汽车废气的检测
随着汽车工业的发展,汽车的数量越来越多,它对人们的健康、社会和环境的危害越来越大。汽车的危害主要包括三个方面:排放对大气的污染;噪声对环境的危害;电气设备对无线电广播及电视电波的干扰。由于汽车的排放危害最大,排气净化问题已成为当今汽车工业发展中起决定性作用因素之一,因此对排放的控制越来越受到人们的重视。用废气分析仪和烟度计测定排气污染物的浓度,目的是控制排气污染物的扩散,使其限定在被允许的范围内,以达到保护生态环境的目的。
一、汽车废气污染物的主要成分及其危害
汽车排放的污染物主要有:(1)从排气管排出的废气,主要成分是:一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)以及铅化物、微粒物(由碳烟、铅氧化物等重金属氧化物和烟灰等组成)和硫化物等;(2)从曲轴箱窜气,其主要成分是HC,还有少量的CO、NOx等;(3)从油箱、化油器浮子室以及油管接头等处蒸发的汽油蒸气,成分是HC。此外,还有含氯氟烃(CFC'S)等各种有害成分,直接或间接危害人类的健康。
1.一氧化碳(CO)
CO是一种无色、无刺激的气体。它能和血液中的血红蛋白结合成为一氧化碳血红蛋白,阻止氧的输送。当其浓度在人体血液中超过60%时,即可因窒息而导致死亡。
一氧化碳是汽油烃类成分燃烧的中间产物。其燃烧过程如下:
根据反应式可知,如空气量充足时,理论上燃料燃烧后不会存在CO。但当空气量不足,即混合气空燃比小于14.7:1时,必然会有部分燃料不能完全燃烧而生成CO,特别是发动机在怠速时,燃烧的混合气偏浓,此时发动机工作循环中的气体压力与温度不高,混合气的燃烧速度减慢,就会引起不完全燃烧,使CO的浓度增加。发动机在加速和大负荷范围工作、或点火时刻过分推迟时也会使尾气中CO的浓度增高。
2.碳氢化合物(HC)
碳氢化合物总称为烃类,是发动机未燃尽的燃料或分解产生的气体。汽车排放污染物中的HC20%~25%来自曲轴箱窜气,20%来自化油器与燃油箱的蒸发;其他55%由排气管排出。当排出的HC浓度达到500~600ppm时会影响人体。它与二氧化氮的混合物在强烈日照下,可在大气中产生臭氧等过氧化物,对人的眼、鼻和咽喉粘膜有较强的刺激作用,并伴随有难闻的臭味,可引起结膜炎、鼻炎、支气管炎等症状,严重时可致癌。
3.氮氧化物(NOx)
氮氧化物主要指一氧化氮(No)和二氧化氮(NO2),它是由排气管排出的。试验证明,供给略稀的混合气(空燃比≥15.5)会增大NOx的排放量。汽油机排出的氮氧化物中,NO占99%,而柴油机排出的氮氧化物中NO2比例稍大。高浓度的NO能引起神经中枢的障碍,并且容易氧化成剧毒的NO2。NO2有特殊的刺激性臭味,严重时会引起肺气肿。
4.浮游微粒
汽油机废气中主要微粒为:铅化物、硫酸盐、低分子物质;柴油机废气中主要微粒为石墨形的含碳物质(碳烟)、高分子量有机物(润滑油的氧化和裂解产物)。柴油机废气中的微粒量比汽油机多30~60倍,成分比较复杂。特别是碳烟,主要由直径为0.1~10μm的多孔性碳粒构成,它除了会被人体吸入肺部沉淀下来外,还往往粘附有S02及致癌物质,严重危害人体健康。
5.光化学烟雾
光化学烟雾是指汽车内燃机排气中的NOx和HC排人大气后,在紫外线作用下进行光化学反应,由光化学过氧化物形成的黄色烟雾。其主要成分是O3,是一种极强的氧化剂,当其浓度达到50ppm时,会使人在1小时内死亡。
6.硫氧化物
汽车内燃机尾气中硫氧化物的主要成分为二氧化硫(SO2)。当汽车使用催化净化装置时,就算很少量的SO2也会逐渐在催化剂表面堆积,造成所谓催化剂中毒,不但危害催化剂的使用寿命,还危害人体健康,而且SO2还是造成酸雨的主要物质。
7.二氧化碳
世界工业化进程引起的能源大量消耗,导致大气中CO2的剧增,其中约30%来自汽车排气。CO2为无色无毒气体,对人体无直接危害,但大气中CO2的大幅度增加,因其对红外热幅射的吸收而形成的温室效应,会使全球气温上升、南北极冰层溶化、海平面上升、大陆腹地沙漠趋势加剧,使人类和动植物赖以生存的生态环境遭到破坏。因此,近年来CO2的控制也已上升为汽车排放研究的重要课题。