農(nóng)用車尾氣排放污染產(chǎn)生原因及防治措施研究

閆寒乙

（漢中職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 漢中 723002）

改革開放四十多年來，中國創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和社會長期穩(wěn)定兩大奇跡。在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時，人們的整體生活水平普遍得到了提高，但也產(chǎn)生了愈來愈多的問題，如環(huán)境污染問題。目前，我國最突出的環(huán)境污染問題之一就是城市汽車尾氣污染物的排放。城市的環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，為了使美麗的鄉(xiāng)村建設(shè)不走城市發(fā)展的老路，研究農(nóng)用車的尾氣排放顯得尤其重要。因此，本文重點對農(nóng)用車尾氣排放污染物進(jìn)行初步分析，發(fā)現(xiàn)農(nóng)用車尾氣中有數(shù)百種不同的化學(xué)物質(zhì)，其中排放的污染物主要包括以下幾種：一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化合物（NOx）、硫氧化合物等，農(nóng)用車排放的各種污染物對環(huán)境造成不可估量的危害，同時也對人體造成了一定的傷害。

1 農(nóng)用車尾氣排放的組成、原因及危害

1.1 一氧化碳（CO）

一氧化碳（CO）是一種無色無味的氣體[1]，在車輛行駛的過程中，發(fā)動機(jī)中燃料未完全燃燒時會產(chǎn)生這種氣體。它與血紅蛋白的結(jié)合速度是氧氣與血紅蛋白結(jié)合速度的200 倍左右，一旦人將其吸入體內(nèi)，它將與人類血液中的血紅蛋白結(jié)合形成碳氧血紅蛋白，這將極大地?fù)p害人類的呼吸系統(tǒng)。與此同時，它會導(dǎo)致相關(guān)組織出現(xiàn)明顯缺氧不適癥狀。在最初階段，它只會讓人頭暈惡心，但隨著血液中碳氧血紅蛋白的逐漸增加，將會導(dǎo)致血液循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)不良情況，甚至使人缺氧死亡。

1.2 碳?xì)浠衔铮℉C）

碳?xì)浠衔铮℉C）是車輛行駛過程中會排放出的一種氣體，主要排放出的是未經(jīng)燃燒烴，除此以外，還包括燃料供給系統(tǒng)中的燃油直接蒸發(fā)以及燃燒室內(nèi)氣體外泄排放出的氣體。該化合物本身也是一種毒性氣體，當(dāng)其進(jìn)入人體后會嚴(yán)重破壞人體生理基本機(jī)能，在刺激人體組織器官的同時，還會誘發(fā)皮膚炎、呼吸系統(tǒng)疾病等。

1.3 氮氧化合物（NOx）

氮氧化合物（NOx）主要是車輛在重載大負(fù)荷時，發(fā)動機(jī)溫度過高，燃料在高溫、高壓和富氧條件下燃燒時的產(chǎn)物[2]。當(dāng)空燃比大于或等于14.7 時，就會增加氮氧化合物（NOx）的排放量。氮氧化合物（NOx）進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)后，會導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)紊亂。此外，當(dāng)二氧化氮（NO2）在空氣中的質(zhì)量濃度超過一定范圍時，它會在陽光下與空氣中的某些物質(zhì)發(fā)生進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)，造成空氣的二次污染。

1.4 二氧化硫（SO2）

二氧化硫（SO2）作為車輛的尾氣排放污染物中的一部分，它也與燃料有關(guān)。據(jù)調(diào)查，與汽油機(jī)車輛相比較，柴油機(jī)車輛在燃料燃燒過程中的尾氣排放總量更高。與此同時，形成酸雨的一個重要原因就是二氧化硫（SO2）。目前，酸雨的發(fā)生率也在逐年上升，發(fā)生區(qū)域面積也在逐年擴(kuò)大，它不僅導(dǎo)致地面腐蝕等問題，還嚴(yán)重威脅著人們的生命財產(chǎn)安全[3]。

1.5 顆粒物（PM）

顆粒物的主要成分是煤煙，是車輛尾氣中一種常見的污染物。目前，人們居住的環(huán)境中的顆粒物含量也在逐年遞增，嚴(yán)重威脅著人們的身心健康。此外，粒徑較小的顆粒也可以借助呼吸道進(jìn)入人體，導(dǎo)致人們患上哮喘、慢性支氣管炎等慢性病。

1.6 光化學(xué)煙霧

光化學(xué)煙霧是指光化學(xué)反應(yīng)在碳?xì)浠衔铮℉C）和氮氧化合物（NOx）在陽光（紫外線）作用下產(chǎn)生的物質(zhì)。光化學(xué)煙霧一般有刺鼻的氣味，當(dāng)人體吸入過量的光化學(xué)煙霧時，不但會感覺喉管和氣管不適，還會增加各種慢性疾病的發(fā)病率。

