關於“西安市霧霾天氣與機動車尾氣排放關係”的調查報告
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關於“西安市霧霾天氣與機動車尾氣排放關係”的調查報告由公文站小編為您的帶來，下面讓我們一起走進“霧霾的世界”，瞭解霧霾的由來和解決辦法!
前言
20xx年初，我國中東部的大部分地區被霧霾籠罩，在全國74個監測城市中，有33個城市的空氣質量已經達到了嚴重汙染，監測站點檢測資料都超過了300微克/立方米。世界衛生組織在2005年版《空氣質量準則》中指出:PM2.5(直徑小於等於2.5微米的汙染物顆粒濃度)小於10是安全值，當PM2.5年均濃度達到每立方米35微克時，人的死亡風險比每立方米10微克的情形約增加15%，意識到在國內城市中我們賴以生存的空氣的質量是如此之差後，“霧霾”幾乎瞬間成為了人們最關心的問題之一。而近幾年城市內汽車保有量“井噴式”的增長，繁榮的背後，汽車排放等對這種不正常的天氣狀況很大程度上起到了推動作用。
一、目標物件分析
(1)“霧霾”及西安市霧霾天氣狀況
“霧霾”是霧和霾的組合詞，“霧”指在接近地球表面的大氣中懸浮的由小水滴或冰晶組成的水汽凝結物，是一種常見的天氣現象;“霾”指原因不明的因大量煙、塵等微粒懸浮而形成的渾濁現象，其核心物質是空氣中懸浮的灰塵顆粒，氣象學上稱為氣溶膠顆粒。中國不少地區把霧、霾天氣現象併入霧一起作為災害性天氣預警預報，統稱為“霧霾天氣”。
霧霾主要由三部分組成:二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物，前兩者為氣態汙染物，而顆粒物是加重霧霾天氣汙染的最主要原因。
20xx年年初，西安市迎來了嚴重的霧霾天氣，整個西安市被霧霾籠罩。據西安各個空氣監測站點的資料顯示，西安的空氣汙染狀況嚴重，能見度低，較為嚴重的蓮湖區2月10日8時PM2.5的值達到了812微克/立方米。其中僅 從除夕到大年初一，PM2.5數值頻頻“爆表”，部分割槽域已突破霧霾紅色預警值。截至2月10日19時，西安市13個監測點中，除經開區無資料外，其餘各站PM2.5數值均屬嚴重汙染，大部分割槽域PM2.5的平均值突破400微克/立方米，達重度汙染水平。從20xx年整個第一季度來看，在這三個月中，西安1月份4個藍天、2月份環境空氣質量優良天數為1天，三月份無藍天。情況可謂不容樂觀。 然而，究其原因，霧霾的形成是空氣中懸浮的大量微粒和氣象條件共同作用的結果。由於西安市區高樓林立，阻擋和摩擦作用使風流經城區時明顯減弱(水平方向靜風現象)，不利於大氣中懸浮微粒的擴散稀釋，容易在城區和近郊區周邊積累;另外，高空的氣溫比低空氣溫更高的逆溫現象和西安市的地理位置(北有黃土高原、南秦嶺，是盆地)使得大氣層低空的空氣垂直運動受限，空氣中懸浮微粒被阻滯在低空和近地面。與此同時，西安市人口的增長和工業發展、機動車輛保有量猛增，“熱島效應”以及北方城市冬季供暖燒煤，導致汙染物排放和懸浮物大量增加，直接導致了年初霧霾氣象狀況的頻發。
相關部門的統計資料表明可吸入顆粒物的來源主要有:工業生產排放的廢氣、建築工地和道路交通產生的揚塵、汽車尾氣、燃煤煙塵等，其中機動車尾氣約佔20%~30%，燃煤煙塵約佔20%~25%，揚塵約佔15%~25%。
城市可吸入顆粒物首要來源是汽車尾氣。西安市機動車保有量已達到175萬輛,且每年新增機動車約20萬輛，使用柴油的車輛是排放細顆粒物最多的，使
用汽油的小型車雖然排放的是氣態汙染物，但碰上霧天，也很容易轉化為二次顆粒汙染物，加重霧霾。
(2)西安市汽車保有量分析
1、西安機動車數量及增長情況
從西安車管所瞭解到，20xx年5月份我市機動車上戶14000輛，相比去年同期有所下降，車管所預計到6月底西安市機動車數量將突破180萬輛。2010年西安機動車數量為95.6萬輛，2011年為116.4萬輛，2012年為143萬輛左右，資料顯示西安機動車增長速率約為每年13%左右，正呈“井噴”式增長。
西安汽車保有量是180萬輛左右，人口約854萬，那麼每千人汽車保有量為210輛，遠遠超過中國目前人均汽車保有量70輛/千人。美國每千人汽車保有量828輛，澳大利亞730輛，義大利690輛，日本593輛，相比而言西安的每千人汽車保有量確實不算多，但是由於城市人口基數大西安汽車總量仍是一個龐大的數字，其對於交通和環境的影響不容忽視。
2、西安市機動車種類情況
