关于几种汽车燃料尾气成分的对比分析

关于几种汽车燃料尾气成分的对比分析

葛鹏

葛鹏武警杭州士官学校车辆维修系汽车维修教研室310023

摘要当前汽车尾气已经造成巨大的环境污染，严重影响到人类的生活，本文对几种汽车燃料尾气成分进行测试检验，并对其中几种有害成分进行系统的对比分析，并在此基础上得出结论：新配方汽油在降低污染、抗爆性方面具有较大的优越性，用其替代普通汽油是势在必行的。

关键词汽车尾气燃料新配方汽油抗爆性

0．前言

20世纪90年代以来，我国汽车产业出现了迅速增长的局面，汽车已经成为日常生活中必不可少的一部分，汽车工业的迅速发展不可避免地带来了环境污染问题，特别是近年来，随着汽车拥有量的增加，尾气污染问题日益突出，汽车污染物排放比国际水平高10倍，如何避免或是降低汽车尾气产生的环境污染，已经社会关注的热点问题。汽车尾气主要是指汽车燃料燃烧后产生的废气，其中主要的有害气体包括：一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、炭烟(PM)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(S02)等。针对上述汽车尾气所带来的环境污染问题，世界各国通过制定严格的排放标准，为了达到新的排放标准要求，炼油工业对汽油配方进行研究，产生了所谓新配方汽油（RFG）。美国率先于1990年针对新修订的在1997年前分阶段实施的清洁空气法规(CAA)而提出了新配方汽油(RFG)指标(见表1)，我国在这方面的研究起步较晚，可是随着汽车工业的迅速发展而导致城市大气污染状况日益恶化，其中部分城市主干道空气中的NOx和CO浓度已严重超过了国家规定的环境空气质量标准，汽车尾气污染已成为当今城市道路大气污染的主要污染源，如此恶劣的环境问题迫使我们开展新配方汽油方面的研究工作。目前我国的新配方汽油主要通过向普通汽油内添加20％的乙醇，至于这种新配方汽油是否能降低汽车尾气污染，或是在汽车尾气排放方面具有某些优越性，还需要进行实验测定，本文就是通过测定使用普通汽油、新配方汽油等几种燃料时的汽车尾气成分，通过比较几种有害成分的多少，总结出新配方汽油在控制尾气污染方面的优越性。

1．汽车尾气中主要的有害物质[4][8]

1.1一氧化碳(CO)

CO是燃料燃烧不充分时的产物。燃烧过程中，氧气不足，火焰温度不够高，二氧化碳与碳氢化合物的混合气体在高温下停留的时间长，以及燃烧室有湍流发生等等，都能导致燃烧不完全而产生一氧化碳。一氧化碳对人体有害，它能与血红素作用生成碳氧血红素。实验证明，血红素与一氧化碳的结合能力比与氧的结合能力大200一300倍。因此，CO使血液携带氧的能力降低而引起缺氧，导致头疼、晕眩等，同时还使心脏过度疲劳，致使心血管工作困难，最终死亡。CO的容许限度规定为8h内100ppm。如1h内吸入500ppm的CO，就会出现中毒症状，并危害中枢神经系统，造成感觉、反应、理解、记忆等机能障碍，严重时引起神经麻痹。如1h内吸入1000ppm的CO，就会发生死亡。

1.2碳氢化合物(HC)

HC是由气缸壁淬冷、燃油蒸发及不完全燃烧所致，内含200多种物质，有致癌特性，单独的HC只有在浓度相当高的情况下才会对人体产生影响，一般情况下作用不大，但它却是产生光化学烟雾的重要成分。

1.3氮氧化合物(NOx)

NOX是发动机大负荷工作时大量产生的一种褐色有臭味的废气。发动机废气刚一排出时，气内存在的NO毒性较小，但NO很快氧化成毒性较大的NO2等其他氮氧化合物。这些氮氧化合物，统称为NOX。NOX进入肺泡后能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生剧烈的刺激作用。亚硝酸盐则能与人体内的血红蛋白结合，形成变性血红蛋白，可在一定程度上导致组织缺氧。3.5ppm的NO2作用1h即可对人产生有害影响，而0.5ppm的NO2作用1h可对自然界中的某些敏感植物产生毒害作用。

