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      淺析如何控制交通污染

      2011-08-15 00:51:18馮仁科
      山西建筑 2011年2期
      關(guān)鍵詞:碳氫化合物光化學(xué)煙霧

      馮仁科

      道路交通的污染指車輛排放出的煙、塵和有害氣體,其數(shù)量、濃度和持續(xù)時間都超過大氣的自然凈化能力和允許標準,使人和生物等蒙受其害。

      交通污染與車流量、車型、燃料、運行狀態(tài)、道路條件及地理氣象等有密切的關(guān)系。在不同的季節(jié)與時間里都在隨機變化著。在我國不同地區(qū)的監(jiān)測中,已發(fā)現(xiàn)環(huán)境空氣的污染物中,車輛排放量占有較嚴重的分擔率,如CO:65%~80%;NOx:50%~60%; THC:80%~90%。隨著我國車輛保有量近年來以 15%以上的年增長率遞增,上述各項污染物的排放量亦將上升。顯然車輛排放物將成為我國環(huán)境空氣的主要污染源之一。

      在公路附近上空,往往形成濃度較高且持續(xù)時間較長的排放污染物區(qū)域,對人體健康形成危害,同時亦將對動、植物和水、土環(huán)境造成嚴重影響。

      我國道路和車輛正處于發(fā)展的初期,抓住這一關(guān)鍵問題,控制好交通排放污染物,使道路交通發(fā)展要合乎生態(tài)環(huán)境的要求,與環(huán)境相協(xié)調(diào),無疑是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的條件之一。

      1 車輛排放的污染物成分及其危害性

      汽車污染物按其形態(tài)可分為固體物(粉塵、煙塵)、液體(水滴)及氣體(廢氣)。而汽車廢氣卻是一種排放部位低、不易擴散的流動源,是大氣被污染的重要源頭,其影響面最寬,危害最大。

      汽車廢氣主要從排氣管、曲柄箱及燃料系統(tǒng)中排放出來,所排放廢氣中危害大的主要有一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NO)和鉛化合物及3,4一苯并芘等,現(xiàn)分述于下:

      1)一氧化碳(CO)主要由汽車發(fā)動機的燃料燃燒不完全而產(chǎn)生。常在空擋行駛,經(jīng)常剎車、啟動、減速和加速時,排出量較大。這種廢氣成分是汽車排放物中含量較高的一種。汽車排放的分配量占空氣中的 75%,個別城市更高,據(jù)我國 1989年對11個城市(清潔區(qū))調(diào)查統(tǒng)計,一氧化碳濃度日均值在 0.86 mg/m3~8.2mg/m3之間,有4個城市日均值在4.8 mg/m3之間(已超標)。CO進入人體血液之后,產(chǎn)生碳氧血紅蛋白(co-Hb)降低血液輸氧能力,對人體心血管和神經(jīng)系統(tǒng)構(gòu)成危害。當這種血紅素在人體中達10%時,會影響正常的工作和學(xué)習(xí),占20%時,會感到頭痛、頭暈,出現(xiàn)中毒現(xiàn)象,占 50%~60%時,會致人死亡。2)碳氫化合物(HC)(簡稱烴,包括烷烴、烯烴和芳烴)產(chǎn)生于燃燒完全的汽油及汽油燃燒時裂化,在汽車減速時產(chǎn)生量最多。目前無總烴濃度限值標準,因總烴(THC)是由多種碳氫化合物組成,各地車用汽油來源不同,排放的總烴成分的組成比例不一致,單個碳氫化合物成分的毒性差異很大,非甲烷總烴對人體和動物的危害不取決于各種成分的累加濃度,而取決于其中有害成分的大小,它是形成光化學(xué)煙霧的主要成分,對人眼、鼻、呼吸道有強烈刺激作用。當知道非甲烷總烴的濃度時,即可判別光化學(xué)煙霧產(chǎn)生的可能性。3)氮氧化合物(NOx)汽油在高溫燃燒的過程中產(chǎn)生NO。NO到大氣中后,部分NO與空氣中的氧結(jié)合,生產(chǎn)NO2,這是一種紅棕色,有毒的惡臭氣體。被汽車廢氣污染的大氣同時存在著NO和NO2,主要產(chǎn)生于汽車發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時,速度越高,則產(chǎn)生量越多,污染越嚴重??諝庵械腘O,由車輛排放的約占50%以上。全國監(jiān)測 NO,濃度的年日均值的混合平均值為0.46mg/m3,實測表明,公路兩側(cè)明顯高于此值。汽車排放的NOx中有95%以上的NO與空氣接觸后,很快氧化成NO2,NO2對人體和動物的眼、鼻、呼吸系統(tǒng)有很強的毒性。在 50 ppm以上時,產(chǎn)生咽喉劇痛和劇烈地咳嗽,在500 ppm以上時,幾分鐘內(nèi)可嚴重侵害肺部,甚至死亡。研究還發(fā)現(xiàn),NO2和SO2的協(xié)調(diào)作用可對一些植物造成嚴重影響。4)二氧化硫(SO2)在某些柴油發(fā)動機排出氣體中含有,其排放量雖不大,但當其濃度達8 ppm時,人就開始感到難受,且經(jīng)氧化成為SO3煙霧時(還不到0.8 ppm)人就受不了。對人可引起支氣管炎和哮喘等病,并使橋梁等金屬構(gòu)件受腐蝕。5)鉛化合物作為汽油的抗爆劑的四烷基鉛,在燃燒過程中分解成氧化鉛,被排放于大氣,是一種劇毒物質(zhì),對人的肝、腎都會造成有害影響,并對消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)有損害。6)3,4一苯并芘是一種碳氫化合物(C20H12),是一種劇毒的致癌物質(zhì)。7)懸浮顆粒物(TSP)分為總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物。據(jù)監(jiān)測結(jié)果表明,有65%的城市TSP最高日均濃度值接近0.65mg/m3,明顯高于國外。TSP中的PM10有很大一部分來自于車輛,特別是柴油車的排放物。車輛排放的 PM10中,含有鹵化物、有機碳和硫化物。TSP的濃度超過0.1mg/m3時,造成大氣能見度下降和到達地面的輻射能減少。PM 10如進入人體呼吸系統(tǒng),對呼吸道和肺部產(chǎn)生嚴重影響。8)光化學(xué)煙霧是一種次生物,是汽車排出廢氣中的碳氫化合物和氮氧化合物,在空氣中經(jīng)陽光紫外線照射發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)生成的一種淡藍色煙霧,同時生成溶膠,形成新的污染物。其基本原理為二氧化氮在強烈的太陽紫外線照射下發(fā)生分解,產(chǎn)生一氧化氮(NO)和原子氧(O);原子氧迅速與空氣中的氧(O2)反應(yīng)生成臭氧;臭氧再與碳氫化合物(HC)作用,經(jīng)過一系列反應(yīng),結(jié)果產(chǎn)生了臭氧、過氧乙酰硝酸酯(PAN)、醛類和其他許多復(fù)雜的化合物,統(tǒng)稱為光化學(xué)氧化劑。這些光化學(xué)氧化劑形成的煙霧叫光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧的形成及其濃度,除直接決定于汽車排氣中污染物的數(shù)量和濃度外,還受太陽輻射強度、氣象,以及地理條件的影響。光化學(xué)煙霧可刺激人的眼睛,引起紅眼病,對人的鼻、咽、喉、氣管和肺部都有刺激作用,可促進哮喘病人哮喘發(fā)作,引起慢性呼吸系統(tǒng)疾病進一步惡化,還可以誘發(fā)肺癌,以及加速人的衰老。光化學(xué)煙霧對植物的損害也十分嚴重,可使農(nóng)作物減產(chǎn)、樹木落葉或枯死。加速橡膠制品的老化、腐蝕建筑設(shè)備和衣物、使染料褪色等。此外,因光化學(xué)煙霧生成的氣溶膠,常為0.1μm~1.0μm之間,不易沉降,易于散射太陽光線,以致顯著降低大氣的能見度,縮短視距,造成交通事故等危害。氣溶膠還能吸附、濃縮大氣中的其他污染物,帶入人的呼吸道內(nèi),加劇污染物的毒害作用。