西安計程車和公交很多，西安市計程車保有量12000輛左右，為比亞迪F3系列，排量為1.5L;另外少量郊縣計程車也湧入市區;公交總公司公交車為5155輛，全市有6718輛，據歐陽雪《西安市公交車排放特點及控制措施研究》，“目前中國很多大城市機動車尾氣汙染佔到空氣汙染的70%以上，而這其中大部分的排放物來自公交車??調查顯示，我國主要的大城市，公交車的排氣汙染甚至佔到機動車尾氣汙染的80%以上，公交行業成為城市中的汙染大戶”。
西安市私人汽車型別明顯的呈現出兩極化趨勢，主要分為:大眾化汽車消費和企業汽車消費。其中大眾化的汽車消費約佔汽車交易額的80%強，大眾化汽車消費市場受經濟發展和購買能力的限制，消費檔次較低，這主要是由西北地區的經濟發展水平決定的。百姓購買汽車時，首先看中的是實用和便宜。企業購買車則主要關注品牌和舒適性，以滿足企業主生理和心理的需求。由於中、低檔車較多高檔車較多，而且中檔車節能環保能力均不如一些優質高檔車，從而造成環境汙染問題。但另一方面，從總體來看高檔車的排量普遍較大，尾氣排放也相應較多，中低檔車的發動機效能較差，車輛結構本身對燃料燃燒控制和排放尾氣的處理做的不很到位，導致尾氣中固體懸浮顆粒物、碳氫化合物、氮氧化合物、硫氧化合物等排放物比例較高，而這些霧霾天氣的產生和加強都是密切相關的。
(3)汽車尾氣分析
科學分析表明，汽車尾氣中含有上百種不同的化合物，其中的汙染物有固體懸浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、鉛及硫氧化合物等，一輛轎車一年排出的有害廢氣比自身重量大3倍。 汽車尾氣中的有害成分會對人體健康造成極大傷害:
固體懸浮顆粒:固體懸浮顆粒成分複雜有較強的吸附能力，可以吸附各種金屬粉塵、強致癌物苯並芘和病原微生物等。固體懸浮顆粒隨呼吸進入人體肺部，以碰撞、擴散、沉積等方式滯留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系統疾病。當懸浮顆粒積累到臨界濃度時，便會激發形成惡性腫瘤。此外，懸浮顆粒物還能直接接觸皮膚和眼睛，阻塞皮膚的毛囊和汗腺，引起皮膚炎和眼結膜炎，甚至造成角膜損傷。
一氧化碳:一氧化碳經呼吸道進入血液迴圈，與血紅蛋白親合後生成碳氧血紅蛋白，從而削弱血液向各組織輸送氧的功能，危害中樞神經系統，重者危害血液迴圈系統，導致生命危險。
氮氧化物:氮氧化物主要是指一氧化氮、二氧化氮，它們都是對人體有害的氣體，在二氧化氮濃度為9.4毫克/立方米的空氣中暴露10分鐘，即可造成人的呼吸系統功能失調。
碳氫化合物:當氮氧化物和碳氫化合物在太陽紫外線的作用下，會產生一種具有刺激性的淺藍色煙霧，其中包含有臭氧、醛類、硝酸脂類等多種複雜化合物。這種光化學煙霧對人體最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道黏膜，引起眼睛紅腫和喉炎。
鉛:鉛是有毒的重金屬元素，汽車用油大多數摻有防爆劑四乙基鉛或甲基鉛，燃燒後生成的鉛及其化合物均為有毒物質。城市大氣中的鉛60%以上來自汽車含鉛汽油的燃燒。由於鉛塵比重大，通常積聚在1米左右高度的空氣中，因此對兒童傷害大。
汽車尾氣在直接危害人體健康的同時，還會對人類生活的環境產生深遠影響。2005年中國機動車尾氣排放在城市大氣汙染中的分擔率達到79%左右。2011年年末，專家們的一項監測研究表明，PM2.5的主要來源依次為:機動車尾氣塵、燃油塵、硫酸鹽、餐飲油煙塵、建築水泥塵、煤煙塵、硝酸鹽。其中在冬季，機動車尾氣塵對PM2.5的貢獻值達到38%，位於第一，其次是燃油塵，貢獻值達23%。近期成為社會關注焦點的PM2.5就屬於固體懸浮顆粒的範疇，汽車尾氣則是大型城市PM2.5的主要來源之一，因此霧霾天氣的形成與汽車尾氣的排放密不可分。
二、汽車尾氣與霧霾天氣關係
在探討汽車尾氣和霧霾的關係之前，我們先分析一下霧霾天氣形成的主要原因。從氣象環保等相關部門我們得到的相關資料顯示主要是以下幾方面:
PM2.5中大多數就是由於碳氮氧化物和硫化物透過一系列的反應和變化從而形成的微小顆粒物，並且和季節，天氣均無關。
綜合分析，我們得出了汽車尾氣加重霧霾的原因有兩個。
(1)國內汽車排放標準、通用機動車燃油質量標準不夠
至今為止我國的汽車總量仍不足美國的一半，甚至北上廣的汽車數量和密度也並不比紐約、倫敦、巴黎等西方超大城市更高。那麼，為何我國由汽車導致的空氣汙染，會比發達國家更嚴重呢?