NOX与HC受阳光中紫外线照射后发生化学反应，形成光化学烟雾。当光化学烟雾中的光化学氧化剂超过一定浓度时，具有明显的刺激性，它能刺激眼结膜，引起流泪并导致红眼症，同时对鼻、咽、喉、器官积肥不均有刺激作用，能引起急性喘息症。光化学烟雾还具有损害植物、降低大气能见度、损坏橡胶制品等危害。

1.4炭烟(PM)

炭烟是燃料燃烧不完全的产物，其内含有大量的黑色炭颗粒。炭烟能影响道路上的能见度，并因含有少量的带有特殊臭味的乙醛，往往引起人们恶心和头晕，干扰人体神经细胞正常工作，尤其是对儿童早期智力发育有严重影响

1.5二氧化碳(CO2)

CO2是燃料燃烧后的主要产物，也是尾气的主要成分。全世界每年排放CO2约3×1010t，汽车排放量占其中的7%，众所周知CO2是造成地球温室效应的主要因素。

1.6二氧化硫(S02)

SO2是汽油燃烧后的产物，对人体呼吸系统有较大危害，可导致急、慢性气管炎、哮喘等疾病，除此之外，SO2还会产生酸性物质，不但可以导致酸雨，还会腐蚀金属，造成安全隐患。

表1美国新配方汽油主要指标

Table1ReformulatedgasolinemajorindicatorinU.S.A.

2．实验方法

实验用车来自武警杭州士官学校汽车维修教研室，其中主要型号：解放CA1092、东风EQ1118G、三菱帕杰罗、桑塔纳3000；测定主要仪器：BD1-9000型便携式红外线汽车排气分析器，尾气采集部分结构如图1，检测方法根据中华人民共和国国家标准GB14761.5—1993《汽油车怠速污染物排放标准》，GB14761.6—1993《柴油车自由加速烟度排放标准》制定。

图1尾气采集部分结构图

Fig1Thestructuraldrawingofcollectingpart

2．1车辆准备

1．排气系统不得有泄漏。

2．应保证取样探头插入排气关的深度不小于300mm，否则排气管应加接管，但应保证接口不漏气。

3．发动机应达到规定的热状态。

4．按汽车制造厂使用说明书规定的调整法，调至规定的怠速和点火正时。

2．2检测方法

1．发动机由怠速加速到中等转速，维持5s以上，在降至怠速状态。

2．把指示仪表的读数转换开关打到最高量程档位。

3．将取样探头插入汽车排气管中，深度不小于300mm。

4．一边观看指示仪表，一边用读数转换开关选择适于废气浓度的量程档位，待指针稳定后，读数取最大值。若为多排气管时，则取各管测量值的算术平均值。

5．检测工作结束后，把取样探头从排气管里取出来，让它吸入新鲜空气工作5分钟，待仪器指针回到零点后再关掉电源。

3．实验结果

通过上文实验，得出汽油、新配方汽油、柴油、甲醇等8种燃料尾气中的8个方面的环境指标，由于目前汽油的使用量最大，所以把汽油尾气中得环境指标作为基准，实验结果见表2。需要指出的是在表2中的8个环境指标中，除CO2为非有毒物质，其余7种都是有毒污染物，考虑到CO2会产生温室效应，故在此特别列出。汽油、柴油和新配方汽油中的这7种有毒物的排放数据可以通过实验测出，而其他燃料可查数据较少，故表中所列数据是根据有关数据经科学推测和引用相关文献得出[8]。除此之外，本文通过对实验数据进行初步整理得出芳烃含量对尾气氮氧化合物的影响，具体见图2。

表2汽油及其他汽车燃料尾气成分的比较

Table2Comparisonofseveralkindofautomobileexhaustcomposition

图2芳烃含量对尾气氮氧化合物的影响

Fig2TheinfluenceofareneonNOx

4．对比分析

由表2可知，新配方汽油中的CO、苯等7个有毒性的环境指标含量均低于现有汽油，其中新配方汽油尾气中苯得含量低是因为新配方汽油在生产中就注意控制其芳烃含量，所以其苯排放较低，由图2可知芳烃含量的减少还有降低尾气中氮氧化合物含量的效果。通过分析表1和表2，可以总结出新配方汽油在以下几个方面的优点：

4.1雷德蒸气压

雷德蒸气压反映了液体蒸发和汽化的能力，雷德蒸气压越高液体越容易汽化。由表1可知：新配方汽油规格要求1995年后雷德蒸气压分别不大于49.6kPa(夏)和55.8kPa(冬)，这个条件就保证了汽油容易汽化，而决定汽油雷德蒸气压(RVP)高低的因素是轻烃含量，而轻烃挥发会带来环境污染。所以新配方汽油通过限制雷德蒸气压，减少了C5以下烃类在汽油中的含量，从而减少轻烃挥发所带来的环境污染。

