汽车尾气污染物与气象条件特征分析
摘要:近年来,汽车尾气排放和污染细颗粒物引起政府、企业和民众的持续关注。汽车尾气对环境和人体均有诸多不利影响:碳氧化物(CO)是不完全燃烧产生的无无味的剧毒气体,在大气中可存在2~3年,进入人体后产生碳氧血红蛋白,不仅降低血球携氧能力,还抑制延缓氧红蛋白的解析与释放,导致组织缺氧坏死。氮氧化物(NOx)是形成酸雨的主要因素,也是形成光化学烟雾和消耗臭氧的重要物质,进入人体后刺激伤害肺部,引起儿童肺部发育受损。碳氢化物(HC)对植物和人体都有直接毒性,具有致癌作用,对人体视觉器官和呼吸系统也有明显危害。随着我国工业、交通运输业等行业的迅速发展,机动车污染已成为我国空气污染的重要来源。其中,汽车尾气中的细颗粒物(PM2.5)占比大,是光化学烟雾等污染的重要原因,全国范围内其在排放源清单中的比例约40%。随着汽车保有量的快速增加,我国城市空气开始呈现煤烟、汽车尾气复合型污染和工业排放污染等叠加的状态。未来五年,我国还将新增机动车1亿多辆,由此带来的大气环境压力巨大。
关键词:汽车尾气;气象要素;扩散条件
引言
随着生活水平的不断提高,城市规模不断扩大,汽车已经成为人们出行的重要交通工具,也成为现代文明的重要组成。汽车保有量的提升虽然有着积极的一面,但是也带来了环境的污染,汽车尾气所造成的空气污染问题已不容忽视,各级政府正在积极推动汽车尾气治理工作,尽可能平衡汽车在经济生活和环境污染方面的作用。
1概述
汽车尾气对人体的危害
随着社会发展及人们生活质量的提高,我国汽车保有量逐步增加,2013—2018年,我国汽车保有量由12572.4万辆增加到23121.8万辆,年均增长13%,2018年汽车保有量中新能源车仅占1.1%,汽油车和柴油车占比达到97.8%,汽车尾气排放污染成为大气污染的重要来源,同时也给人体健康带来威胁。
汽车尾气主要污染物包括一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、颗粒物(含铅、炭烟颗粒等)。一氧化碳、炭烟颗粒主要来源于燃料不完全燃烧,碳氢化合物主要来源于燃料未燃烧部分,氮氧化物主要来源于燃料高温燃烧过程,铅类主要来源于燃料及润滑油添加物。为控制汽车尾气污染排放,打赢蓝天保卫战,需进一步做好汽车尾气污染控制技术研究。
2污染物浓度的时空分布特征分析
2.1污染物浓度月变化特征
从PM2.5浓度逐月分布来看,北塘街道站和新河街道站两个站点皆表现出秋末至初春(包含整个冬季)的浓度值整体高于春末至初秋(包含整个夏季)的(春季为3—5月,夏季为6—8月,秋季为9—11月,冬季为12月至次年2月)。其中,新河街道站10月至次年3月浓度较高,1月浓度最高(161.6μg·m-3)。6月至9月浓度较低,9月浓度最低(56.3μg·m-3)。
最高值出现在1月(184.1μg·m-3);6月至9月的浓度较低,最低值出现在9月(56.8μg·m-3)。对比两个站点可发现,在浓度值偏高的月份(11月至次年5月),新河街道站点的PM2.5浓度明显高于北塘街道站的(平均偏高32.3μg·m-3)。而浓度偏低月份(6月至9月),北塘街道站浓度较新河街道站的略偏低(平均偏低11.5μg·m-3)。这是由于夏季北塘街道站降水较多,对局地PM2.5颗粒物的清除更为彻底。秋末至初春季节,多以区域性污染为主,新河街道位置偏南,在南风和东风的盛行风下,污染物浓度率先激增,而当西北冷空气由北向南扩散时,污染物也更晚得到清除。可见大气污染物浓度变化与局地气象条件密切相关。