國務院批准北京市將從20xx年2月1日起實施第五階段機動車排放地方標準(相當於歐洲5號標準)。北京、上海、深圳、廣州、南京這五個城市目前的汽油和柴油均執行國四標準，值得注意的是，這些城市無一例外召開過或者即將召開一些大型的運動會和展會。而在除了這五個城市外的廣大中國，均執行國三標準，即含硫量不超過150ppm(百萬分比濃度)，車用柴油硫含量不得超過350ppm。與此同時，歐盟和日本已經將汽油和柴油中的含硫量降至10ppm，美國是30ppm。
可以看出，西安為五大城市之外，執行國三標準。與汽車排放相關的油品關鍵指標包括硫、錳、苯、鉛、烯烴等，最主要的是油品中的硫含量，它幾乎決定了機動車排放的所有汙染物水平，無論是PM2.5(機動車排放的'顆粒物的直徑幾乎全部在2.5微米以下)、氮氧化物還是碳氫化合物、一氧化碳，都會隨著硫含量的增加而增加。因此油品中的硫含量，是決定油品質量最為關鍵的因素。
汽車尾氣成主要汙染源，與油品有很大關係。中國內地成品汽油二氧化硫含量比國際上高35到50倍。據油品和環保專家分析:“如果把目前國內成品油全部升級為歐V標準的清潔度，那麼機動車尾氣排放中的PM2.5含量將比目前減少一半以上，直接將城市空氣中的PM2.5減少至少40%以上。”這只是資料方面的估測，下面我們透過例項說明。
眾所周知，作為工業革命的鼻祖的英國在上世紀飽受汙染的侵害，以至其首都倫敦曾有“霧都”的稱號。到20世紀80年代，英國治理汙染的重點為治理汽車尾氣。政府要求所有新車都必須加裝催化劑以減少氮氧化合物排放，又針對私家車徵收天價的進城費和停車費，控制私車流。同時，政府大力推動新能源汽車、公共交通和綠色交通。倫敦計劃在2015年前建立2.5萬套電動車充電裝置，電動汽車買主將享受高額返利，並免交汽車碳排放稅，甚至免費停車。腳踏車交通也被政府作為支柱，計劃建設12條腳踏車高速公路。英國的高官們都以身作則，控制公務用車。2009年的一天，首相卡梅倫騎腳踏車上班，而副首相剋萊格則在坐地鐵。今日的倫敦，大霧天氣已經從100餘年前的每年90天，減少為不到10天。
(2)車輛結構、尾氣處理裝置方面
由於我國現在在汽車尾氣方面的處理還沒有比較完善的相關的法律法規的說明，許多車企在這方面就鑽了法律的空子，在汽車尾氣的處理上投入較少的成本，從而使其的產品在市場上更有競爭力，然而就是現在的汽車尾氣排放汙染比較大。
機動車發動機的排放主要取決於三個部分:發動機配氣、供油系統所產生的燃燒、後處理。
發動機配氣
發動機是工程機械的心臟，而進氣系統則是發動機的動脈，進氣系統的合理性直接影響發動機的效能、壽命，從而影響整機的效能、壽命及環保性。進氣系統的功能是為發動機提供清潔、乾燥、充足的空氣，系統中主要元件空濾器、管路及其設計安裝將直接影響發動機功能的發揮、工作的穩定性、可靠性，甚至大大縮短其壽命。一般企業會將對車輛的研發改進重心放在對發動機輸出功率效能方面，而由於汽車排放標準等相關法律不夠細化和全面，所以企業對發動機排放方面的改進做的不夠。
如果對一般普通車型進行進氣最佳化以及對供油系統進行更合理的電控化配合，如更合理的配置供油提前角和供油滯後角等，就可以從根本上減少發動機的實際排放，但是由於國內對汽車發動機製造方面的核心技術十分欠缺，所以從技術方面也大大增加了從這一方面改進的難度。
供油系統所產生的燃燒
