汽车排气中含有数百种不同的物质，其中有害物除了人们熟知的一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)外，目前特别引起人们关注的是：产生温室效应的二氧化碳(CO2)及甲烷(CH4)等；形成光化学烟雾的氮氧化物(NOx)及未燃烃(HC)等以及会致癌的附在碳烟微粒上面的多环芳香烃(PAN)等物质。
1 一氧化碳与人体中毒
一氧化碳是不完全燃烧的生成物，它是一种无、无味的有毒气体，一旦进入人体的血液和大脑，会降低红血球的供氧能力，即使CO的浓度很低，也能伤害神经系统的功能及视力。例如驻车时发动机在怠速工况下带动空调机运行时，发动机排气系统漏出的CO，会进入乘座舱内，引起人体中毒，严重时会致命。
2 二氧化碳等与温室效应
产生温室效应的气体有二氧化碳、甲烷、氧化氮(N2O)、臭氧(O3)及氟氯碳烷(Chlorofluorocarbons-CFCS)。汽车排气中含有前面四种气体，或者由排放物经过化学反应后
生成。最后一种通常称为氟利昂，在汽车空调、制冷装置及某些去污剂、清洁剂中含有氟利昂，在汽车维修及损坏时，则往往排放到大气中。氟利昂除了产生温室效应外，还会破坏高空的臭氧层，后者能阻挡太阳光的紫外线。人们受到较多紫外线的幅射，则可能引起白内障、皮肤癌及免疫系统受到破坏等问题。国际上已要求不要使用氟利昂。
大气中含有上述CO2等气体，在上空形成气层，吸收地球表面的红外幅射，又以其波长幅射的形式，将其能量返回到地球表面。这就像将地球罩在温室里，使地面实际损失能量比其长波幅射返回的能量要少，对地面起了保温作用，故称之为温室效应。
本来这种温室效应对地球是有利的，假如没有这种效应，地球上温度将相当低。但是大气层中CO2等气体过多，则会产生相反的，对地球人类生活不利的效果。那就会使地球表面平均温度每年上升得较快，给人类带来海平面上升，气候失调、水灾及风灾等。
鉴于CO2等气体温室效应的负面影响显露出来及严重化，1997年12月联合国在日本东京召开了讨论气候变化框架公约的国际会议，通过了《京都议定书》。各个国家都要承担减少向大气排放CO2的义务，为拯救地球又迈出新的一步。
(1)不同气体对温室效应的不同作用
上述产生温室效应的5种物质不仅是由汽车排放物产生的，同时也在其他领域里产生。CO2也是煤炭、生物质等燃烧产物。大气中大约40%的甲烷来自于湖泊、沼泽地、冻土地带以及动物排泄物、生物废料分解产生。动物排泄物经细菌分解后也会产生N2O。尽管对地球温度变高是否绝对有害(有人甚至认为地球温度会自然变高)及其根源是什么等问题，尚有不同看法。但是多数科学家还是认为降低汽车CO2等排放是十分必要的。
不同温室效应气体使地球变暖的影响程度以及以质量为基准的气体使地球变暖的相对系数列于表1中。对地球变暖影响程度从大到小排列顺序为CO2、CFCS、CH4、N2O及O3。而如果以质量单位为基准进行比较，其情况则不同，如表1所列。
表1 不同温室效应气体对地球变暖的相对影响
气体类型 使地球变暖的作用， % 以质量单位为基准的相对变暖系数
二氧化碳(CO2) 50 1
甲烷(CH4) 18 10 ~ 80
氧化氮(N2O) 8 200 ~ 400
臭氧(O3) 4 较小
氟利昂(CFCS) 20 10000
汽车CO2排放是紧密地与油耗成正比的。根据美国通用发动机研究实验室及Amoco石油公司，在上世纪90年代初对客车按市区行驶及高速公路行驶数据统计分析表明：在CO2排放(g/mile)与汽车燃油经济性(mpg)之间存在g/mile CO2=A/mpg的关系。对于汽油A为8855，对于柴油A为10000。在市区行驶时CO2(g/mile)稍高些，而在高速公路上行驶则稍低。
由于不仅仅是CO2而且CH4、N2O及CFCS也会引起温室效应，都必需考虑。过去，一般客车空调中含1.4kg CFC-12。如果在汽车行驶16万km的使用期间进行3～4维修，可能有5.6kg以上的CFC-12排放到大气中。那么CFC-12的排放率为36g/km。CFC-12破坏臭氧层，而臭氧层是屏蔽太阳紫外线的，不可忽视CFC-12对地球气候的影响。因此国际上已要求停止使用氟利昂CFC-12，而用HFC-134a代替。在一些国家或地区尚未彻底更换前，必须采取有效措施防
止CFC-12泄漏到大气中去。
止CFC-12泄漏到大气中去。