2 農(nóng)用車尾氣排放污染的主要防治措施

農(nóng)用車尾氣污染的治理工作是營造綠色、環(huán)保、舒適、良好的美麗鄉(xiāng)村環(huán)境的一項重要舉措，同時也是短時間內(nèi)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提條件[4-5]。由此看來，要采取行之有效的辦法來解決目前農(nóng)村農(nóng)用車尾氣污染根本問題，由于農(nóng)用車普遍使用的發(fā)動機(jī)為柴油機(jī)，當(dāng)前減少農(nóng)用車尾氣污染排放可以從以下四個層面來考慮，即燃油品質(zhì)、技術(shù)改進(jìn)、日常維護(hù)、政策引導(dǎo)。

2.1 燃油品質(zhì)

2.1.1 燃油、潤滑油品質(zhì)

要想使柴油、潤滑油品質(zhì)得到保證，就要確保柴油十六烷值、硫含量、多環(huán)芳烴等含量和潤滑油中磷、灰分等相關(guān)雜質(zhì)的含量在一個合適的范圍內(nèi)。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)柴油中硫含量從0.12%減少到0.05%時，顆粒物（PM）的排放量也將降低8%左右[6]。為了更進(jìn)一步地降低柴油機(jī)中有害物的排放，也可以在柴油中加入一定的添加劑，這對減少碳煙的生成有著積極作用。燃油添加劑（主要成分為鐵、鉑、錳等）是日常使用較為常見的一種助燃劑，通過加入燃油添加劑，一方面能夠提高燃燒過程中碳分子的氧化速度，另一方面可以降低燃油的粘稠度，提高十六烷值。在目前的工程應(yīng)用中，所使用的消煙劑，主要成分是一種含錳的化合物，該種消煙劑能夠有效地降低碳煙的生成量。

2.1.2 代用燃料

目前，農(nóng)用車燃油主要為柴油，基于環(huán)保問題，可以開發(fā)更多的代用品，比如壓縮天然氣、甲醇、乙醇?xì)淙剂虾椭参镉偷忍娲剂?。?jīng)過試驗，這些代用燃料在燃燒環(huán)境相同的情況下，滯燃期明顯縮短，氣缸內(nèi)溫度大大降低、氧含量極大減少，燃料在高溫裂解中生成顆粒物（PM）的傾向也會減少。這些都有助于解決農(nóng)用車尾氣排放的不良問題，同時也有助于解決能源問題。但也有相關(guān)研究表明，使用植物油、天然氣等制成油的替代燃料，會在一定程度上提升顆粒物（PM）、氮氧化合物（NOX）的排放量。

2.2 技術(shù)層面

2.2.1 發(fā)動機(jī)的優(yōu)化設(shè)計

尾氣污染物排放主要是發(fā)動機(jī)燃油燃燒過程不充分、不完全所造成的。所以發(fā)動機(jī)設(shè)計方面考慮與發(fā)動機(jī)燃油燃燒過程相關(guān)零部件，其主要包括配氣機(jī)構(gòu)、燃燒室結(jié)構(gòu)形狀以及其他改進(jìn)與布置等。配氣機(jī)構(gòu)優(yōu)化主要包括發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣門、進(jìn)氣道長短改變等。比如，為了進(jìn)一步有效控制氮氧化合物（NOx）的排放量，改變壓縮比使其減小，就需對進(jìn)氣道形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提高進(jìn)、排氣道空氣流量，適當(dāng)降低該處的渦流強(qiáng)度；通過設(shè)計使燃燒室結(jié)構(gòu)更加緊湊、形狀更加合理，避開燃油燃燒時的死角，提高柴油機(jī)燃燒時的空氣利用率，加速柴油機(jī)混合氣形成的速率，避免局部過濃、過稀，以達(dá)到降低顆粒物（PM）和碳?xì)浠衔铮℉C）生成量的目的。

2.2.2 增壓中冷技術(shù)

提高進(jìn)氣密度的一種有效方式為增壓，增壓可以保證發(fā)動機(jī)燃油燃燒得更加充分、完全，以抑制顆粒物（PM）的生成。但增壓也會導(dǎo)致氣體再次被壓縮后，氣缸溫度迅速地上升，缸內(nèi)燃燒溫度也隨之而升高，進(jìn)而造成氮氧化合物（NOx）生成量顯著增加。為了降低氮氧化合物（NOx）排放量，要解決進(jìn)氣的溫度問題，通常采用增壓加中冷的方法。增壓中冷其實就是在新鮮空氣進(jìn)入柴油機(jī)氣缸內(nèi)之前，首先通過增壓器的中段對其進(jìn)行冷卻，然后其再進(jìn)入氣缸內(nèi)，氣體溫度就會在氣缸壓縮行程后期降低，進(jìn)而起到抑制氮氧化合物（NOx）生成量的作用。