目前通用機動車均採用四行程活塞式發動機，即透過燃氣在氣缸中迅速燃燒產生高壓氣體推動活塞往復運動，連動曲軸等變速、傳動裝置將動力輸出。對該項的一個普遍常用引數是發動機排量，即發動機各汽缸工作容積的總和。排量是較為重要的結構引數,它能全面衡量發動機的大小。發動機的效能指標和排量密切相關,一般來說,汽車的排量越大,功率也就越高，動力效能越好，相應的其排放的尾氣也就越多。
可見這一方面與廣大購車使用者的選擇有直接關係，通常城市道路狀況較好，選擇小排量的車型不僅更經濟，同時對節約資源、保護環境都有十分積極的意義。
尾氣後處理
一般進氣最佳化和對供油系統電控化配合之後，汽車排量會降低很多，之後，在尾氣處理方面透過EGR(排氣再迴圈處理)處理--為汽車用小型內燃機在燃燒後將排出氣體的一部分分離出、並匯入進氣側使其再度燃燒的技術，就能使排放進一步降低。另外好的尾氣淨化裝置會對汽車排放尾氣中的氮氧化合物和附有重金屬等有害物質的可吸入顆粒物的減少十分有效。
由上三個方面可以看出，目前機動車在自身結構等方面而造成的尾氣排放對霧霾天氣起了極大地推動作用，技術方面的問題仍是解決尾氣成分以及量的瓶頸，加大創新研發力度、掌握核心技術顯得尤為重要。
當前社會人民的生活水平不高，在環保保護方面的意識還不是特別明顯，導致其在買車的對尾氣處理不重視，只在其物美價廉僅此而已，現在基礎建設還在進行，大量的排量很大的工程車尾氣排放也尤為嚴重。
就西安而言，其汽車保有量在近幾年以每年13%左右的趨勢進行增長，從前幾年開始西安市逐漸減少小型鍋爐，逐步取締一些燃燒煤炭的小作坊，烤肉攤，還有一些汙染比較大的企業。然而去年的霧霾天氣卻最為嚴重，汽車尾氣在這時變為眾矢之的，減少汽車尾氣中碳氮氧化物和硫化物的排放刻不容緩。
三、解決方案
鑑於霧霾影響越來越嚴重，越來越多的人開始關注霧霾的解決方法。透過查閱資料和自己專業車輛工程所學，發現緩解汽車尾氣影響的方法如下:
一.汽車方面:
(1)採用廢氣再迴圈(EGR)裝置
廢氣再迴圈裝置是將一部分發動機的排氣重新引入進氣系統，與可燃混合氣一起進入燃燒室內燃燒。採用廢氣再迴圈裝置的汽車可有效降低氮氧化合物的排放量，從而減小汽車排放物對環境的汙染。
氮氧化合物主要是在高溫以及富氧條件下生成的，而廢氣再迴圈裝置是將一部分廢氣引回氣缸，減少一部分發動機排放。同時，引回氣缸的氣體主要是熱容量比較高的氣體，使得在缸內的新形成的混合氣的熱容量也隨之變的較高。在另一方面，重新引回的廢氣也佔據了一部分原先氧氣的空間，使得可燃混合氣氧的濃度降低，燃燒速度變緩。由於以上幾個方面的綜合作用，可以一定程度上降低氮氧化合物的排放量。
(2)採用電控燃油噴射系統
電控燃油噴射系統主要是透過感測器將發動機的相關工作引數，如發動機轉速、負荷、節氣門開度、空氣流量等轉變為電訊號傳送給ECU，然後ECU經過綜合分析轉換為不同長度的脈衝訊號傳到燃油噴射裝置，控制準確的燃油噴射量以及噴射時刻。由於電控燃油噴射系統可對並行的發動機多引數進行同時控制，對可燃混合氣的空燃比的控制較為精確，保證發動機在任何工況下都保持在最佳噴有狀態。因此，採用電控燃油噴射系統的發動機可有效減少發動機油耗，廢氣的排放量大為減少，若該系統採用閉環控制在經催化淨化裝置後，發動機廢氣的排放量可大大降低，由此可減小發動機尾氣的環境的汙染。
(3)最佳化燃燒室結構