      2 污染物的運動與擴散

      要把機動車排出的顆粒(含固體與液體)與氣體等污染物輸送開,并擴散開來,主要靠大氣的風(fēng)和湍流作用,還與地形、地物有關(guān)。風(fēng)主要使污染物向水平方向擴散,風(fēng)越大,稀釋越快,污染物濃度越低,但風(fēng)速過大,污染物又反而會下沉?!巴牧鳌庇纸小皝y流”,是大氣中氣流的方向和速度經(jīng)常變化所呈現(xiàn)的極不規(guī)則的運動氣流。它可使污染物向上、下、左、右擴散。自然界的風(fēng)都具有這種湍流特性。如果沒有這種特性,大氣中的污染物,尤其是這種排放部位很低的機動車污染物就不容易擴散和稀釋。一般而言,湍流強度越大,越有利于擴散。除風(fēng)和湍流而外,大氣穩(wěn)定度也是決定大氣擴散與稀釋的一個重要因素。在大氣對流層內(nèi),一般氣溫常因距地面的高度增加而逐漸下降,但有時也可能出現(xiàn)相反的情況,即距地面高度的增加,而氣溫呈上升的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象稱作“逆溫”,一般逆溫出現(xiàn)在晴天無云、無風(fēng)或微風(fēng)的夜晚。在逆溫時,大氣中的污染物就容易積聚于接近地面,甚至無法擴散,使地面污染物濃度超過平時的幾倍甚至幾十倍。如當上空出現(xiàn)高氣壓時,可出現(xiàn)下沉逆溫層,阻止地面污染物向大氣上層擴散,以致形成很厚的污染物。若得知下層逆溫的預(yù)報時,則應(yīng)減少排污量,對交通實行控制。

      地形直接影響到氣流的運動和溫度,因而也直接影響到在大氣污染的程度。污染物在運動中,如遇山地,在迎風(fēng)面會產(chǎn)生下沉作用,使其附近地區(qū)受到污染。如山地不太高,污染物又會越過山地,在背風(fēng)面產(chǎn)生下沉,使該地區(qū)受到污染。

      3 控制汽車排放污染物的措施

      3.1 嚴格執(zhí)行有關(guān)法規(guī),加強環(huán)境監(jiān)測

      為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》,有關(guān)部門制定了GB 3095-96環(huán)境空氣質(zhì)量標準對環(huán)境空氣污染物的濃度限值規(guī)定和GB 14761-99汽車排放污染物限制及測定方法,對車輛排放物限值規(guī)定等有關(guān)法規(guī)。環(huán)境標準是環(huán)境保護法的重要組織部分,正確實施環(huán)境標準是加強和完善環(huán)境法制建設(shè)的重要手段??刂破囄廴疚锏呐欧?,是改善環(huán)境空氣質(zhì)量的重要前提。加大環(huán)保的管理力度,加強各級環(huán)境管理機構(gòu)的設(shè)置,按國標規(guī)定的檢測方法實施對環(huán)境污染物的監(jiān)測,是貫徹有關(guān)法規(guī)的必要保證。對公路而言,需以路中心線兩側(cè)各 200m的狹長地帶作為監(jiān)測范圍。

      3.2 改進機動車設(shè)備,控制排污量

      改進內(nèi)燃機結(jié)構(gòu),發(fā)展轉(zhuǎn)子發(fā)動機,使汽油在免爆中燃燒完全。研究改進汽車的廢氣凈化裝置,改進曲柄箱、汽化器和燃料箱等,使之能避免或減少氣體的遺漏,或強制性規(guī)定加裝凈化裝置等,減少或改變排污的成分與數(shù)量。安裝漏氣回流管和補燃器,使氣管排出物再次燃燒而變?yōu)闊o害的氣化物。

      3.3 改進能源

      可研究采用電子汽車和采用液化天燃氣、氫氣、液化煤氣與柴油的混合燃料;用無鉛汽油來代替有鉛汽油作燃料,是減少汽車排污的有效措施。對城市交通,可積極發(fā)展無軌電車、電動車、地鐵等。從發(fā)展看,要研究無公害汽車和高效交通系統(tǒng)。

      3.4 合理地布置路網(wǎng)與調(diào)整交通流、綜合治理交通

      如對道路交通噪聲控制一樣,在城市道路與公路的路網(wǎng)布設(shè)中,都應(yīng)充分利用自然條件和有關(guān)結(jié)構(gòu)物,把減少或避免對大氣的污染物放在重要位置來考慮。還應(yīng)注意加強交通管理,調(diào)整交通流,使道路上的車流有適當?shù)牧髁亢退俣?,盡可能地勻速、暢通,從而減少因高速、減速、剎車、走動等帶來的污染。

      3.5 綠化

      考慮到實際的地形與氣象條件,于道路兩側(cè)適當范圍內(nèi)進行綠化,是凈化道路交通環(huán)境的既經(jīng)濟又有效的措施,并盡可能與降噪聲措施一起考慮。

      [1] 劉 芳,郝 攀.談現(xiàn)階段公路工程環(huán)境監(jiān)理監(jiān)測及其發(fā)展思路[J].山西建筑,2009,35(5):350-351.

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