柴油車尾氣污染物特征及其危害

顧中月　黃寶琪　郝　芮

柴油車尾氣污染物特征及其危害

顧中月黃寶琪郝芮

（沈陽(yáng)師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院遼寧沈陽(yáng)110034）

柴油車尾氣排放對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了一定影響，為了了解殘余物中的污染物質(zhì)，應(yīng)開展實(shí)驗(yàn)研究對(duì)尾氣中的有機(jī)污染物進(jìn)行分析。文章對(duì)柴油車尾氣實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了介紹，包括實(shí)驗(yàn)樣品和方法，分析了污染物特征和情況，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出相應(yīng)的結(jié)論，通過研究為尾氣處理提供更多的參考依據(jù)，緩解環(huán)境污染的問題。

柴油車尾氣；有機(jī)污染；危害

在經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展下，城市中機(jī)動(dòng)車數(shù)量逐漸增多，在機(jī)動(dòng)車運(yùn)行中，產(chǎn)生的車尾氣對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響，由于柴油尾氣中含有大量的化學(xué)物質(zhì)，對(duì)空氣造成了污染。我國(guó)對(duì)機(jī)動(dòng)車的排放污染制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，其中包括碳?xì)浠衔锏然瘜W(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)對(duì)自然發(fā)展帶來(lái)了阻礙，為了進(jìn)一步分析其危害，應(yīng)對(duì)尾氣殘余物進(jìn)行研究，了解其中的有機(jī)物質(zhì)。

1 尾氣污染物實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)樣品

在實(shí)驗(yàn)中對(duì)象為某汽車生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)的小型面包車，這種車型使用柴油燃料，在冬季和夏季使用的分別為不同的柴油，車輛使用時(shí)間為三年。在研究前對(duì)尾氣排氣管中的污垢進(jìn)行了取樣處理，位置在距排氣管外80 mm左右的內(nèi)壁處，利用工具將管壁的物質(zhì)刮下，并且將其放在棕色磨口玻璃瓶中，便于之后使用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

檢測(cè)樣品的時(shí)候，使用的實(shí)驗(yàn)儀器為GeofinaHydrocarbonMe-ter(GHM)烴分析儀，其中包括熱解爐、控溫儀、檢測(cè)設(shè)備以及數(shù)據(jù)處理設(shè)備等。檢測(cè)設(shè)備屬于氫火焰離子檢測(cè)設(shè)備，共三個(gè)出口的壓力為0.26 MPa，壓縮機(jī)壓力為0.6 MPa，氦氣出口壓力為0.4 MPa，檢測(cè)儀器各部分的溫度為設(shè)定為300 ℃，在熱蒸發(fā)過程中溫度為100 ℃，以一定的速度進(jìn)行升溫，維持2 min。在蒸發(fā)的時(shí)候，應(yīng)保證有機(jī)化合物在不出現(xiàn)裂解的條件下對(duì)產(chǎn)生的有機(jī)物進(jìn)行檢測(cè)。熱蒸發(fā)產(chǎn)生的產(chǎn)物分別進(jìn)入到兩個(gè)氫火焰離子化檢測(cè)器之中進(jìn)行檢測(cè)，控制分流比為30∶1，之后對(duì)其進(jìn)行升溫，升溫至300 ℃后維持20 min。

