汽车排气净化与噪声控制 系统的各个组分之间如何进行转移,可以深入了解物质循环对于生物生存和发展的重 要性。 研究物质循环发现,绿色植物是实现物质转移的基础,食物链是进一步完成物质 转移的必要条件,微生物是最后完成物质循环起决定作用的要素。事实上,自然界各 个物质通过生态系统的循环过程是异常复杂的。 122自然界的调节和净化功能 如何一个正常的生态系统,在一定时间内其组分之间保持着相对的平衡状态,生 物的种类和数量、能量流动和物质循环都保持着相对的稳定,这就是生态平衡。总之, 这种平衡不是永久的、绝对的,而是暂时的,相对的 调节和净化是自然界自发地维持生态系统动态平衡的两大功能。食物链的反馈机 理体现了自然界的调节功能。当自然界发生一定状态的变化时,食物链的反馈机理便 发挥作用,以恢复原来的动态平衡,这一点非常明显地体现在绿色植物、草食动物、 肉食动物之间互相影响、互相制约的关系上,其结果必然使它们之间保持着微妙的平 衡 自然界的调节功能还表现在生物通过新陈代谢与周围自然环境进行物质交换上。 这种交换正是一切生物在适应其周围环境变异得以生存和进化的重要条件。一切生物 都是地壳物质发展到一定阶段的产物,它们通过交换和地壳物质保持一种自然的平衡 关系,这是另一种生态系统的平衡。人类通过新陈代谢与周围环境进行物质交换的结 果,使体内各种化学元素的平均含量与地壳的平均含量相适应(据分析,人体血液中 60多种化学元素和岩石中这些元素含量的分布规律是一致的)。自然界在不断变化, 人类总是从内部调节自己的适应性,与地壳物质保持着平衡关系。 大自然的净化功能表现在各个生态系统对进入其中的化学物质均有一定的净化能 力。当毒物数量还较少时,生态系统能通过物理的、化学的和生物的净化作用,降低 其浓度或使其完全消除,因而不致造成危害。 扩散迁移是物理净化作用的重要表现。如气体污染物在大气中的扩散,水污染物 在水体中的扩散就是这方面的事例。大气的扩散净化功能是很明显的,气体污染物 旦进入大气,立刻被风所输送,同时由于大气湍流运动的交换作用,很快便扩散于大 第6页
汽车排气净化与噪声控制 气中。这种净化作用只是使有害排放物通过稀释扩散大大降低了浓度,从本质上并未 减少有害排放物质的数量,甚至反而是其扩散到更广的空间。 物理化学的净化作用是对自然净化功能最重要的表现形式。对于无机污染物而言, 是指污染物以简单离子、络离子和可溶性分子在环境中通过一些列为了化学作用(如 水解作用,氧化还原作用,沉淀溶解作用,络合、螯合和吸附作用等)所实现的低害 和无害转化;对有机污染物,除上述转化外,还包括污染物的化学分解、光化学分解 和生物分解等转化过程。 生净化是对自然所固有的一种功能,现在已被广泛地用来防治环境污染。目前, 人类已能成功地利用生物净化对水进行治理,氧化塘生物净化污水就是这方面的一个 实例,它主要利用藻菌共生系统净化原理对污水进行净化。因为在藻菌共生系统中, 细菌能将有机物氧化为二氧化碳、氨和水,藻类能利用太阳能和水中的二氧化碳、氨 合成藻体,并放出氧气供细菌分解有机物之用,污水就是通过这样的循环过程实现净 化的。 自然界的调节与净化功能是有限的,人和生物对环境变化的适应性的调节过程是 缓慢的,当环境物质突然急变而生物的适应性跟不上环境变化时,或者当有害排放物 的数量增加到生态系统净化能力不能忍受的极限时,生态平衡就会受到破坏,生态系 统的结构和机能也将因此造成破坏,从而使人类与生物的健康和生存受到威胁。环境 科学所谓的环境污染和破坏正是主要指这一点而言的。造成环境污染和破坏的问题有 二:其一,由自然界的某些变化或变异(如火山爆发、地震、台风以及水旱虫灾等自 然灾害)造成的环境问题,成为原生循环或第一循环问题;其二,由人类在改造自然 和征服自然斗争中由于对自然规律认识不足以及社会制度方面的原因而造成的环境问 题称为次生循环或第二循环问题。 123汽车及内燃机污染的主要表现 汽车及内燃机污染的主要表现形式是有害排放物质和噪声。前者是造成大气污染 的主要来源之一,后者是城市环境噪声的主要发生源。 第7页