(2)不同燃料燃烧时生成的CO2排放
根据化学研究分析，以含甲烷、丙烷为主的液化石油气及天然气燃烧时生成的CO2排放，无论按比质量(g CO2/g燃料)还是按比能量(g CO2/MJ)比较，都比汽油及柴油低。
(3)考虑到燃料生产过程时CO2排放的分析
不同燃料在开采、生产、运输及分配时，都会有不同程度的能量损失及CO2排放产生。影响这些产生CO2过程的因素很多，因此必须全面地考虑，才能科学地分析汽车在使用不同燃料时对温室效应的影响。
据美国研究人员分析，与汽油相比，汽车使用天然气、柴油及由天然气加工的甲醇能在不同程度上降低CO2排放。而使用由煤炭加工的甲醇时，汽车本身使用甲醇作燃料的CO2排放
比使用汽油时低，但是由煤岩石生产甲醇等过程排放出的CO2却比较高。
比使用汽油时低，但是由煤岩石生产甲醇等过程排放出的CO2却比较高。
以上关于汽车排放物与温室效应的分析表明，仅从向大气排放的总的CO2质量分析，并不是每种代用燃料都能降低CO2排放，如由煤碳生产的甲醇总CO2排放量就较高。当然使用甲醇作燃料，还可以降低NOx及微粒等排放。
降低汽车CO2排放的重要途径是降低发动机的比油耗，提高汽车的燃油经济性，这也是世界各汽车公司努力的方向之一。美国制定了轿车平均油耗法规(CAFE)，逐步在提高要求。美国国会在2000年审议通过了轿车平均燃油经济性达到5.9L/100km标准的议案。欧洲一些国家及日本等也都制定有关法规的汽车燃油经济性目标要求。国外最低油耗的轿车已达到3L/100km，现正向2L/100km目标努力。当然，这种高性能的轿车售价也高。
3 炭烟微粒与人类健康
汽车发动机排出的炭烟微粒主要由碳粒子、未燃的碳氢化合物、硫化物、氧化物及含金属成分的灰分等组成。通常将颗粒直径大于0.002μm的任何固体或液体粒子称为微粒(Particle,简写为Part或PM)。汽车排放出的炭烟微粒是由燃油、润滑油以及其中的添加剂未完全燃烧的产物，再加上运动零件磨损下来的金属屑、未过滤掉的空气中杂质以及它们的燃烧产物所构成。如不加区分可将它们概括称之为总炭烟微粒。
汽车氟利昂价格 为了区别对待，采取适合的净化措施以及深入研究的需要，大体上可将总炭烟微粒分为3类：(1)炭烟粒子；(2)硫化物；(3)可溶有机成分。它们在总炭烟微粒中都占有相当的比例。能够达到欧洲排放法规EURO I的有代表性的柴油机排放物的质量比的组成如下：碳粒子71.1
%；可溶有机物24.0%(由于润滑油产生的占19.1%，燃油产生的占4.9% )；硫化物及水4.9%；而达到EURO II法规的具有代表性的柴油机，上述3部分排放物相应所占比例分别为57.5%、35.8%及6.7%。在占35.8%的可溶有机物中由润滑油产生的占24.6%，由燃油产生的占
11.2%。
11.2%。
炭烟粒子是指燃料燃烧不完全所产生的固态粒子、金属磨屑及灰分等。硫化物等是燃油中含的硫燃烧形成的硫化物、氧化物、硫酸盐等，如SO4、PO4、NO3及H2O等。可溶有机成分是指未燃的碳氢化合物可用有机溶剂如二氯甲烷溶液萃取出来的物质，因此称之为可溶有机成分(SOF)。
由于燃烧不完善，产生的碳粒子及气相物统称为炭烟。柴油组成中含碳原子多，燃烧不好，排气呈灰甚至是黑。排气烟度大小也是衡量燃烧是否完善及排放物多少的指标之一。在排气烟度与碳烟微粒之间没有明确的数量上的关系。个别研究工作得出的结果是当排气烟度为0.35波许单位时，缸内排气的碳烟浓度为0.0058gc/m3，而排气烟度为1.1波许单位时，缸内排气碳烟浓度为0.023gc/m3。它们之间并非线性关系。排气中的碳烟粒子在从缸内流出时将会继续氧化燃烧。
汽车在冷起动或低温环境下工作时，排气管内会凝聚未燃燃油、润滑油及水蒸气的液相颗粒，排气因而呈白或蓝。汽车使用甲醇作燃料时，因为燃料产物中含水的比例大，在低温环境下，汽车后面常拖着一条白的"尾巴"。柴油机排气的臭味大时，则表示排气中多环芳香烃及醛类成分多。
柴油机排放物含的一些多环芳香烃，如苯(a)并芘、苯(a)蒽、1.3丁二稀及醛类等是有毒物质。国际癌症研究机构等单位1988年发表的研究报告指出。柴油机微粒排放中的一些物质如苯(a)并芘、苯(a)蒽等具有形成肿瘤及致癌的潜在危险。将老鼠暴露在柴油机排气中，形成肺癌的比例增加。国际上及我国一些大城市呼吸系统疾病及肺癌死亡率上升与汽车有毒排放物有密切的关系。
发布评论