甲醇汽油車輛排放對空氣質量影響研究

壽業濤，武濤

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甲醇汽油車輛排放對空氣質量影響研究

壽業濤，武濤

（長安大學汽車學院，陜西 西安 710000）

為明確甲醇汽油車輛排放對空氣的影響，文章分析了甲醇汽油混合燃料汽車尾氣排放特性，進一步探討了它對空氣質量的作用。通過對城市中的真實交通狀況下甲醇汽油車輛的尾氣排放進行檢測，并對比普通汽油排放結論做出說明。這些排放物增加會從負面影響到空氣質量和行人健康。

甲醇汽油；排放特性；空氣質量

1 研究背景及意義

我國在70年代初關于甲醇燃料汽車的研究工作開始。“六五”期間，國家組織進行M15-M25甲醇燃料研究試驗。從06年起至今，國內外主要針對甲醇汽油理化特性、甲醇汽油使用特性及燃燒過程、不同摻混比例甲醇汽油車輛的排放特性、不同工況下甲醇汽油排放特性、甲醇汽車非常規污染排放、甲醇燃料添加劑、甲醇燃料車輛尾氣處理等方面進行了試驗和研究。

本篇文章就是在甲醇及其混合燃料理化特性的基礎上，通過分析甲醇汽油車輛尾氣標準和非標準污染物的排放特性，討論甲醇汽油車輛排放對空氣質量的影響并簡述這種影響對行人健康產生的危害。希望能對甲醇汽油車輛的發展和未來是否推廣提供一些實質性的依據。

2 甲醇汽油車輛排放特性研究

2.1 不同比例甲醇汽油的常規排放

圖1分別給出了低醇汽油M5、中型汽油M15和M30的常規排放情況。

隨著甲醇摻混比增大，碳氫排放隨著而減小，隨著負荷的變化沒有明顯變化。因為甲醇中含氧量高，燃燒更為充分，使用催化劑前的碳氫化合物生成量越來越校。

隨著甲醇摻混比增大，負荷增加，溫度升高，氧氣濃度大，氮氧化合物排放增大，而全負荷有所下降是因為燃油加濃所致。汽油、M5、M15和M30的氮氧化合物排放大致相近。

隨著甲醇摻混比增大，CO在不同甲醇摻混比下，排放基本一致，隨著負荷的變化也沒有明顯變化。

圖1 不同摻混比下常規排放物負荷特性對比

2.2 不同比例甲醇汽油的非常規排放

圖2顯示汽油、M15、M30在常溫下主要非常規污染物（醇醛酮、芳香烴和烯烴三大類）的平均排放水平。

隨著燃料中甲醇比例的增加，甲醇和甲醛排放成比例地增加，乙醛和丙酮排放基本保持不變。與汽油車輛相比，M30的甲醇排放高出310%，M15高出了120%。M30的甲醛排放高出30%，M15搞出了10%。這表明甲醇在發動機內的燃燒不夠充分，在尾氣仍有大量未燃甲醇排放和甲醇不完全燃燒的中間產物甲醛排放。

苯和甲苯排放隨著燃料中甲醇比例的增加而略有降低，但是幅度不大。3種燃料的二甲苯排放相似。M30的苯排放是汽油的92.7%，而M15是汽油的96.2%。M30和M15的甲苯排放約為汽油的95.8%和97.1%。

烯烴排放與燃料中甲醇比例成反比，說明甲醇能促進烯烴的氧化反應減少烯烴排放。

圖2 不同摻混比下常規排放物負荷特性對比

3 空氣污染物及其前置體分析

造成光化學煙霧的一次污染物主要是氮氧化物和碳氫化合物。臭氧濃度的變化則在很大程度上反映了光化學煙霧的生成情況。

反應公式如下：

由上式我們可以得出：臭氧的生成主要與二氧化氮濃度、氧氣濃度以及波長小于430nm的光波有關。光波波長小于430nm的主要為紫色光以及紫外線。

碳氫化合物（HC）被-OH、O和O3氧化，產生醛、酮、醇、酸等產物以及中間產物RO2-、HO2-、RC-O（酰基）等重要的自由基。過氧自由基引起NO向NO2轉化，并導致O3和PAN等氧化劑的生成（自由基傳遞形成穩定的最終產物，使自由基消除而終止反應）。由于反應使NO快速氧化成NO2，從而加速NO2光解，使二次產物O3凈增。同時RO2-（如丙烯與O3反應生成的雙自由基CH3C-HOO-）與O2和NO2相繼反應產生過氧乙酰硝酸酯（PAN）類物質。

可以認為上述反應為簡化后的光化學煙霧形成的基本反應。

4 甲醇汽油車輛排放的影響以及控制汽車尾氣的技術措施

4.1 甲醇汽油車輛排放的影響

甲醇進入人體后對人體神經系統和血液系統可產生永久性損害,嚴重時可致命。其代謝產物甲酸是無色、具有強烈氣味的刺激性氣體,長期吸入少量甲酸,能引起慢性中毒,出現黏膜充血、皮膚刺激癥等。甲醛對人體健康的毒性主要表現在刺激、過敏、對嗅覺的損害以及對肝、肺和免疫功能的損害等。

醛酮類化合物(carbonyl一氧化碳mpounds)作為大氣中一類重要易揮發性有機物(VOCs)，對大氣中二次有機氣溶膠的形成具有一定貢獻，對人體健康具有直接負面影響。

4.2 控制汽車尾氣的技術措施

（1）革新燃油類型，對甲醇等新型燃料推廣。

（2）優化汽車進氣裝置，提高混合氣燃燒率，減少常規排放；

（3）使用三效催化劑進行排氣處理，去除尾氣中有害物質。

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Research on the Influence of Methanol Gasoline Vehicle Emissions on Air Quality

Shou Yetao, Wu Tao

( Chang 'an University Automobile School, Shaanxi Xi'an 710 000 )

In order to clarify the influence of methanol-gasoline vehicle emissions on air, this paper analyzes the emission characteristics of conventional and unconventional pollutants in methanol-gasoline blended fuel, and discusses its effect methods and influence on air quality. The tail gas emissions of methanol-gasoline vehicles are tested against the actual traffic conditions in the city, and the conclusions are compared with the conclusions of ordinary gasoline emissions. These increases in emissions will have a negative impact on air quality and pedestrian health.

Methanol gasoline; Emission characteristics; Air quality

U473.9

B

1671-7988(2018)16-83-02

B

1671-7988(2018)16-83-02

CLC NO.: U473.9

壽業濤，長安大學汽車學院，在讀研究生。武濤，長安大學汽車學院，在讀研究生。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.030