汽车排放污染及环境影响

（一）尾气排放污染物的成分

作为一种无以替代的现代交通工具，汽车同时也是一个流动的污染源。在大气污染中，一些有害成分主要来自汽车排放的尾气。城市空气污染物主要有：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）、光化学烟雾、铅化物和碳烟颗粒物（PM）等。汽车尾气是燃油在发动机气缸内燃烧做功后从排气管放出的废气。根据有关分析，汽车尾气中各种气体成分有1 000多种，其中对人体健康危害最大的有一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物等。这些有害物质不断造成人们的呼吸道疾病、生理机能障碍以及鼻黏膜组织病变，急性污染中毒甚至会导致心脏病恶化而猝死。同时，其中所含的多种致癌物质进入人体会产生持续刺激，可能引发癌症。

1.一氧化碳

一氧化碳（CO）是城市大气中数量最多的污染物（约占大气污染物总量的三分之一）。发达国家城市空气中的一氧化碳有90%是由汽车排放的。

对于内燃机发动机，一氧化碳（CO）是因为空气不足或其他原因造成不完全燃烧时产生的。一氧化碳是无色无味的气体，吸入人体后，易与血液中的血红蛋白结合，其亲和能力较氧大210倍，故很快形成碳氧血色素，使血液丧失输氧能力，致使人体缺氧，引起头痛、头晕、呕吐等中毒症状，严重时造成死亡。

2.氮氧化合物

城市中的氮氧化物（NOx）大部分来源于矿物燃料的燃烧过程，包括燃煤和燃油锅炉以及汽车内燃机的排放。汽车排放的氮氧化物所占的比例很高，美国为32%～55%，日本东京为36%。

氮氧化合物是被高温燃气氧化成的NO、NO2等氮氧化合物的总称，它在高温富氧状态下容易生成。氮氧化合物由于氧化程度的不同呈白色、黄色到暗褐色。氮氧化合物进入肺后，形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生很强的刺激作用，引起肺炎、肺水肿，吸入高浓度的氮氧化合物后甚至会引起中枢神经的瘫痪。

3.碳氢化合物

碳氢化合物（HC）的来源很大一部分来自汽车尾气中的未燃部分及汽油挥发排放，约占有害污染物的55%。近来研究表明，汽车排气中的高分子重芳香烃可使人致癌。

4.光化学烟雾

汽车尾气中的重要成分——氮氧化物（NOx）和碳氢化合物（HC）在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物——光化学烟雾，在这种复杂的光化学反应过程中，主要生成光化学氧化剂（主要是O3）及其他多种复杂的化合物，统称光化学烟雾。

光化学烟雾刺激人的眼、鼻、气管和肺等器官，使人发生眼红流泪、气喘咳嗽、头晕恶心等症状。

5.铅化物

作为抗爆剂的四乙基铅加入汽油中，目的是为了减少汽油爆燃的倾向。但含铅汽油燃烧后会生成铅化物，以颗粒状排入大气。铅对人体十分有害，当人体吸入含铅微粒的大气时，将阻碍血液中的红细胞的生长，使心、肺等处发生病变；侵入大脑时，引起头痛、神经麻痹等症状。另外，铅还会引起汽车催化反应器的催化剂中毒，使其失效。

6.碳烟等颗粒物

由于汽油、柴油燃烧不充分，排放出的尾气中含有大量直径等于或小于2.5μm的细微颗粒物。这些细微粒子很容易随着呼吸进入人体肺部，又被称为“入肺颗粒物”。其中，有30%～50%元素碳（碳黑）和有机碳，这些细粒子长期飘浮在空气中，使空气变得浑浊，对阳光有散射作用，使空气能见度下降。有机碳中大部分为挥发性有机化合物，在紫外线照射下，产生氧化反应，变成醛、酮类化合物，还会生成过氧乙酰硝酸酯和臭氧等氧化物，是形成光化学烟雾的主要条件。

（二）汽车排放污染物的危害

1.对个人健康的危害

二氧化硫、二氧化氮等气体和悬浮粒子可刺激呼吸系统、眼睛，做成不适；高浓度时可引发心脏病及呼吸系统疾病。一氧化碳与身体血红蛋白结合，形成不易分解的碳氧血红蛋白，影响血液运送氧气的能力，严重者会因心脏衰竭或窒息而致死。二氧化氮在阳光下与空气中的碳氢化合物产生化学作用，形成对流层臭氧和过氧乙酰硝酸酯（光化学烟雾的主要成分）。尤其是多环性芳香化合物可致癌。铅影响人的神经系统，令儿童智力发展迟缓。汽车废气对人类健康的影响可以通过下面的空气污染事件，让大家有个直观的了解。

