汽车排气净化与噪声控制 不同浓度CO对人体健康的影响 表1-2 C浓度(10对人体姓睐的影响0)度(0对人体健康的影啊 5-10 对呼吸道患者有影响 2h接触,头痛,血液中C0-H=40% 人滑留h,视力及神经机能出现障褥, 血液中CO-h=5% 5002h接触剧烈心痛暇花、虚脱 人滞留8,出现气喘 30min即死亡 lh接触,中毒,血液中CO-H (2)碳氢化合物(HC) 碳氢化合物(也称烃)包括未燃和末完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧 化物,如苯、醛、酮、烯、多环芳香族碳氢化物等200多种复杂成分。饱和烃危害不 大,不饱和烃危害性很大。甲烷气体无毒性。当甲醛,丙烯醛等醛类气体浓度超过1×106 时,就会对眼、呼吸道和皮肤有强刺激作用,浓度超过25×10时,会引起头晕、呕心、 红白球减少、贫血,超过1000×10时会急性中毒。苯是无色气体,但有特殊气味。应 当引起特别注意的是带更多环的多环芳香烃,如苯丙芘及硝基烯,是强致癌物。烃类 成分还是引起光化学烟雾的重要物质 (3)氮氧化物(NO) 氮氧化物是燃烧过程形成的多种氮氧化物,如NO、NO2、N2O5、N2O5等,总称为 NO3。在内燃机中主要是NO,约占95%,其次为NO2,占5%。NO是无色无味气体 只有轻度刺激性,毒性不大,高浓度时会造成中枢神经有轻度障碍,NO可被氧化成NO NO2是一种棕红色强刺激性的有毒气体,其含量为0.1×10时即可嗅到,1×10~4×10就 感到恶臭,其对人体健康的影响见表1-3。NO2吸人人体后,和血液中血红素蛋白Hb 结合,使血液输氧能力下降,对心脏、肝、肾都会有影响NO2会使植物枯黄,但NO2较 易扩散,遇水易溶解: 3NO2十H2O=2HNO3+NO 故其累积浓度不会过高。NO2是地面附近大气中形成臭氧的主要因素 第11页
汽车排气净化与噪声控制 不同浓度的NO2对人体健康的影响表1-3 不同浓度的O3对人体健康的影响表1-4 NO2浓度(106)对人体健康的影响 O浓度(106)对人体健康的影响 闻到臭味 开始嗅到臭味 15~0 闻到强臭味 0,2 h就感到胸紧 I0min眼、鼻、呼吸道受到刺激 0.2~0.5 3-6h视力下降 lmin内人呼吸困难 3min感到胸痛、恶心 lh会引起气喘,2h就感头痛 在30~60min内因肺水肿而死亡 全身痛、麻卑引起肺气肿 250 很快死亡 30min即死亡 (4)光化学烟雾 HC和NO在强阳光照射下会生成臭氧(O3)和过氧酰基硝酸盐(PAN),即浅蓝包的光 化学烟雾,它是一种强刺激性有害气体的二次污染物。光化学烟雾中的O3)是强氧化剂, 能使植物变黑直至枯死,能使橡胶开裂,它有特别的臭味,其嗅觉阐值为002×10°, 1×10接触lh时会引起气喘、慢性中毒,50×10‘浓度30min就能使人致死,其对人体健 康的影响见表1-4。 (5)微粒 微粒(也称颗粒)对人体健康的危害和微粒的大小及其组成有关。微粒愈小,悬浮在 空气中的时间愈长,进人人体肺部后停滞在肺部及支气管中的比例愈大,危害愈大, 小于0.1m(微米10m,下同)的微粒能在空气中作随机运动,进入肺部并附在肺细胞的 组织中,有些还会被血液吸收0.1~0.5m微粒能深入肺部并粘附在肺叶表面的粘液中, 随后会被绒毛所清除,大于5m的微粒常在鼻处受阻,不能深人呼吸道。大于104m的 微粒可排山体外。微粒除对人体呼吸系统有害外,由于微粒存在孔隙而能粘附SO2, 未燃HC、NO2等有毒物质或苯丙芘等致癌物,因而对人体健康造成更大的危害。