2.2.3 廢氣再循環(huán)（EGR）

采用廢氣再循環(huán)系統(tǒng)將會使農(nóng)用車在高或低負(fù)荷的條件下，都可以有效減少氮氧化合物（NOx）生成量。廢氣再循環(huán)（EGR）是將柴油機(jī)排除廢氣定量地引入進(jìn)氣系統(tǒng)中，再將廢氣循環(huán)到發(fā)動機(jī)的燃燒室內(nèi)，而原本發(fā)動機(jī)排出的尾氣當(dāng)中便含有大量的二氧化碳，其再與進(jìn)氣重新混合進(jìn)入到氣缸之后，能夠達(dá)到有效控制燃燒溫度的目的，進(jìn)而減少氮氧化合物（NOx）生成量。同時，為了更加充分發(fā)揮和有效利用廢氣再循環(huán)，對柴油機(jī)的工況的檢查需要安排專業(yè)人員進(jìn)行，并作出正確判斷[7]，根據(jù)農(nóng)用車的實際工況，對廢氣再循環(huán)（EGR）率進(jìn)行合理調(diào)整，使農(nóng)用車在所有工況下，都能夠最大限度地降低柴油機(jī)有害污染物的排放量。

2.2.4 電子燃油噴射系統(tǒng)（EFI）

電子燃油噴射系統(tǒng)（EFI）是計算機(jī)（ECU）根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、運(yùn)行工況等輸入信號，先計算出柴油機(jī)基本噴油量，再根據(jù)進(jìn)氣溫度、冷卻液（水）溫度、進(jìn)氣壓力等信號進(jìn)行修正，最后確定最佳噴油量和噴油時刻，使混合氣體燃燒得更充分，以此減少有害氣體的排放量。

2.2.5 高壓共軌燃油技術(shù)

高壓共軌燃油系統(tǒng)即燃油噴射系統(tǒng)，主要由高壓油泵、共軌油管和電控噴油器組成。共軌油管是一種蓄壓器，能夠獨立實現(xiàn)壓力的產(chǎn)生。噴油器可以根據(jù)計算機(jī)（ECU）發(fā)出的控制信號[8]，通過控制電磁閥的開啟和關(guān)閉，將蓄壓器的燃油在最佳噴油時刻，將一定量燃油噴入燃燒室。這樣可以提高燃燒室內(nèi)氣體溫度，增強(qiáng)對碳的燒除能力，減少碳粒的形成，進(jìn)而減少污染物排放。

2.2.6 降低顆粒系統(tǒng)（DPF）

目前農(nóng)用車發(fā)動機(jī)中基本都安裝了降低顆粒系統(tǒng)（DPF），這一系統(tǒng)主要是通過交替使用由多孔的陶瓷材料制作而成的過濾裝置，捕捉柴油機(jī)尾氣中的顆粒、微粒，從而有效減少了顆粒物（PM）[9]。在使用時，必須注意柴油中含硫量要低，并且要通過安裝燃料添加泵，為排氣時提供必要的燃油，否則經(jīng)由該裝置處理后的柴油機(jī)，將無法保障其具有原來的經(jīng)濟(jì)性、動力性。

2.3 做好農(nóng)用車的日常保養(yǎng)

日常保養(yǎng)是農(nóng)業(yè)機(jī)械維護(hù)的重要內(nèi)容。需要以預(yù)防為主，注重防四漏等相關(guān)問題的排查。除此之外，需要對制動的總泵和分泵進(jìn)行排查，剎車油需要定期更換。機(jī)械保養(yǎng)需要注重季節(jié)的差異性。如在夏季，首先要進(jìn)行及時的清潔，定期換油和添加潤滑油，定期清除雜草和水垢，確保潤滑系統(tǒng)無故障，保證油路的暢通。而在冬季，油的黏度較高，給潤滑工作帶來不便。在啟動發(fā)動機(jī)時，要進(jìn)行充分預(yù)熱，在預(yù)熱過程中根據(jù)實際怠速一定時間后再正常作業(yè)，且盡量以低速行駛，避免高負(fù)荷工作。此外，冬季北方路面有大量積雪，會導(dǎo)致輪胎與地面的摩擦力較小，容易發(fā)生側(cè)滑，因而在上下坡和轉(zhuǎn)彎時要格外注意。最后，在農(nóng)閑季節(jié)，設(shè)備的存放同樣需要注意，避免在不利環(huán)境中存放導(dǎo)致設(shè)備損壞。