洛杉矶是世界上第一个出现严重光化学污染事件的城市。洛杉矶盆地位于美国的西海岸，它既是一个有名的汽车城，也是有名的烟雾城。洛杉矶首次光化学烟雾发生在20世纪40年代，当时洛杉矶的800多万辆汽车是产生空气污染的最大元凶。洛杉矶的居民和游客饱尝这种烟雾之苦，它刺激眼睛，灼伤喉咙和肺部，引起胸闷，其影响对人体健康是长期的。有调查表明，洛杉矶长大的儿童肺功能因此下降了10%～15%。仅1950年—1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；1970年，约有75%以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的新型大气污染事件——光化学烟雾污染事件。汽车废气可影响男性生育。意大利那不勒斯大学的医学研究人员，对85名在高速公路收费站工作的男性进行了研究，发现他们的精子数量与同一地区其他中青年男性没有差别，但精子活力减弱，因而他们的生育能力也相应下降。在这项研究中，高速公路收费站的从业人员都接受过全面体检，83%的男性已婚，其中已婚的71人中有7人婚后没有生育后代。男性如果每天暴露在汽车废气环境中6小时，他们体内的雄性激素水平不会发生改变，但精子的活动能力却会下降，从而影响受精能力。约三分之一的女性不孕症是由于男方精子数量和质量异常造成的。男性精子数量，如果每毫升精液中少于2 000万精子，则生育力极差。精子活力减弱，形态异常也会影响男性的生育能力。

1971年，日本东京也发生较严重的光化学烟雾事件，使一些学生中毒昏迷。与此同时，日本的其他城市也发生了类似的事件。此后，日本的一些大城市连续不断出现光化学烟雾事件。日本环保部门对东京几个城市污染排放的主要污染物进行调查发现，汽车排放的CO、NOx、HC这三种污染物占总排放量的80%，可见，汽车排放的尾气是产生光化学烟雾的罪魁祸首。

1997年夏季，拥有80万辆汽车的智利首都圣地亚哥也发生光化学烟雾事件。由于光化学烟雾的作用，迫使政府对该市实行紧急状态：学校停课、工厂停工、影院歇业，孩子、孕妇和老人被劝告不要外出，使智利首都圣地亚哥处于“半瘫痪状态”。在北美、英国、澳大利亚和欧洲地区也先后出现这种烟雾。

墨西哥城有2 200万人口，3.5万家工厂和400万辆汽车。由于地处海拔2 250m的高原，墨西哥城空气中的氧气浓度只有海平面的1／4。这意味着燃料的燃烧效率非常低，加之当地的亚热带气候，墨西哥城光照充足，导致光化学反应强烈，臭氧浓度特别高。1992年11月墨西哥城西部臭氧浓度达到令人震惊的1 200μg／m3，在这些月份里，臭氧浓度几乎每天都超过世界卫生组织（WHO）的指导值，其中半数以上的日子超过WHO指导值的2倍。墨西哥城最严重的污染是以臭氧为标志的光化学污染。导致光化学反应产生臭氧的前提物包括挥发性有机物、氮氧化物及一氧化碳。有关资料表明，墨西哥城机动车排放的挥发性有机物占到整个排放量的60%，氮氧化物占到80%，一氧化碳占到95%。

泰国首都曼谷的空气污染问题主要是悬浮颗粒物，特别是可吸入颗粒物，以及一氧化碳和铅。这些空气污染问题主要发生在曼谷的交通主干道附近区域，其浓度足以对人体健康产生严重影响。世界卫生组织规定的年平均铅浓度范围是0.5～1.0μg／m3，曼谷的大气中铅浓度已达到2.0μg／m3以上，而铅的来源主要是机动车使用含铅汽油造成的。

研究表明，汽车废气增加心脏病患病率。据瑞典《每日新闻》报道，斯德哥尔摩省环境卫生部门公布的一项研究表明，汽车废气能增加罹患心脏病的概率。这一研究结果是在对斯德哥尔摩省所有空气污染源头进行跟踪，并对这些污染源头涉及的区域内所有居民区居民健康状况进行抽样调查后得出的。调查结果显示，一个最近30年内居住在交通繁忙地区的人，要比同一时期居住在交通较少区域的人患心脏病的概率高出50%。造成这一结果的原因可能有两个，一是长期的空气污染对肺的影响最后会危害体内心血管功能，二是空气污染对人体呼吸系统的影响会改变心跳频率，从而危害心脏功能。

