农用车尾气排放污染产生原因及防治措施研究

闫寒乙

（汉中职业技术学院，陕西 汉中 723002）

改革开放四十多年来，中国创造了经济快速发展和社会长期稳定两大奇迹。在经济高速发展的同时，人们的整体生活水平普遍得到了提高，但也产生了愈来愈多的问题，如环境污染问题。目前，我国最突出的环境污染问题之一就是城市汽车尾气污染物的排放。城市的环境污染日趋严重，为了使美丽的乡村建设不走城市发展的老路，研究农用车的尾气排放显得尤其重要。因此，本文重点对农用车尾气排放污染物进行初步分析，发现农用车尾气中有数百种不同的化学物质，其中排放的污染物主要包括以下几种：一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）、硫氧化合物等，农用车排放的各种污染物对环境造成不可估量的危害，同时也对人体造成了一定的伤害。

1 农用车尾气排放的组成、原因及危害

1.1 一氧化碳（CO）

一氧化碳（CO）是一种无色无味的气体[1]，在车辆行驶的过程中，发动机中燃料未完全燃烧时会产生这种气体。它与血红蛋白的结合速度是氧气与血红蛋白结合速度的200 倍左右，一旦人将其吸入体内，它将与人类血液中的血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白，这将极大地损害人类的呼吸系统。与此同时，它会导致相关组织出现明显缺氧不适症状。在最初阶段，它只会让人头晕恶心，但随着血液中碳氧血红蛋白的逐渐增加，将会导致血液循环系统出现不良情况，甚至使人缺氧死亡。

1.2 碳氢化合物（HC）

碳氢化合物（HC）是车辆行驶过程中会排放出的一种气体，主要排放出的是未经燃烧烃，除此以外，还包括燃料供给系统中的燃油直接蒸发以及燃烧室内气体外泄排放出的气体。该化合物本身也是一种毒性气体，当其进入人体后会严重破坏人体生理基本机能，在刺激人体组织器官的同时，还会诱发皮肤炎、呼吸系统疾病等。

1.3 氮氧化合物（NOx）

氮氧化合物（NOx）主要是车辆在重载大负荷时，发动机温度过高，燃料在高温、高压和富氧条件下燃烧时的产物[2]。当空燃比大于或等于14.7 时，就会增加氮氧化合物（NOx）的排放量。氮氧化合物（NOx）进入人体呼吸系统后，会导致中枢神经系统紊乱。此外，当二氧化氮（NO2）在空气中的质量浓度超过一定范围时，它会在阳光下与空气中的某些物质发生进一步的化学反应，造成空气的二次污染。

1.4 二氧化硫（SO2）

二氧化硫（SO2）作为车辆的尾气排放污染物中的一部分，它也与燃料有关。据调查，与汽油机车辆相比较，柴油机车辆在燃料燃烧过程中的尾气排放总量更高。与此同时，形成酸雨的一个重要原因就是二氧化硫（SO2）。目前，酸雨的发生率也在逐年上升，发生区域面积也在逐年扩大，它不仅导致地面腐蚀等问题，还严重威胁着人们的生命财产安全[3]。

1.5 颗粒物（PM）

颗粒物的主要成分是煤烟，是车辆尾气中一种常见的污染物。目前，人们居住的环境中的颗粒物含量也在逐年递增，严重威胁着人们的身心健康。此外，粒径较小的颗粒也可以借助呼吸道进入人体，导致人们患上哮喘、慢性支气管炎等慢性病。

1.6 光化学烟雾

光化学烟雾是指光化学反应在碳氢化合物（HC）和氮氧化合物（NOx）在阳光（紫外线）作用下产生的物质。光化学烟雾一般有刺鼻的气味，当人体吸入过量的光化学烟雾时，不但会感觉喉管和气管不适，还会增加各种慢性疾病的发病率。

2 农用车尾气排放污染的主要防治措施

农用车尾气污染的治理工作是营造绿色、环保、舒适、良好的美丽乡村环境的一项重要举措，同时也是短时间内促进经济发展的前提条件[4-5]。由此看来，要采取行之有效的办法来解决目前农村农用车尾气污染根本问题，由于农用车普遍使用的发动机为柴油机，当前减少农用车尾气污染排放可以从以下四个层面来考虑，即燃油品质、技术改进、日常维护、政策引导。

2.1 燃油品质

2.1.1 燃油、润滑油品质

要想使柴油、润滑油品质得到保证，就要确保柴油十六烷值、硫含量、多环芳烃等含量和润滑油中磷、灰分等相关杂质的含量在一个合适的范围内。据相关数据，当柴油中硫含量从0.12%减少到0.05%时，颗粒物（PM）的排放量也将降低8%左右[6]。为了更进一步地降低柴油机中有害物的排放，也可以在柴油中加入一定的添加剂，这对减少碳烟的生成有着积极作用。燃油添加剂（主要成分为铁、铂、锰等）是日常使用较为常见的一种助燃剂，通过加入燃油添加剂，一方面能够提高燃烧过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。在目前的工程应用中，所使用的消烟剂，主要成分是一种含锰的化合物，该种消烟剂能够有效地降低碳烟的生成量。

2.1.2 代用燃料

目前，农用车燃油主要为柴油，基于环保问题，可以开发更多的代用品，比如压缩天然气、甲醇、乙醇氢燃料和植物油等替代燃料。经过试验，这些代用燃料在燃烧环境相同的情况下，滞燃期明显缩短，气缸内温度大大降低、氧含量极大减少，燃料在高温裂解中生成颗粒物（PM）的倾向也会减少。这些都有助于解决农用车尾气排放的不良问题，同时也有助于解决能源问题。但也有相关研究表明，使用植物油、天然气等制成油的替代燃料，会在一定程度上提升颗粒物（PM）、氮氧化合物（NOX）的排放量。

