试论汽车尾气污染的生成机理和影响因素以及治理方法

　　汽车的问世可以说是现代文明发展和进步的重要标志之一，伴随着人们生活水平的提高以及汽车生产工艺的改进，原本的高端产品开始进入了普通百姓的生活，给人们的日常出行带来了巨大的便利，但是与此同时，汽车保有量的增加也造成了严重的尾气污染，影响了城市的生态环境和人们的身心健康。因此，研究和解决汽车尾气污染，已经成为全世界共同关注的问题。
　　1汽车尾气污染的生成机理
　　1。1CO的生成机理
　　汽车尾气中的CO，主要是由于汽油燃烧过程中，氧气含量不足，导致燃烧不充分，从而生成CO。对于汽车发动机而言，氧气不足造成的燃烧不充分，是由于可燃混介浓度过高导致的，其空燃比低于理论空燃比（14。7）。从理论方面分析，当空燃比大于14。7时，混合气中的氧气含量不定，燃料在氧气中能够完全燃烧，生成水和二氧化碳；而实际上，当汽油机工作时，即使空燃比大于14。7，仍然会有少量CO的产生，这主要是由于混合其中存在着局部浓度缺氧所导致的。
　　1。2HC的生成机理
　　HC主要是汽油混合气不完全燃烧的产物，也包括没有被燃烧的燃料。HC产生的原因主要包括：其一，气缸激冷面作用。气缸的温度相对较低，其内壁上会附着一层难以燃烧的混合气，加上活塞与气缸壁之间的距离过小，混合气无法有效燃烧，使得活塞壁与气缸壁之间的未燃混凝土直接排入大气；其二，氧气含量不足。在发动机工作时，如果混合气浓度过大或者过小，又或者气缸内存在过量残余废气，轻则会影响火焰的正常传播，重则完全断火，使得HC的排放量增加。而当氧气浓度不足时，部分燃料无法完全燃烧，会转化成为其他结构形式的碳氢化合物。
　　1。3HOx的生成机理
　　汽车尾气中的氮氧化物大部分是NO，NO2的含量很少。汽油机在工作工程中，燃料在气缸内部燃烧，生成高温，对其他中的氧分子进行分解，得到的氧原子与氮分子共同反应，生成相应的氮原子和NO，氮原子与氧分子反应，又会生成NO和氧原子。而这些反应的基本条件是高温环境，如果处于低温环境，反应基本上都是向着相反的方向进行，而NO的生成和分解比较缓慢，如果温度突然降低，则NO来不及及时分解，会随着废气排出，与大气中的臭氧结合后，生成毒性较强的NO2。
　　2汽车尾气污染的影响因素
　　2。1发动机性能
　　（1）发动机负荷：通常来讲，发动机负荷是由其运行工况、车辆装载质量等决定的。当发动机怠速、减速行驶时，由于负荷较小，化油器供给的混合气体燃烧速度较慢，不完全燃烧会导致CO的增加。同时，由于气体温度较低，气缸中激冷面上的燃油无法燃烧，会生成HC排出。简单来讲，在怠速状态下，发动机排出的污染物最多。
　　（2）发动机转速：当发动机转速升高时，气缸内的混合气体扰动增加，火焰的传播速度加快，燃料的燃烧比较充分，HC的排放量也会有所下降。在加速运动时，要求发出的功率较大，必须提高气缸内燃气的温度，在这个过程中，会产生大量的氮氧化物，导致部分燃料的不完全燃烧，进而使得CO和HC排放量的增加。当发动机减速运行时，气门的紧急关闭会导致进气管内部瞬间出现高真空，吸入过量燃料，导致混合气浓度过高，影响燃烧的充分性，进而造成CO和HC生成量的增加。
　　2。2运行工况
　　在城市中，道路拥挤问题使得汽车在行驶过程中会频发出现减速、停车、起步，造成发动机怠速或者小功率范围内运行时间增长，进而使得污染物的排放量急剧增加。在我国，城市道路大致分为三种，一是主干道，路面宽、车流量大且基本上没有红绿灯；二是次干道，路面较宽，车流量较主干道小，存在红绿灯；三是一般道路，路面较窄，平面交叉，商业区众多。不同的道路类型对于汽车的运行工况影响不同，在快速道上，汽车怠速和加减速工况的比例较小，而在红绿灯较多的道路上行驶时，怠速和加减速工况较多，很容易形成高密度污染排放。
　　3汽车尾气污染的治理方法
　　3。1机前净化技术
　　指在混合气进入气缸前，对其进行处理，包括燃油处理技术、燃油蒸发排放控制系统以及进气系统。以燃油处理技术为例，主要是通过提高汽油品质，或者在汽油内加入相应添加剂的方式，使得汽油能够得到充分燃烧，以减少有害物质的排放。从目前的技术发展和应用情况看，除无铅汽油外，还要求降低汽油中苯、烯烃和硫含量，以降低排放。
　　3。2机内净化技术
　　主要是对发动机的燃烧过程进行优化，改进发动机设计，以达到降低排放的目标。常见的机内净化技术包括汽油机直喷技术、空燃比控制、燃烧控制、废气再循环系统等。
　　3。3尾气净化技术
　　（1）催化剂：可以利用氧化锰氧化铜、氧化铬氧化镍氧化铜等金属氧化物，在催化反应器中，将CO氧化成CO2，HC氧化成H2O和CO2，NOx还原为N2等。
　　（2）水洗：可以使汽车尾气通过水相，经过水洗、过滤以及蒸汽淋浴，使得尾气中的碳粒膨胀，去除大部分有毒有害物质。
　　3。4热力学处理技术
　　一是设置后二次空气喷射系统，新鲜空气进入发动机排气门后，促使高温废气中的CO和HC与新鲜空气中的氧气充分混合，形成无害的H2O和CO2，减少HC和CO的排放量。二是在排气道出口处安装热反应器，与二次空气喷射系统同时使用，延长废气在高温状态的滞留时间，从而使得HC和CO可以更好的进行后反应，降低排放浓度。
　　3。5提升道路通行能力
　　政府部门应该对城市道路进行合理设计布局，在一些车流和人流密集区域，设置相应的过街天桥或者地下通道，提升道路的通行能力，减少人流对于车流的影响。同时，在道路交叉口，可以采用可变周期信号控制，缓解交通拥堵问题。另外，也可以鼓励市民选择公共运输系统，减少私家车的使用，从而减少城市交通拥堵和空气污染。
　　3。6提升市民环保意识
　　应该加强环保教育，引导市民树立相应的环保意识，尽可能选择小排量汽车，应用天然气、乙醇汽油等无污染或者污染较小的燃料，同时自觉遵循交通法规，确保道路的畅通，减少汽车排放污染。
　　4结语
　　总而言之，汽车尾气污染是城市化进程不断加快背景下产生的一个关键性的问题，对于城市空气质量和人们的身心健康有着相当严重的危害。因此，相关管理部门应该充分重视起来，针对汽车尾气污染的影响因素，采取合理有效的治理方法，降低有害物质的排放量，推动城市的绿色健康发展。