由于 柴油机的微粒直径大多小于0.3m,而且数量比汽油机高出30-60倍,成分更为复杂 因而柴油机排出的微粒危害更大 燃用有铅汽油的发动机排出的污染物中有铅化物微粒.它是汽油抗爆剂四乙基铅 的燃烧产物,铅化物微粒的直径一般小于0.2m,它会悬浮在空气中,而较大的颗粒 会散落到地面上。铅化物对人体健康有极大危害,细微粒通过肺部、消化器官、皮肤 等途径在人体内积沉,妨碍血液中红血球的生长,对骨骸、神经系统有损害。血液中 台铅量超过006mg/100mL时,将引起贫血、牙齿变黑、肝功能不正常等慢性中毒症状 第12页
汽车排气净化与噪声控制 提高心血管、肾炎的发病率,含铅量超过0.o8mg/100mL时,会出现四肢麻痹、腹痛直 至死亡等典型铅中毒症状。 铅化物对儿童的危害尤为严重,它会严重损害儿童的神经系统和智力的发育,据 上海市调查,当铅含量提高00lmg/100mL,儿童智力将下降7%。铅还会使催化转化 器中催化剂“中毒”失效,影响其使用寿命。我国已与2000年7月1日起全面禁止使 用有铅汽油。 1.4,2对全球环境的影响 次大战后发达国家由于工业化、城市化和现代化的高度发展。出现了类似伦敦 硫酸烟雾事件、洛杉矾光化学烟雾事件等典型大气污染现象,引起了人们对大气污染 的严重关注,发展到80年代,出现全球气候变暖、酸雨、臭氧层的破坏这三个全球性 环境问题,它日益威胁着人类的生存,使人类面临新的严峻挑战。 (1)温室效应 二氧化碳CO2在大气中比例只有万分之几,它不但对人体无害,而且对人类来说, 它几乎和氧气有同等重要作用,提高CO2浓度可增强植物的光合作用,但到今天,人们 已经发现大气中CO2含量增加太快,已经产生温室效应。使地球变暖,如图1.5所示。 瑞典科学家斯 阳光 热辐射 阳光 热辐射 万提阿累纽斯在 1986年曾发出警告, 温室效应气体 随着大气中气体增 没有温室 加将使地球温度变 效应气体 暖,他预言如果大气 中CO2含量增加 丛南区冰层 倍,地球表面温度将提高 图1.5温室效应图 4-6℃。他首次提出“温 850 1900 室效应”概念。温室气体 17501800 年 指的是大气中CO2、水蒸 图1.6CO2浓度年度变化情况 汽、CH4、N2O、氯氟烃 第13页
汽车排气净化与噪声控制 (CFCs)和O等气体。太阳射出的短波辐射透过大气层射人地面而使地表温度提高,与 此同时,地球表面又能放出长波辐射(红外线),它大部分被这些温室气体所吸收,有少 量会逸出到宇宙空间,吸收的热能大部分反射到地面,使地球表面能维持在25℃左右 的平均温度(若没有这部分辐射回来的热能,地球表面温度将为18℃左右),当这部分 温室气体数量不变化时,地球犹如有一个玻璃球罩在上空,维持在一个平衡温度上, 但当温窒气体数量增加时就打破了这个平衡,地球将变暖,这就是温室效应。图1.6 表示大气层中CO2的变化情况。在19世纪纪初,大气中CO2含量约为290×10,据美国 夏威夷的冒纳罗亚观测站测得1958年CO2浓度为315×106,到1988年增加到350×10°。 按目前增长速率,到2050年将达到工业革命前大气CO2含量的两倍,那时地球表面平 均温度将上升1.5~5.5℃,这将对降雨、风暴、植物生长等与人类活动密切相关的气象 现象产生明显影响,自然灾害将加重,而且会使冰川融化,海平面上升0.5~1.5m, 些沿海城市将被淹没,森林破坏,物种加速灭绝,严重威胁人类的生存和地球环境。 对温室效应的影响程度不仅和温室气体在大气中的浓度有关,而且和该温室气体 在大气中停留时间(寿命)有密切的关系。