汽车排气净化与噪声控制 汽车及内燃机污染的有害排放物包括燃料在气缸内燃烧后排出的父亲、曲轴箱窜 气、机油蒸发排气、燃料箱和化油器的燃油蒸发排放等。内燃杋的噪声包括燃烧噪声 机械噪声、进排气动力噪声以及由传动系统和其它使用因素构成的噪声等等。 此外,由于汽车及内燃机周期性地高速工作,其有关部分因承受动载荷而发出的 高次方谐波,会对邻近地区的无线电波产生一定的干扰,这是电磁污染。其影响比以 上两种污染要小得多。 13排放污染物的组成及其来源 13.1排放污染物组成 空气是多种气体的混合物,其组成可分为恒定的、可变的和不定的三部分。正常 空气是由20.95%氧、7809%氮、0.93%氩和微量成分如氖、氦、氪、氙等稀有气体所 组成,这是恒定的成分。可变的组分是指空气中的二氧化碳和水蒸汽,通常情况下二 氧化碳含量为002%,水蒸汽含量为4%以上,这部分组成在空气中的含量是随季节和 气象的变化以及人们的生活和生产活动而发生变化的。上述二部分组成构成清洁空气。 空气中不定部分主要来源有两个:一个是自然界火山爆发、地震、森林火灾、大风刮 起沙尘等自然现象形成的硫氧化物、氮氧化物、硫化氢、尘埃等;另一个是由于人类 活动如工业生产和汽车排出废气,人类取暖、生活而燃烧燃料以及垃圾废弃物的焚烧 等人为因素造成大气中增加有害气体。一般来说,前者是局部和暂时性污染,而后者 是空气中不定组分的最主要来源。这种主要是和能源利用有关的大气污染,由于人口 过分集中于城市,使得局部空气中的污染物浓度大大提高,而且不容易被稀释和扩散 到广大的地区环境中去,使局部地区的大气污染变得十分突出 13.2污染物的来源 污染物按其存在的形式可分为固体污染源和流动污染源。这种分法有利于分析和 研究污染物在大气中的运动和扩散现象。固定污染源指的是位置固定,如发电厂、钢 铁工业、石油化学工业、化肥和农药制造业等工业生产活动,人类食用和取暖等生活 第8页
汽车排气净化与噪声控制 性活动以及固体废弃物(工业废物、工业废物、城市垃圾、农业废物等)甪的焚烧和处理排 放出污染物。流动污染源主要是指位置可以移动,如汽车、铁路、飞机等交通工具在 移动过程中排放出大量废气,造成对环境污染。 要搞清楚各种污染物的排放分担率是一个重要而又十分复杂的问题。这要通过大 量细致的调査硏究与分析,全面确定各种污染源所排放的各种污染物的总量及其所占 的比例(分坦率),从而制订出治理的要求与对策。表1.1是美国1971年大气污染物来 源分类统计。可以看出,大气污染与能源利用、工业和交通运输事业的发展密切相关, 城市大气中一氧化碳的773%碳氢化物的553%、氮氧化物的50.9%、悬浮微粒的3.7 %来自汽车排放,说明一氧化碳、碳氢化物、氮氧化物的主要污染源是来自汽车。 197I年美国大气污染物的排放量与比例(量量以百万吨计) 表1-} 有表物质悬浮微粒 发生源 重量%重量 重量%重量%重量 燃料燃烧 6.524.126,380.710.246.41.01.00.31.14.321.3 工业生产 13.65045.115.60.20.91.41.45.621.035.917.2 交通运输 103.71.03.11.20.97.5m.314.755.310s4s.6 固体物质处理072.60.10.3020.93.83.81.03.85.82.8 5219.20.10.3020.9656.55.018.817.08. 总计 270100.032.6100.02.0100.0100.2}100.026.610.0|208.4t0.0 其它 化学制品 牵撕 挥发性白机化合物 氮氧化物 图131992年美国排放污染物分担率 第9页
汽车排气净化与噪声控制 80 50 30 ■采吸期 器非果暖期 全年 图141992年北京市汽车污染物分担率 14汽车排放污染物的危害 汽车排放污染物一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和微粒等有害气体,它们会对 人体健康造成危害,另外,汽车排出的二氧化碳虽对人体健康无害,但它会造成温室 效应,对大气环境有严重影响 141对人体健康的影响 (1)一氧化碳(CO CO是无色无臭的气体,它是一种室息性的有毒气体,出于CO和血液中有输氧能力 的血红素蛋白(Hb)的亲和力,比氧气和Hb的亲和力大200~300倍,因而CO能很快和Hb 结合形成碳氧血红蛋白(CO一Hb),使血液的输氧能力大大降低。使心脏、头脑等重要 器官严重缺氧,引头晕、恶心、头痛等症状,轻度时使中枢神经系统受损,慢性中毒 严重时会使心血管工作困难,直至死亡。为保护人类不受CO的毒害,将24h内吸收CO 的浓度限制在5×10以内。CO和Hb的结合是可逆的,如果吸入低浓度CO后置于新鲜 空气个或进入高压氧舱,已经与Hb结合的CO会被分离出来,通过呼吸系统排出体外。 不同浓度CO对人体健康的影响见表12。 第10页