4.2苯和芳烃含量

由表1知新配方汽油中苯的含量不得超过1.0％，芳烃的含量必须小于25％，通过上面对各种污染物的分析可知苯的挥发性很大，在蒸发排放物中含量很高，在汽车排气中是数量最大的有机毒物，且是致癌物质，因此必须除去。而汽油中芳烃含量对汽车排放的NOx、未燃烧烃类和CO含量有很大影响，由图2可知降低汽油中的芳烃含量，可以减少氮氧化合物的排放，从而减少汽车尾气的相对排放量，这一点通过表2中的数据可以证明：以普通汽油排气中氮氧化合物浓度为基准，新配方汽油排气中的含量偏低。

4.3汽油中的氧含量

在新配方汽油中通过向普通汽油中掺入一定比例的含氧化合物使氧含量提高，含氧化合物(主要是醇类和醚类，在我国以乙醇为主)可以提供低挥发性氧，使燃烧进行的比较充分，消除燃料不完全燃烧而产生的CO及来不及燃烧而排出的烃类(CH)。实验表明：排出CO数量随汽油中氧含量的增加而下降；而当氧含量达到2%时，排出未燃烧烃类的减少量达最大值，而CO排放减少量则还继续随氧含量的增加而增加。因此，CO污染不严重的地区，氧含量达2%即可；而CO污染严重地区，则需大于2%。

4.4硫含量

新配方汽油的硫含量规定小于40。硫通过降低催化转化剂暂活性，从而间接地造成排气净化装置效果下降，排出尾气中有害物质增多。同时，降低硫含量可减少由硫化物燃烧生成的硫氧化物对空气的污染，由于在汽车尾气排放中会有水蒸气的存在，当尾气中的硫化物遇到水会反应生产酸性物质腐蚀汽车，易造成安全隐患。

4.5烯烃含量

烯烃具有良好的光化学反应活性，降低烯烃含量，尤其是易挥发的低分子量烯烃有助于减少臭氧的生成，减少烯烃还可使汽车排气中的NOx含量下降。

4.6提高了汽油辛烷值

辛烷值是用于衡量汽油抗爆性的一个重要指标，它表示燃料燃烧状态的好坏。汽车辛烷值高，在较高的压缩比下也不会发生爆震，从而使燃料充分燃烧，减少废气中CO及未燃烧的碳氢化合物的量，提高发动机效率，降低汽油消耗。

5．结束语

全球气候变暖、臭氧层破坏、大气污染和酸雨蔓延、森林面积锐减、土地荒漠化等一连串令人触目惊心的数字，都表明了人类活动对环境造成的危害。迫切要求在各行各业中进行环境保护，汽车尾气作为一个大的污染源（特别是在人口密集的城市中），已经严重影响到人类正常的生活，所以必须要找到一个途径降低汽车尾气污染，而新配方汽油从改善汽车燃料品质的角度出发，在降低尾气排放中有害物质含量方面效果明显，除此之外在抗爆性方面也具有优良的性质，所以提倡用新配方汽油代替普通汽油，这样势必会降低汽车工业对环境的危害，即方便的人类生活又保护了环境。

参考文献

【1】李重芬,徐元康.关于中国汽车生产与消费的现状分析[J].商业研究20020197－101

【2】郭兴梅,李哲.我国机动车尾气的污染状况分析[J].太原理工大学学报200233(1):74－76

【3】范秀英,张微,韩圣慧.我国汽车尾气污染及其控制对策[J].环境科学，1999,20(5):102-108

【4】沉晓悦,国冬梅.我国汽车尾气排放与控制[J]环境科学动态,1998(4):4-8

【5】国家统计局编中国统计年鉴(1994-1997)[M]北京:中国统计出版社,1994:472-473,526-527

【6】张建荣,刘顺涛,蒋福康.新国标烯烃限值的无铅汽油对汽车耐久性能的影响[J].石油炼制与化工,2002,33(10):31-35

【7】李允平.影响汽车燃料经济性试验结果的因素[J].山东工程学院学报,1997,11(1):27-32

【8】杨晓冬.汽车燃料尾气成分及其危害[J].石油商技,2001,19(1):43-44