表1-5列出各种温室气体的浓度、寿命、分担 率和致暖势。致暖势是评定温空气体对气候影响的指标值,它是一个温室气体对气候 变的影响和CO2对气候变化影响的比值。由表可见,CO2分担率为55%,它是最重要的 温室气体。CH4的温室效应比CO2大32倍(致暖势为32),但它的寿命较短,在大气中 的滞留时间为11年。氟氯烃(氟里昂、CFCs。)是人工合成的化学品,广泛用作空调(包 括汽车空调)、发泡剂、溶剂,其中起温室气体作用的主要是CFC-11和CFC-12,在 大气中浓度较低,仅近年来增长极快,年递增5%左右,它们的致暖势高达14000和 17000,而且寿命长,若不加控制的话,发展下去会成为第二大的温室气体 各种温室气体的特征值 表15 温室气体浓度(10-6) 浓度增长率(%) 寿命(年) 分担率(%) 致暖势 0.5 50~200 55 32 C FC-l1(CFCh) 0.0002 l4000 17 CFC-12(c0c2)0.d032 据国际能源机构公布1995年全球的CO2总排放量为220亿t,其中美国占23.7%, 人均CO3排放量20人,均居榜首地位,中国占13.6%,为第二位,人均为2.5t人。我 第14页
汽车排气净化与噪声控制 国的能源构成中煤占75.5%,石油占16.7%,由此可见,煤的燃烧是造成CO2的主要因 素,但随着我国汽车保有量的増加,石油消耗量会有很大增长,因而要十分重视降低 汽车油耗,以减少流动源造成CO2的增加对温室效应的影响 (2)臭氧层破坏 地球的大气圈在靠近地面0~12km的高度是对流层,大气污染主要发生在这一层, CO2也在此层,对人类生活的影响最大,对流层中臭氧浓度不高,但浓度在增长,此层 的臭氧是污染物质,对植物与人体健康都有影响。位于对流层之上高度为12-55km是 气流平稳的平流层(同温层),在平流层中,特别是在20~35km范围内臭氧集中,构成臭 氧层,太阳辐射透过大气层射向地面时,臭氧层几乎全部吸收了太阳辐射中波长 300nm(103)以下的紫外线,它主要是一部分较高能量的UV-B(波长为290~320nm)和 全部高能量的VA-C(波长为40~290nm)的紫外线,保护了地球上的生命免遭短波辐射紫 外线的伤害,因而臭氧层构成了一层天然屏障,1984年英国科学家发现南极上空山现 臭氧空洞,其面积相当于美国国土,NASA测定北半球地区臭氧层减少1.7%~3。图1-6 是大气层内温度与臭氧分布变化图,经研究,认为臭氧层减少的主要原因是由于人类 过多使用氟氯烃CFCs类物质。CFCs由于其化学性能极其稳定,因而在对流层中不易分 解,寿命长,但到平流层后受到紫外线的强烈照射,使其中的卤素元素CI光解出来 形成活性很强的自由基[C,对O3有破坏作用,消耗了平流层中的O3。光解作用为: CFCl3+hv—)CFCl2+(C (1.2) 〉CIO+O 式中hv是太阳光能 除CFCs外,对臭氧层有破坏作用的气体还有溴(Br)化物、CH4、N2O等。 计算表明,臭氧每减少1%,辐射到地面上的强紫外线数量就会增加2%,则人体 皮肤癌发病率会增加2%,人体免疫功能会受损,白内障等眼病会增加。臭氧减少,会 使植物减产,使水中动植物遭破坏,而且会使光化学烟雾增加。臭氧层破坏问题已受 到国际社会的严重关注,1985年3月签订了保护臭氧层的维也纳公约,呼吁全球控制 CFCs的排放,1987年蒙得利尔协定书提出,1998年CFCs的生产量减少到1986年的 一半,到2000年最终停止生产CFCs,研究采用的代用品。 第15页