956
1973
17
国Ⅰ（欧Ⅰ）
2000
1992
8
国Ⅱ（欧Ⅱ）
2004
1996
8
国Ⅲ（欧Ⅲ）
2007
2000
7
国Ⅳ（欧Ⅳ）
2010
2005
5
2.2我国汽车尾气排放标准的实施
相较于国四标准，国五标准轻型车的氮氧化物排放量可以降低25%，重型车氮氧化物排放量可以降低43%。
上海市环保局副局长吴启洲表示，按照上海市机动车年度注册登记总量统计，预计上海市年度新增车辆可以减少氮氧化物年度排放量1000吨左右。
另外，为配套实施机动车国五标准，上海市已在去年11月起全面供应国五标准汽柴油，总质量小于3.5吨的轻型汽油车及公交、环卫、邮政用途的重型柴油车已提前实施国五标准,国五排放标准如图2.2所示。
根据上海市市政府3月27日发布的通告，今年4月30日起，上海市将提前实施机动车国五排放标准。
市环保局在昨天召开的新闻通气会上表示：
本月30日起，国四标准车辆将停止办理注册登记；各汽车制造和销售企业应当组织安排生产和销售计划，4月30日以后不得继续销售国四产品，并有义务向购车者告知有关规定，与其签订购销合同时予以书面提示，告知车辆的排放等级。
此前在环保部2013年9月发布的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）》中,明确全国将从2018年1月起实施汽油车排放国五标准。
因此,上海国五标准的实施提前了4年,是继北京提前实施国五标准（2013年9月）后又一个提前实施汽油车国五排放标准的城市。
注：
PI=点燃式CI=压燃式
（1）应在4.5mg/km的限值实施之间引入修订后的测量程序
（2）应在该限值实施之前引入新的测量程序
（3）点燃式PM质量限值仅适用于装直喷发动机的车辆
图2.2排放标准
3减少汽车尾气排放的具体措施和方法
3.1新能源汽车的研发与发展
新能源汽车作为未来汽车的主要发展方向，在某些方面有坐无与伦比的优势，目前新能源汽车国家在给予很大的政策和资金支持。
新能源汽车包括有：
混合动力汽车（HEV）、燃料电池汽车（FCEV）、纯电动汽车（BEV）、氢发动机汽车以及醇醚汽车和燃气汽车等等。
3.1.1混合动力车
混合动力是指那些采用传统燃料的，同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。
按照燃料种类的不同，主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。
目前国内市场上，混合动力车辆的主流都是汽油混合动力，而国际市场上柴油混合动力车型发展也很快。
混合动力汽车有以下优点：
（1）采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。
需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。
（2）因为有了电池，可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。
（3）在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放。
（4）有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。
（5）可以利用现有的加油站加油，不必再投资。
（6）可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。
缺点:
（1）长距离高速行驶基本不能省油。
因为混合动力车燃油消耗上的优势主要依势能积蓄电力节能，换句话说，混合动力车在行驶中越是频繁制动减速、或频繁地起步停车就会相对更为节能。
而如果处于长时间匀速行驶，其节能效果就会相应降低。
（2）有两套动力，再加上两套动力的管理控制系统，结构复杂，技术较难，价格较高。
3.1.2纯电动车
电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。
本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。
由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。
电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。