燃燒室的結構與形狀主要是決定碳氫化合物排放量的主要因素。發動機排放的碳氫化合物主要是由於發動機燃燒室記憶體在著某些間隙，這些間隙在燃燒過程中，由於火焰傳播的速度很快，在這些間隙中的可燃混合氣不能及時燃燒，所以在排放過程中產生較多的碳氫化合物。因此，緊湊的燃燒室結構不僅可以改善汽車動力性與經濟性，還可以有效的降低汽車尾氣的排放，可燃混合氣在燃燒室內燃燒的速度越快，產生的HC和CO越少。理想的燃燒室結構應該是儘可能的結構緊湊，燃燒室的面容比小。這樣的燃燒室結構可以保證較短的火焰傳播距離，提高燃燒速度，有效的降低發動機的排放。
(4)提高燃油品質和採用替代燃料
在汽車使用的燃油中，含有一定量的鉛、硫等有害物質，都使發動機的排放出有害物質，在汽車燃油的要求中，應對這些有害物質的加以限制，提高燃油品質，降低發動機排放。另外一種可行的方法是採用替代燃料，就目前狀況而言，採用替代燃料可以看做最為有效的治理汽車尾氣的方法。目前，汽車代替燃料應用較為廣泛的是天然氣與液化石油氣，在使用中發動機可以不必做大的調整就可以滿足天然氣與液化石油氣的使用條件。
(5)三元催化淨化器
三元催化淨化器起著對發動機做功產生的廢氣進行淨化的作用，它是利用其濾芯中的鈀 鉑 銠 3 種元素，透過氧化法或氧化還原法過濾廢氣中的碳氫化合物 一氧化碳和氮氧化物等3 種汙染物，使尾氣排放合乎要求。
二.人類方面
(1)建立空氣監測系統
在需要控制的道路和地區安裝空氣監測裝置。道路空氣監測系統可與交通自動控制系統聯絡起來，作為交通自動控制的一個組成部分。道路空氣監測站所得空氣質量情報可及時傳到中央控制室，當空氣汙染濃度超過規定標準時，控制室可調整交通流，控制車速或採取其他措施予以解決。
實際上，道路空氣監測系統又是環境綜合監測系統的一個組成部分，所以它又可與綜合監測系統聯絡起來，為綜合系統道路環境的空氣質量情報，接受綜合系統的指令。
(2)控制汽車排汙量發展無公害汽車
清潔代用燃料汽車的開發和普及應用，為防治機動車汙染開闢了新的途徑。為達到更嚴格的排放標準，世界各國汽車製造商都在努力積極地研究開發各種低汙染代用燃料汽車:天然氣汽車、液化氣汽車、甲醇汽車、乙醇汽車、生物燃料汽車、多種靈活燃料汽車、氫燃料汽車、電動汽車、太陽能汽車等等。其中尤以天然氣汽車和液化石油氣汽車最為成熟並在一些國家普及，成為很有實用價值的清潔燃料汽車。目前我國已有哈爾濱、長春、瀋陽、北京、烏魯木齊、西安、上海、福州、廣州、深圳、廣東省南海市、四川省、重慶、香港等地區推廣使用天然氣汽車和液化氣汽車。
(3)改善城市綠化
綠化隊防治大氣汙染相當重要，是城市規劃中的重要內容之一，大氣汙染防治的一種經濟有效的措施。植物可以吸收各種有毒有害氣體和淨化空氣的，是空氣的天然過濾器 。近年來，各個國家都競相提高城市的綠化定額。例如，日本打算把定額提高到9m2/人，莫斯科的定額為17m2/人，英國為24m2/人，美國為40m2/人。但目前上述國家還遠未達到這個指標。
(4)加強交通管理、發展高速公路
交通擁擠時車速降低，車輛處於走走停停的狀態，汽車發動機長時間怠速運轉，不僅增加燃料消耗，而且容易產生燃料的不完全燃燒，導致廢氣排放量迅速上升。加強交通管理，開放智慧交通系統，較少交通擁擠及各種干擾，使汽車以儘可能勻速行駛，即可減少排放的汙染物，又可節約能源，提高道路的通行能力 .
由於高速公路技術等級高，車輛執行速度快，安全，通行能力大河道路間干擾小等特點，車輛能保持恆速前進，從而有效地減少了交通大氣汙染。