2.4 政策引導(dǎo)

2.4.1 嚴(yán)格監(jiān)督，切實做好車輛的保養(yǎng)和維修

目前，歐美國家進(jìn)行實施一種用車制度，即I/M制度，這是減少汽車尾氣對環(huán)境污染的一種手段。無論是汽車還是農(nóng)用車中都裝配著發(fā)動機(jī)，而發(fā)動機(jī)都有著自我凈化的能力，由于剛出廠的農(nóng)用車，車上的發(fā)動機(jī)都從未用過，所以其凈化能力比較好，但舊車的發(fā)動機(jī)已經(jīng)被使用過，自我凈化能力在一定程度上會下降。比如，發(fā)動機(jī)兩機(jī)構(gòu)五系統(tǒng)中的零配件會出現(xiàn)不同程度的老化、磨損等問題，這些都會導(dǎo)致尾氣自凈能力降低，造成農(nóng)用車尾氣的排放量增加。但是實施了I/M 制度之后，能夠定期或不定期地對運(yùn)行的農(nóng)用車進(jìn)行檢查，找出車輛存在的故障或潛在問題，從而解決上述的尾氣排放問題。所以，在農(nóng)村及城鎮(zhèn)也要積極實施I/M 制度，因為它是解決日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題的最直接方法。

2.4.2 建章立制，完善相關(guān)制度

政府部門要出臺相關(guān)制度，以此作為減少尾氣排放的基本保障和強(qiáng)制性要求，確保此項工作落到實處。同時，政府部門要對燃料的生產(chǎn)商進(jìn)行嚴(yán)格的管理、監(jiān)督，要定期檢查和隨機(jī)抽查油料是否達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，對于那些沒有按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的廠商，要使用相關(guān)法律法規(guī)來進(jìn)行管理，對尚未達(dá)標(biāo)的，要限期整改。只有這樣才能確保其生產(chǎn)出的油料達(dá)標(biāo)，在發(fā)動機(jī)燃燒過程中排出的污染物才能符合農(nóng)用車尾氣的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.3 理順關(guān)系，加大監(jiān)管力度

對在用農(nóng)用柴油機(jī)車排放治理的工作，環(huán)保、交管等有關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)協(xié)作，理順關(guān)系明確職責(zé)，建立有效的監(jiān)管機(jī)制，并根據(jù)國家現(xiàn)行的政策法規(guī)制定農(nóng)用車排放污染治理方面的具體措施，依法加強(qiáng)對農(nóng)用柴油機(jī)車技術(shù)狀態(tài)的檢測，禁止不能達(dá)標(biāo)的車上路行駛。若違反規(guī)定，相關(guān)監(jiān)督管理部門責(zé)令其立即停止違法行為，并根據(jù)其情節(jié)嚴(yán)重性給予一定金額的處罰[10]。

2.4.4 結(jié)合實際，增強(qiáng)環(huán)保意識

要結(jié)合鄉(xiāng)村的實際，利用農(nóng)用車年檢審、“三秋”“三夏”下鄉(xiāng)的時機(jī)，在平時發(fā)揮“三微一端”等網(wǎng)絡(luò)新媒體的作用，加大對《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》《中華人民共和國大氣污染防治法》及廢氣污染對人與環(huán)境的危害等相關(guān)知識的宣傳、普及[11]，使農(nóng)村、城區(qū)廣大農(nóng)機(jī)手從思想根源上深刻地認(rèn)識到環(huán)境保護(hù)的重要意義，充分認(rèn)識到自身用車習(xí)慣對廢氣防治的影響，這些細(xì)節(jié)都關(guān)系到人們賴以生存的環(huán)境、關(guān)系到子孫后代的健康。

3 結(jié)語

綜上，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械的日漸普及，農(nóng)用車尾氣排放量增加，自然環(huán)境遭受了非常大的危害及污染。當(dāng)前，我國為了更好地減少尾氣污染物的排放，提出了節(jié)能減排的具體目標(biāo)，農(nóng)用車生產(chǎn)制造商也在加強(qiáng)對車中有關(guān)尾氣排放凈化設(shè)備的研究，力求從根本上減少尾氣污染物排放。總之，要想大幅度減少尾氣中污染物的排量，減輕對環(huán)境的污染破壞，降低對人們生命安全的危害，需要各方共同努力去實現(xiàn)零排放的目標(biāo)。