有关研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。
有专家认为，对于电动车而言，目前最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程，与混合动力相比，电动车更需要基础设施的配套，而这不是一家企业能解决的，需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设，才会有大规模推广的机会。
优点：
技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。
缺点：
目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的1／3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。
3.1.3燃料电池汽车
燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。
其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能或的。
燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。
单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。
与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：
（1）零排放或近似零排放。
（2）减少了机油泄露带来的水污染。
（3）降低了温室气体的排放。
（4）提高了燃油经济性。
（5）提高了发动机燃烧效率。
（6）运行平稳、无噪声。
3.1.4氢动力汽车
氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，零排放，储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。
与传统动力汽车相比，氢动力汽车成本至少高出20%。
优点：
排放物是纯水，行驶时不产生任何污染物。
缺点：
氢燃料电池成本过高，而且氢燃料的存储和运输按照目前的技术条件来说非常困难，因为氢分子非常小，极易透过储藏装置的外壳逃逸。
另外最致命的问题，氢气的提取需要通过电解水或者利用天然气，如此一来同样需要消耗大量能源，除非使用核电来提取，否则无法从根本上降低二氧化碳排放。
3.1.5燃气汽车
燃气汽车是指用压缩天然气（CNG）、液化石油气（LPG）和液化天然气（LNG）作为燃料的汽车。
近年来，世界上各国政府都积极寻求解决这一难题，开始纷纷调整汽车燃料结构。
燃气汽车由于其排放性能好，可调正汽车燃料结构，运行成本低、技术成熟、安全可靠，所以被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车。
以燃气替代燃油将是中国乃至世界汽车发展的必然趋势。
我国应尽快制定出国家级燃气汽车政策。
考虑到我国能源安全主要是石油的状况，发展包括燃气汽车在内的各种代用燃料汽车，已是刻不容缓的事，根据国情应该做到：
（1）要限制燃气价格，使油、气价格之间保持合理的差价，如四川省、重庆市的油、气差价，即可保证燃气汽车适度发展；
（2）是鉴于加气站投资大，回收期长，政府适当给予一定补贴，在加气站售出的气价和汽车用户因用气节省的燃料费用之间，调节好利益分配；
（3）对加气站的所得税，应参照高新技术产业开发区政策，采取免二减三的税收政策；
（4）将加气站用电按照特殊工业用电对待，电价从优；另外，对加气站用地，能按重大项目和环保产业对待，特事特办，不要互相推诿、扯皮，积极采用国外先进建站标准，科学确定消防安全距离，节省土地资源。
3.1.6生物乙醇汽车
乙醇俗称酒精，通俗些说，使用乙醇为燃料的汽车，也可叫酒精汽车。
用乙醇代替石油燃料的活动历史已经很长，无论是从生产上和应用上的技术都已经很成熟。
近来由于石油资源紧张，汽车能源多元化趋向加剧，乙醇汽车又提到议事日程。
目前世界上已有40多个国家，不同程度应用乙醇汽车，有的已达到较大规模的推广，乙醇汽车的地位日益提升。
在汽车上使用乙醇，可以提高燃料的辛烷值，增加氧含量，使汽车缸内燃烧更完全，可以降低尾气的害物的排放。
乙醇汽车的燃料应用方式：