2.对生态系统的破坏

烟尘等粒子覆盖植物的叶片，阻碍植物吸收阳光，因此降低光合作用的效率。二氧化硫、二氧化氮溶于空气中的水分，形成酸雨、酸雾、酸雪，或直接溶于水体（湖泊、溪涧），降低水土酸碱度，使植物和水中生物死亡。二氧化硫能直接杀死地衣。

雅典是一个人口超过400万的城市，一面临萨罗尼克海湾，三面环山，复杂的地理气候条件使得污染物在雅典盆地不易扩散。20世纪70年代末以来，雅典市区的汽车尾气排放量大大增加，在这里，地中海气候常出现逆温，阳光强烈，气温较高，再加上风速比较小，所以在大气中很容易出现高浓度的污染物，特别有利于臭氧和二氧化氮的形成。以1991年为例，空气质量超过健康标准对人体健康构成危害的天数高达180天，而且臭氧和二氧化氮浓度较高，又多出现于夏季高温时节，整个生态系统受到严重破坏。

3.对社会的影响

酸雨侵蚀金属及大理石建筑、雕像，毁坏户外文物、艺术品。给因空气污染而致病的人口造成医疗负担。光化学烟雾降低能见度，影响旅游业及对空中交通造成危险。酸雨降低土壤酸碱度，降低农产品收成。

由此可见，汽车尾气已经对人类生存和城市环境构成了严重威胁。(www.xing528.com)

（三）汽车排放公害控制措施

汽车尾气污染的防治可以从两方面入手：一是控制技术，主要是提高燃油的燃烧率，安装防污染处理设备和开发新型汽车；二是行政管理手段，严格汽车排放标准，采取报废更新，及时淘汰旧车。

1.加强汽车技术改进，减少尾气污染

（1）改变汽车的动力

治理汽车尾气污染的最根本和最终的途径是改变汽车的动力。

在使用新动力的汽车中，采用电动汽车或其他代用燃料汽车可使汽车不产生或只产生很少的污染气体。

目前，电动汽车是最被看好的零污染汽车。电动汽车是通过高能蓄电池中的直流电转换成交流电，驱动永久磁石式电机旋转，从而带动汽车行驶。由于它没有汽油发动机的燃烧、膨胀、排气等过程，所以电动汽车不像普通汽车那样排放含有铅、硫、氮的氧化物等有害气体，同时噪声比同等动力的普通汽车低得多。到目前为止，电动汽车遇到的最大困难，是无法获得高能而廉价的蓄电池。找到储能密度大、充电时间短、价格适宜的新型蓄电池，是电动汽车能否拥有更大的机动性并与汽油车一争高下的关键。

甲醇汽车是另一种新型环保汽车，它是以酒精类的甲醇作为燃料的汽车。甲醇汽车的最高时速、马力等性能与普通汽车差不多，但排出废气中的铅、氮的氧化物也减少一半，并且基本不冒黑烟。燃料用的甲醇来源很广，可以从天然气、劣质煤、油砂、木屑等凡是能产生一氧化碳和氢气的物质中提炼。研制和发展环保型汽车，可以减少对环境的污染，而且甲醇生产有工艺简单、设备少、运输方便等特点。

另外，汽车的代用燃料还可采用二甲醚、天然气等。

（2）改善现有的汽车动力装置和燃油质量。

尽量采用柴油机。单纯从污染的角度看，柴油车、汽油车都有污染，但在不采取任何措施的情况下，汽油车的污染更严重。这是因为在所有的污染物中，汽油车的一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、碳氢（CH）化合物排放量都比柴油车大，氮氧化物（NOx）则基本处于同一量级，只有碳烟颗粒柴油车比汽油车多。近20年来，随着中冷增压、缸内直喷、共轨等技术的应用，柴油机的技术水平已经有了飞跃式发展，排污技术也日渐成熟。

采用无铅汽油可减少汽油尾气中毒性物质的排放量。有铅汽油中的抗爆剂——四乙基铅，它具有很高的挥发性，甚至在0℃时就开始挥发，而挥发出的铅粉末，以蒸汽及烟的形式存在空气中。

改善燃烧室结构，对汽车发动机采用曲轴箱通风系统、废气再循环、蒸发排放控制系统等新设计，均可大大减少污染物的排放。

另外，在发动机调试时采取相应减少喷油提前角，改善喷油器的质量措施，也可减少汽车污染物的生成。

实际上，采用设计优良的发动机、采用新材料、提高燃油质量等虽然都能使汽车排气污染减少，但是不可能达到“零排放”。

（3）发动机机外尾气净化措施

目前，广泛采用一些先进的机外净化技术对汽车产生的废气进行净化以减少污染，此途径可以达到较好的效果。机外净化技术就是在汽车的排气系统中安装各种净化装置，采用物理的、化学的方法减少排气中的污染物。可分为催化器，热反应器和过滤收集器等两类。前者多用于汽油机汽车，后者多用于柴油机汽车。

