汽车废气是指汽车在行驶过程中排出的废气。随着交通运输事业的发展,汽车废气对城市空气污染越来越严重,有些汽车多的城市,如美国的一些大城市大气污染物约有60%来自汽车废气,日本、瑞典等汽车多的国家所占的比率也很大,汽车废气已成这些城市大气污染的主要来源。在汽车废气中已分离出80多种有害物质,其中以一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、铅尘和苯并(a)芘等的浓度较高。由于汽车废气污染距人的呼吸带近,所以对人体健康危害较大。
污染来源 汽车废气主要来自汽油燃烧。燃烧的废气通过汽车的排气管(排出物约占65%)、曲轴箱(排出物约占20%)及油箱(排出物约占6%)和汽化器(排出物约占9%)等处排出。
汽车废气的排放量及组成常有较大的差异,这主要取决于发动机的种类及汽车的行驶状况等。汽车发动机有汽油发动机与柴油发动机,发动机燃油不同其废气的成分与浓度也不同。例如,柴油发动机废气中,一氧化碳和碳氢化合物的浓度,都远较汽油发动机废气为低;而氮氧化合物的浓度,则几乎相同;但柴油发动机却产生大量的黑烟与臭气。汽车行驶时排出的碳氢化合物废气在减速时最多,一氧化碳的排放量在空档或减速时,较加速或定速行驶时为高,而氮氧化合物则相反。
城市街道大气中汽车废气排出物的浓度,常随交通量、车速和气象条件等的变化而不同。CO的浓度一般多在15~25ppm左右,其总量可占整个城市大气CO污染的90%以上。在比较清洁的空气中,CO浓度低,据加拿大、瑞士和美国的测定,平均为0.11ppm。
在街道或公路上,NO的日平均含量,一般为0.008~0.06ppm; NO2的日平均含量为0.023~0.045ppm。其总量约占城市大气氮氧化合物的40%左右。大气中NO和NO2的自然本底值通常比城市大气中的浓度低1~2个数量级。
在交通频繁的街道上,空气中碳氢化合物的含量,一般为数个ppm范围,其总量约占全城大气碳氢化合物污染的60%。碳氢化合物中的苯并(a)芘,其浓度约为0.1~60μg/100m3,在郊区空气中约为0.01~2μg/100m3。
城市大气中的铅90%以上来自汽车废气,这是因为汽油中含有一种“抗爆剂”——四乙基铅的缘故。城市大气中的铅浓度通常为1~10μg/m3,郊区往往低于1μg/m3。汽车废气中的铅,还可污染道路旁的土壤与植物,其含量与距运输线的远近有着明显的负相关关系。
汽车废气中的污染物,可在阳光紫外线照射下发生光化学反应,形成臭氧、过氧乙酰基硝酸酯、甲醛和丙烯醛等氧化剂,致使大气继发光化学烟雾的污染(见“光化学烟雾污染”条)。
危害和机理 现在还没有足够的资料说明汽车废气中各种有害成分对人类健康危害的综合作用,目前多是借助个别成分的毒作用来评价汽车废气的危害。
(1) 一氧化碳: 它主要是通过与红细胞的血红蛋白(Hb)结合形成碳氧血红蛋白(COHb),使血流丧失送氧的功能。高浓度长时间的接触,可导致死亡;低浓度短时期的接触,也可引起诸如倦睡、疲劳、虚弱和心脏功能的变化等(见“一氧化碳污染”条)。
(2)氮氧化物: 二氧化氮毒性比一氧化氮高四倍,大气中存在的一氧化氮可形成二氧化氮。用二氧化氮作动物试验,连续低浓度(0.32ppm)接触,可引起支气管周围炎、支气管炎等的形态学变化。浓度大于0.8ppm短或长时间接触时,还可引起肺功能变化。同样,人体长期接触低浓度(0.02~0.19ppm)二氧化氮,可损害肺功能,同时使呼吸道患病率增加。此外,有些资料证明二氧化氮对试验动物其它系统也有影响(见“氮氧化物污染”条)。
(3)碳氢化合物: 某些多环芳烃有致癌性(见“多环芳烃污染”条),对皮肤和粘膜有刺激作用。此外,它与氮氧化物在日光紫外线作用下形成刺激性化合物,可使居民发生眼睛红肿、咽喉疼痛,并能促使哮喘病人发作和导致慢性呼吸系疾病的恶化(见“光化学烟雾污染”条)等。
(4)铅尘: 由汽车废气污染使居民发生慢性铅中毒的事例,见于1969年的日本东京牛柳町, 当地是汽车通过最频繁的一个交叉路口,由于车辆排放大量含铅废气,致使居民的造血器官和肾脏等受到损害(见“铅污染”条)。
防治措施 为了减少汽车废气排放和防止汽车废气及光化学烟雾污染城市大气,应采取以下一些措施: ①改革汽车燃料,采用液化天然气、氢气、液化煤气与柴油的混合燃料或用无铅汽油来代替有铅汽油。②改进汽车内燃机构造,发展转子发动机,安装漏气回流管、补燃器和废气净化器来减少废气排放。③研究无害汽车,如电子汽车、电动汽车和蒸汽汽车等以及发展高效城市交通系统减少市内汽车。④合理进行城市规划,加强绿化,制订汽车废气排放标准。
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