（1）掺烧，指乙醇和汽油掺合应用。
在混合燃料中，乙醇和容积比例以“E”表示，如乙醇占10%，15%，则用E10，E15来表示，目前，掺烧占乙醇汽车占主要地位。
（2）纯烧，即单烧乙醇，可用E100%表示，目前应用并不多，属于试行阶段；
（3）变性燃料乙醇，指乙醇脱水后，再添加变性剂而生成的乙醇，这也是属于试验应用阶步；
（4）灵活燃料，指燃料既可用汽油，又可以使用乙醇或甲醇与汽油比例混合的燃料，还可以用氢气，并随时可以切换。
如福特，丰田汽车均在试验灵活燃料汽车（FFV）。
3.2控制汽车尾气排放技术
3.2.1汽车环保生物节能膜
“两双对”生物环保膜是根据最新工程技术研发的浸渍了“特殊生物酶”的EVA薄片。
使用时只需放在汽车空气滤清器内部即可。
这样EVA薄片中的生物酶与吸到空气滤清器中的空气反应，激活空气中的氧气提高与燃料主成分碳的结合力，使发动机内产生爆发力提高燃烧效率。
其结果不仅提高发动机的燃烧效率更使其接近完全燃烧，随着发动机的输出功率及转矩的提高，有毒排气（CO=一氧化碳，CH=碳氢化合物）骤减，燃烧效率提高。
3.2.2分子共振技术
汽车尾气净化器采用与众不同的分子共振技术，在净化器心部装有获特定频率（波长）的发波体，以发射与尾气吸收波长相近的辐射波，促使尾气有害气体之间的反应，从而降低尾气有害成份的含量，使排出的气体达到净化，实现环保的目的。
经研究检测，汽车尾气经本净化器后，较未经净化器的气体、有害气体CO、HC等减少达30%以上。
3.2.3汽车尾气路面讲解技术
国内外大多数研究将二氧化钛纳米光催化材料复合在水泥混凝土基体中，制成环保水泥混凝土路面材料，或将纳米光催化材料制成环保涂料涂刷在道路设施上，在紫外光的照射下将从排气管道排出的汽车尾气净化成对人体无害的二氧化碳和无机盐等。
该专利从原理和技术上解决了城市汽车尾气的路面降解技术难题，，可高效降解地下停车场、隧道、公交站台、收费站、红绿灯处、景区道路与停车场、私人车库等重度污染场所的汽车尾气。
3.2.4汽车尾气的催化净化
在汽车尾气排放时，采用催化剂使汽车尾气中的有害物质如HC、CO和NOx等发生一定的化学反应生成对环境没有污染的物质。
催化剂净化尾气的方法主要有净化催化法、分催化燃烧法和三效催化法。
现在效果较好，使用较普遍的是三效催化法。
即通过一种同时可以催化和控制HC、CO和NOx的催化剂来降低这些污染物的排放。
传统的催化剂主要是一些贵金属，如Pt、Pd和Rd等为活性组分。
这类催化剂的成本较高，对汽车燃油中含硫、磷、铅等的反应敏感，容易造成催化剂中毒失去催化能力。
因此，在催化剂中加入稀土元素形成稀土催化剂，可以提高催化剂的抗中毒能力，同时实现增强催化剂的催化能力。
特别是我国的稀土资源较丰富，可以获得较低的成本，有利于催化剂在生产中的推广。
此外，随着纳米技术的发展，将纳米技术应用于催化剂得到了很好的效果。
将活性碳作为载体，用复合稀土化合物的纳米级粉体材料作为催化活性体可以获得较强的氧化还原性能，可以实现对CO氧化的同时对NO进行还原。
3.3提升燃油品质
推广使用清洁燃料汽车的主要燃料为汽油和柴油。
燃油质量是影响汽车尾气污染的关键因素，我国燃油的质量与国际水平相比差距较大，主要是烯烃和硫含量比较高，特别是柴油带来的污染更为严重。
研究低烯烃、低硫的清洁油品是国内炼油企业的当务之急，如果汽车使用了不符合标准的燃油，不但会损害车辆的供油系统，影响车辆的使用寿命，而且会给人体健康和社会环境都将造成不可估量的损害。
我国已经实现了汽油无铅化，但随着排放要求的不断提高，还远远不能满足要求。
推动燃油生产的科技进步，缩小我国燃油品质与国外的差距，特别是柴油品质的差距是当务之急。
柴油机的能耗仅为汽油机的45％～60％，二氧化碳的排放量仅为汽油机的65％～70％，具有明显的低油耗、低排放、高动力的特点。
增加柴油车的使用可以降低总体的尾气排放污染。
如对尾气排放要求严格的欧洲，柴油车的比例已经超过50％，特别是法国和奥地利其比例已达到60％～70％。
总结与展望
随着现代汽车数量的增多，城市道路中经常会看到机动车尾部会排出一股股蓝色或黑色的烟气，这就是通常所说的汽车尾气。
这种排放物不仅难以入鼻，而且气味令人恶心、头昏。
目前的汽车主要靠燃烧汽油（有些是柴油）行驶，而汽油是一种易燃易爆的液体，为防止爆炸，会往汽油里添加一种叫四乙基铅的
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