2.提高汽车尾气排放标准

鉴于汽车尾气的危害，人们认识到需要对汽车尾气排放加以法规限制。

1960年，美国加利福尼亚成立了第一个防止大气污染的加州大气资源局（CARB），并于1966年率先实施了防止大气污染的法规。

1970年，美国议员马斯基提出了“大气净化法”（也称为“马斯基法”）。“马斯基法”要求从1975年起，强行控制减少汽车排放的有害物质。这一法规虽经美国通用等几大公司以技术上存在问题为理由提出延期，但终于在1976年6月正式生效。现在，“马斯基法”已被很多国家参照实施。

目前，国外执行的汽车排放标准主要有欧、美、日三大体系，其中以欧洲标准应用较广。

为遏制交通污染，欧盟1992年推行了“欧Ⅰ”汽车尾气排放标准，1996年实施了“欧Ⅱ”汽车尾气排放限值，2000年出台了“欧Ⅲ”标准，逐步加大了限制二氧化碳气体排放量的力度。2005年1月，欧盟启用“欧Ⅳ”汽车尾气排放标准，要求各成员国修改有关立法，以税收政策惩罚尾气超标的汽车。根据“欧IV”标准，柴油发动机汽车尾气排放的颗粒物每千米必须在25mg以内。标准还要求各成员国为柴油车增加特殊的过滤装置，减少颗粒物对空气的污染。欧盟最近出台的法令要求，每辆上路行驶的车辆必须装有“车载检测系统”，在排放超标时提醒驾驶者及时进厂维修，不必等到每年一度的检验。现在，欧盟已提出更为严格的“欧Ⅴ”标准，并于2009年执行。

自20世纪90年代以来，我国的汽车尾气治理提上日程，治理步伐不断提速。目前，我国已制订了环境质量标准、污染物排放标准、污染物控制标准等。1993年，我国颁布相当于欧洲20世纪70年代的汽车尾气排放标准；2000年1月1日该标准提高为欧洲90年代初的标准，即“欧I”标准，不达标的汽车不得生产销售。2000年9月，新修订的《大气污染防治法》有关控制汽车尾气排放的内容专门设了一章，从生产、销售、使用、进口等主要环节进行监督管理。2003年，北京和上海相继实施国家机动车第二阶段排放标准，该标准相当于“欧II”排放标准。我国从2008年起执行“欧Ⅲ”排放标准，2010年执行“欧Ⅳ”排放标准。

3.加强对在用车的管理可减少和消除汽车尾气对大气环境的污染

加强在用车的维护保养。在用车检查和维护制度（I／M制度）对于减少汽车污染非常重要。应通过制订严格合理的I／M制度、改进检测与维修设备、明确管理部门职权、加强人员技术培训等方面的工作，进一步完善我国的I／M制度，使其发挥出应有的功效。

另外，还需通过合理方式加速老旧车辆的淘汰。老旧汽车排放控制水平较低，随着车辆使用时间的延长，其排放性能还会进一步恶化。由于自然淘汰速度太慢，而强制淘汰又难以公平合理，因此，采取合理的措施加速老旧车辆的淘汰就显得尤为重要。今后，既要严格执行汽车报废标准，也要借鉴国际经验，通过经济等方面的手段引导大家淘汰老旧汽车。

西方发达国家，包括汽车保有量很大的美国、德国等，政府并没有制订强制汽车按使用年限或累计行驶里程淘汰的政策或规定。但这些国家的汽车更新速度是比较快的。它们的做法是，当车辆达不到政府规定的排放标准和安全标准要求时，不允许上路行驶。在下述一些情况下，车辆管理部门将汽车作为自动淘汰处理：一是车辆经过修理后，仍然达不到政府规定的强制标准；二是修理费用过高，车主自动放弃原有车辆；三是当超标车辆在规定的时限内没有再次进行检测（例如半年）等。

4.减少汽车使用量可减少汽车尾气的污染

鼓励发展公共交通，减少汽车使用量是控制汽车尾气污染的途径之一。因此，要大力发展包括公共汽车、地铁、城铁在内的公共交通，并且提高公交的运行速度，以减少汽车的使用量。

6－1 汽车的噪声