2 污染物特征研究

2.1 污染物定量分析

借助GHM分析儀器，對(duì)柴油車尾排氣管中大參與物進(jìn)行有機(jī)污染物的定量分析，為了讓獲得的結(jié)果具備更強(qiáng)的說服力、參考性，同時(shí)保證不同種類的污染物定量特征更為及精確，實(shí)驗(yàn)人員分別在＜100 ℃、100～300 ℃、300～550 ℃三個(gè)溫度段進(jìn)行了殘余物含有的可吸附物質(zhì)、游離狀態(tài)物質(zhì)與可裂解物質(zhì)的數(shù)量檢測(cè)，從最終獲取到的結(jié)果上可以了解到的是，在柴油車排氣管參與物質(zhì)中，低分子量吸附污染物每1 g殘余物中含有1.50 mg，在總有機(jī)物中占比大約為1 %；游離狀態(tài)存在于樣品中的游離物為21.55 mg，每1 g樣品。在尾氣殘余有機(jī)污染物的總量中占據(jù)的比例為16 %；高沸點(diǎn)裂解物在殘余物中占據(jù)的量為106.04 mg，每1 g殘余物。同時(shí)，在有機(jī)物的總量中，占據(jù)的比例為82 %。從以上三部分污染物之和為129.09 mg，每1 g有機(jī)污染物。從這三種污染物的種類與占據(jù)量上看，可以總結(jié)到的結(jié)論是柴油尾氣中的“黑炭”中，并不全是無(wú)機(jī)碳這一種物質(zhì)，還有一部分，大約13 %的有機(jī)污染物。而這些有機(jī)污染物才是造成柴油車尾氣對(duì)環(huán)境造成污染的罪魁禍?zhǔn)祝枰玫綄I(yè)環(huán)境治理人員的重視。同時(shí)，配合最為適宜的治理方法進(jìn)行處理，降小對(duì)環(huán)境造成的污染。需要注意的一點(diǎn)是，大多數(shù)重質(zhì)大分子有機(jī)化合物都屬于脂溶性污染物，同時(shí)具備一定的毒性，不僅會(huì)對(duì)自然環(huán)境與植物、人類健康帶來(lái)威脅，還會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期滯留在空氣、水源、土壤中導(dǎo)致污染的范圍不斷擴(kuò)大。因此，環(huán)境部門必須對(duì)其治理工作進(jìn)行重視，不僅要對(duì)無(wú)機(jī)污染物對(duì)應(yīng)更為科學(xué)的治理方法，還有對(duì)柴油車殘余有機(jī)物的數(shù)量與種類進(jìn)行更為深入的研究，保證實(shí)驗(yàn)獲得更多的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而保證隨著時(shí)間的推移與技術(shù)的升級(jí)，讓環(huán)境治理工作的獲得更多成果。

2.2 污染物定性分析

研究中在柴油尾氣中檢測(cè)出了芳香烴類化合物，例如烯烴和烷烴等物質(zhì)，包括甲苯、乙苯等。尾氣排放物質(zhì)中，這類化合物的含量比較高，之后是烯烴類、烷烴類化合物。結(jié)合研究情況分析，柴油尾氣之中游離物質(zhì)餾分產(chǎn)生物質(zhì)中，污染物< C14 化合物分子來(lái)源于汽油或者煤油，這種物質(zhì)與C14～C18 柴油餾分含量基本一致，占據(jù)污染物總數(shù)的53 %，剩余的污染物質(zhì)為重質(zhì)高分子有機(jī)污染物，根據(jù)油品的餾分對(duì)其進(jìn)行分類，這部分屬于潤(rùn)滑油餾分。通過研究結(jié)果表明了柴油燃料在燃燒的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生重質(zhì)有機(jī)化合物沒有完全燃燒的情況，同時(shí)柴油餾分的時(shí)候輕質(zhì)易燃物質(zhì)也產(chǎn)生了沒有完全燃燒的情況。因此，柴油在燃燒的時(shí)候會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染影響，還會(huì)導(dǎo)致燃料浪費(fèi)的問題。經(jīng)過對(duì)研究情況的分析還能發(fā)現(xiàn)在柴油燃料尾氣中游離物質(zhì)中的不同有機(jī)化合物的含量存在著一定的差異，主要為：正構(gòu)烷烴占總量9.11 %，低分子異構(gòu)烷烴、芳香烴等占總量12.94 %，其余的物質(zhì)為難以分離的化合物，屬于非烴類膠質(zhì)物質(zhì)。因此，在柴油汽車燃料燃燒的過程中存在著不完全燃燒的情況，產(chǎn)生物質(zhì)包括縮合芳香烴、雜環(huán)化合物等。