2.2污染物日变化特征
冬季浓度日变化曲线振幅比其他季节的更显著,夏季的最为平缓。冬季有明显“双峰双谷”。第一个高峰开始于08:00,峰值出现在10:00—11:00。第二个高峰开始于18:00前后,在21:00至23:00达到峰值,中心商务区站晚高峰时间晚,在23:00至次日01:00。冬季PM2.5浓度高峰值与早晚交通高峰有一定的对应关系,但时间上滞后约1~2h。PM2.5浓度谷值出现在08:00和14:00—16:00,冬季峰值和谷值之差最高可达106.6μg·m-3(大港水库站)。其他三个季节也同样可以观察到微弱的“双峰双谷”型日变化特征,但峰值浓度不高,日较差也不如冬季的明显,介于18.2μg·m-3至43.9μg·m-3之间。
PM10的日变化特征与PM2.5的相似,不同的是,冬季夜间各时次的平均浓度值均高于其他季节夜间对应时次的浓度值,而冬季白天各时次的浓度值与春、秋季节白天对应时次的浓度值大致相同,尤其是午后的浓度值。SO2在采暖期浓度较高,由冬季日变化曲线可以看到,在11:00至12:00和22:00至23:00存在两个峰值,05:00和18:00存在两个谷值,春季因为部分时间处在采暖期,所以也呈现出弱的波动,夏、秋季节全天处于较低浓度。NO2是汽车尾气排放的污染物,浓度峰值对应交通高峰期,在07:00至08:00和18:00至21:00存在两个波峰,浓度峰值并不像PM2.5的那样,滞后交通高峰期,晚高峰峰值高于早高峰的,秋冬季早高峰出现时间比春、夏季的略晚1h左右。CO浓度在中心商务区站冬季夜间有明显的积累,在
大港水库站点却未观察到这一现象,其他站点其他季节均未出现明显的日变化。考虑到CO是燃料燃烧不完全的产物,需调研中心商务区冬季夜间燃料使用情况。
3汽车尾气污染控制对策
3.1落实汽车尾气污染治理法规
随着中央政府对环保工作越来越重视,国家环保机构对于环保法律法规也在不断调整,不断修整其适应程度,不断调整惩罚和奖励的力度,为汽车尾气污染治理提供依据和基础。各地方政府需要在国家环保法律法规的基础上制定适用于当地的治理法律法规,适当加大执法力度,重视制度的落实,对于存在不良行为的企业、厂家进行严格的管理和处理,确保当地汽车尾气质量能够满足国家要求;对于有效整改、数据长期达标的企业,要进行物质、精神上的奖励,鼓励当地汽车相关企业健康发展。
3.2机内燃烧控制
EGR(废气再循环系统)在我国实施国三排放阶段的过程中占领了一席之地,然而这种发动机随着使用时间的累计逐渐暴露出了各种各样的问题,这就使得诸多专业研发机构开始对E
GR的排放能力产生了怀疑,因此,EGR发动机被大众扣上了“假国三”的帽子。除此之外,我国也发明了多种机内控制技术,然而无一例外,从整体发展上来看,机内控制技术虽然能够在一定程度上进行净化,然而只能尽量的降低有害气体的产生,却不能从根本上进行清除,因此并不完全适用于汽车尾气控制。汽车尾气的污染控制实际上可以划分为两方面,也就是机内控制以及机外净化。机内控制的意思是对发动机的制造以及工艺手段进行更改,病并过这种改变去尽量减少汽车有害气体的产生。
结语
不同季节各气象要素与污染天气的相关关系有很大不同,根据不同气象要素等级条件下污染天气发生概率的变化情况,得到主要气象影响因素,可作为区气象局日常天气监测、服务和局地污染天气预报的定量参考指标。
参考文献
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