汽車尾氣主要是指從排氣管排出的廢氣.
當我們提到汽車污染,首先是指汽車排氣的污染.人們常常可以看到小轎車后面排氣管噴出的團團白煙,柴油汽車和三輪摩托車還冒著滾滾黑煙,而且夾帶著難聞的氣味,加上喇叭聲和汽缸振動的噪聲,更是令人厭惡.據(jù)統(tǒng)計,1000千克汽油通過汽車發(fā)動機燃燒產(chǎn)生動力后,要排出10~70千克尾氣.另外,還有從燃料和燃燒系統(tǒng)中蒸發(fā)、泄漏出來的氣體和汽油,約有20~40千克.汽車發(fā)動機空檔運轉時排出的一氧化碳最多,約占排氣量的5%.汽車緩慢行駛時,排氣管噴出的煙是黑的,這說明燃料燃燒不完全,很多碳粒隨氣體排出.汽車高速行駛時,車尾噴出團團白煙.此時排氣量最大,白煙中氮氧化物含量很高,這是汽油在高溫燃燒下產(chǎn)生的一種有害氣體.
汽車尾氣的危害程度主要取決于汽油的成分.過去,車用汽油通常都用四乙基鉛作為防爆劑,這樣的汽油一1做含鉛汽油.含鉛汽油使汽車排放的尾氣中含有較高濃度的鉛,對人體健康危害嚴重.鑒于此,我國已于2000年開始使用無鉛汽油,相應的四乙基鉛被一系列新型汽油防爆劑所取代.在我國,無鉛汽油是指含鉛量在O.013g／L以下的汽油.所以說無鉛汽油并非鉛含量為零的汽油,因此,汽車尾氣中仍然含有少量的鉛.農村居民,一般從空氣中吸入體內的鉛量每天約為1微克；城市居民,尤其是街道兩旁的居民每天吸入的鉛量會大大超過這個數(shù)值.
目前,無鉛汽油中取代四乙基鉛的新型防爆劑主要有：芳香烴類、甲基叔丁基醚(MTBE)、三乙基丁醚、三戊基甲醚、羰基錳(MMT)、醇類等,其中以MTBE用量最大.
廢氣中含有 150～200種不同的化合物,其主要有害成分為：未燃燒或燃燒不完全的CH、NOx、CO、CO2、SO2、H2S以及微量的醛、酚、過氧化物、有機酸和含鉛、磷汽油所形成的鉛、磷污染等.其中對人危害最大的有一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、鉛的化合物及顆粒物.有害氣體擴散到空氣中造成空氣污染.
汽車尾氣的顆粒物中含有強致癌物苯并(a)芘,在一般情況下,1克顆粒物含有約70微克苯并(a)芘,每燃燒1千克汽油可產(chǎn)生30毫克苯并(a)芘.當空氣中的苯并(a)芘濃度達到0.012微克/立方米時,居民中得肺癌的人數(shù)就會明顯增加.
汽車尾氣不僅對人產(chǎn)生危害,對植物也有毒害作用,尾氣中的二次污染物臭氧、過氧乙酯基硝酸脂,可使植物葉片出現(xiàn)壞死病斑和枯斑.乙烯可影響植物的開花結果.汽車尾氣對甜菜、菠菜、西紅柿、煙草的毒害更為嚴重.公路兩側的農作物減產(chǎn)與汽車尾氣的污染明顯相關.
★汽車尾氣凈化催化劑——三效催化劑TWC(Three-Way Catalyst)
汽車尾氣的主要有害成分是碳氫化合物(CnHm)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx).這三種物質對人體都有毒害,其中CnHm及NOx在陽光及其他適宜條件下還會形成光化學煙霧,危害更大.消除汽車尾氣中這些有害成分的方案主要有兩種：一種是改進發(fā)動機的燃燒方式以減少有害氣體的排放；另一種是采用催化轉化器將尾氣中的有害氣體凈化.首先,1975年美國在新型車上安裝了催化轉化器,接著日本、西歐等國家也先后采用催化轉化器以滿足自己國家汽車排放法規(guī)的要求.汽車催化轉化器有兩種類型,一種是氧化型催化反應器,使尾氣中的CnHm和CO與尾氣中的余氧反應,生成無害的H2O和CO2,從而達到凈化目的.
由于對NOx等污染物排放標準的強制化和降低燃料消耗的要求,一方面應盡量控制空燃比在14.6附近運轉,另一方面應采用控制點火時間和廢氣再循環(huán)等方法,以減少尾氣中的NOx.然而這些方法的缺點是往往會增加尾氣中的CnHm和CO.為了解決這個問題,出現(xiàn)了三效催化劑(英文名為Three-Way Catalyst),簡稱TWC.這種催化劑的特性是用一種催化劑能同時凈化汽車尾氣中的一氧化碳(CO)、碳氫化合物(CnHm)和氮氧化物(NOx),但為了發(fā)揮其催化性能,必須將空燃比經(jīng)?？刂圃?4.6±0.1附近,這種催化凈化器具有較高的凈化率,但需要有氧傳感器、多點式燃料電子噴射、電子點火等閉路反饋系統(tǒng)相匹配.這種催化凈化器是利用尾氣中的O2、NOx為氧化劑,CO、CnHm（以CH2為代表）和H2為還原劑,在理論空燃比附近可發(fā)生如下反應：
2CO+O2=2CO2
2CO+2NO=N2+2CO2
CH2+3nNO=nN2+nCO2+nH2O
2NO+2H2=N2+2H2O
現(xiàn)在應用的三效催化劑大部分是以多孔陶瓷為載體,再附著上所謂的活化涂層(Washcoat),最后用浸漬的方法吸附活性成分.催化劑的活性成分主要采用貴金屬鉑(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)等.由于貴金屬資源少、價格貴,各國科學家都在致力于研究經(jīng)濟上和技術上都可行的稀土/鈀三效催化劑.預計這種催化劑將有很好的應用前景.
三效催化凈化器的優(yōu)點是凈化率與燃料經(jīng)濟性都比較好,主要問題是成本費用昂貴.由于柴油機排放的氣體中殘留的氧較多,使氧傳感器的控制不靈敏,故三效催化凈化器一般不用于柴油機,而只適用于汽油機.