根據(jù)分析可知，在產(chǎn)生的游離物質(zhì)中正構(gòu)烷烴碳數(shù)處于C9～C26 范圍中，在其他范圍的含量比較少，同時(shí)，占據(jù)總量約12 %，剩余的多為在C18～C26 之間的高分子正構(gòu)烷烴。通過對(duì)正構(gòu)烷烴的分析發(fā)現(xiàn)其中含量最高的為C22 主峰碳，這部分占據(jù)的比例比較大。通常來(lái)看，柴油的碳數(shù)處于C14～C18 范圍之中，柴油車的排氣管中的殘余物包含的正構(gòu)烷烴的構(gòu)成情況也表明了在正構(gòu)烷烴被大部分的燃燒，但是實(shí)際上燃燒不完全，柴油中的C18～C26 高分子正構(gòu)烷烴的燃燒率也有所降低，所以殘留較多。由于C22 的熔點(diǎn)是44.4 ℃，在常溫的狀態(tài)下，呈現(xiàn)固態(tài)的狀態(tài)，這種物質(zhì)也被叫做蠟。因此，通過對(duì)殘余物質(zhì)的分析可以了解到其中存在蠟這一物質(zhì)，在不徹底的燃燒情況下產(chǎn)生了浪費(fèi)的問題，同時(shí)在長(zhǎng)期的積累下產(chǎn)生的物質(zhì)會(huì)對(duì)排氣管造成堵塞影響。

3 結(jié)論

柴油車尾氣排放殘余物中，游離物質(zhì)占據(jù)總污染物的將近20 %，剩余物質(zhì)為可裂解物質(zhì)，其中大部分為具有較強(qiáng)毒性的有機(jī)污染物，這些物質(zhì)對(duì)環(huán)境和人體造成了不良的影響，尤其是重質(zhì)餾分的有機(jī)污染物，此外還包括非烴類膠質(zhì)有機(jī)化合物、C22蠟質(zhì)成分、正構(gòu)烷烴。因此，柴油車尾氣中殘留的物質(zhì)中較多為重質(zhì)有機(jī)污染物。柴油車的數(shù)量正在伴隨城市的飛速發(fā)展而不斷攀升，同時(shí)應(yīng)用這種油種類的交通與運(yùn)載工具的范圍也在不斷擴(kuò)大。因此柴油車給人們生活的環(huán)境帶來(lái)的危害逐漸受到人們的關(guān)注與認(rèn)識(shí)。柴油車的尾氣中除了一氧化碳、氮氧化物等物質(zhì)，還有一些無(wú)機(jī)污染物，同時(shí)，還有很多可能給人類身體健康帶來(lái)潛在的“致癌”威脅。同時(shí)，據(jù)EPA調(diào)查到的數(shù)據(jù)顯示，柴油車排放的煙霧，由于總量巨大，同時(shí)波及的范圍較為廣泛，因此每年都有大量的人群因?yàn)槲脒@些有毒有害氣體而引發(fā)較為嚴(yán)重的呼吸道、肺部疾病感染，或是一些本已經(jīng)患病人員，病情因此加重。一些國(guó)家開始注重對(duì)柴油車在國(guó)家或城市中的額數(shù)量控制，加大控制力度，保證將柴油車尾氣與污染物的排放量進(jìn)行降低，保證污染的范圍與力度不斷縮小。相關(guān)部門應(yīng)重視尾氣污染問題，采取有效措施改善不完全燃燒問題。同時(shí)，加大柴油燃料的替代物開發(fā)力度，保證柴油車量對(duì)柴油的依賴性得到降低，同時(shí)降低對(duì)環(huán)境造成的影響。

4 小結(jié)

為了進(jìn)一步了解柴油車尾氣有機(jī)污染物以及對(duì)環(huán)境的影響，應(yīng)對(duì)燃燒中產(chǎn)生的物質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)分析，通過分析發(fā)現(xiàn)在柴油車尾氣中包括大量的重質(zhì)有機(jī)污染物，這些物質(zhì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重污染的影響，因此應(yīng)采取一定的措施進(jìn)行處理，使用環(huán)保燃料等，改善這種污染問題。

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校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目，NO：201910166196。

X734.2

A

2095-1205(2019)11-42-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.11.23