2.2 技术层面

2.2.1 发动机的优化设计

尾气污染物排放主要是发动机燃油燃烧过程不充分、不完全所造成的。所以发动机设计方面考虑与发动机燃油燃烧过程相关零部件，其主要包括配气机构、燃烧室结构形状以及其他改进与布置等。配气机构优化主要包括发动机进排气门、进气道长短改变等。比如，为了进一步有效控制氮氧化合物（NOx）的排放量，改变压缩比使其减小，就需对进气道形状进行优化设计，提高进、排气道空气流量，适当降低该处的涡流强度；通过设计使燃烧室结构更加紧凑、形状更加合理，避开燃油燃烧时的死角，提高柴油机燃烧时的空气利用率，加速柴油机混合气形成的速率，避免局部过浓、过稀，以达到降低颗粒物（PM）和碳氢化合物（HC）生成量的目的。

2.2.2 增压中冷技术

提高进气密度的一种有效方式为增压，增压可以保证发动机燃油燃烧得更加充分、完全，以抑制颗粒物（PM）的生成。但增压也会导致气体再次被压缩后，气缸温度迅速地上升，缸内燃烧温度也随之而升高，进而造成氮氧化合物（NOx）生成量显著增加。为了降低氮氧化合物（NOx）排放量，要解决进气的温度问题，通常采用增压加中冷的方法。增压中冷其实就是在新鲜空气进入柴油机气缸内之前，首先通过增压器的中段对其进行冷却，然后其再进入气缸内，气体温度就会在气缸压缩行程后期降低，进而起到抑制氮氧化合物（NOx）生成量的作用。

2.2.3 废气再循环（EGR）

采用废气再循环系统将会使农用车在高或低负荷的条件下，都可以有效减少氮氧化合物（NOx）生成量。废气再循环（EGR）是将柴油机排除废气定量地引入进气系统中，再将废气循环到发动机的燃烧室内，而原本发动机排出的尾气当中便含有大量的二氧化碳，其再与进气重新混合进入到气缸之后，能够达到有效控制燃烧温度的目的，进而减少氮氧化合物（NOx）生成量。同时，为了更加充分发挥和有效利用废气再循环，对柴油机的工况的检查需要安排专业人员进行，并作出正确判断[7]，根据农用车的实际工况，对废气再循环（EGR）率进行合理调整，使农用车在所有工况下，都能够最大限度地降低柴油机有害污染物的排放量。

2.2.4 电子燃油喷射系统（EFI）

电子燃油喷射系统（EFI）是计算机（ECU）根据发动机转速、运行工况等输入信号，先计算出柴油机基本喷油量，再根据进气温度、冷却液（水）温度、进气压力等信号进行修正，最后确定最佳喷油量和喷油时刻，使混合气体燃烧得更充分，以此减少有害气体的排放量。

2.2.5 高压共轨燃油技术

高压共轨燃油系统即燃油喷射系统，主要由高压油泵、共轨油管和电控喷油器组成。共轨油管是一种蓄压器，能够独立实现压力的产生。喷油器可以根据计算机（ECU）发出的控制信号[8]，通过控制电磁阀的开启和关闭，将蓄压器的燃油在最佳喷油时刻，将一定量燃油喷入燃烧室。这样可以提高燃烧室内气体温度，增强对碳的烧除能力，减少碳粒的形成，进而减少污染物排放。

2.2.6 降低颗粒系统（DPF）

目前农用车发动机中基本都安装了降低颗粒系统（DPF），这一系统主要是通过交替使用由多孔的陶瓷材料制作而成的过滤装置，捕捉柴油机尾气中的颗粒、微粒，从而有效减少了颗粒物（PM）[9]。在使用时，必须注意柴油中含硫量要低，并且要通过安装燃料添加泵，为排气时提供必要的燃油，否则经由该装置处理后的柴油机，将无法保障其具有原来的经济性、动力性。

2.3 做好农用车的日常保养

日常保养是农业机械维护的重要内容。需要以预防为主，注重防四漏等相关问题的排查。除此之外，需要对制动的总泵和分泵进行排查，刹车油需要定期更换。机械保养需要注重季节的差异性。如在夏季，首先要进行及时的清洁，定期换油和添加润滑油，定期清除杂草和水垢，确保润滑系统无故障，保证油路的畅通。而在冬季，油的黏度较高，给润滑工作带来不便。在启动发动机时，要进行充分预热，在预热过程中根据实际怠速一定时间后再正常作业，且尽量以低速行驶，避免高负荷工作。此外，冬季北方路面有大量积雪，会导致轮胎与地面的摩擦力较小，容易发生侧滑，因而在上下坡和转弯时要格外注意。最后，在农闲季节，设备的存放同样需要注意，避免在不利环境中存放导致设备损坏。

2.4 政策引导

2.4.1 严格监督，切实做好车辆的保养和维修

目前，欧美国家进行实施一种用车制度，即I/M制度，这是减少汽车尾气对环境污染的一种手段。无论是汽车还是农用车中都装配着发动机，而发动机都有着自我净化的能力，由于刚出厂的农用车，车上的发动机都从未用过，所以其净化能力比较好，但旧车的发动机已经被使用过，自我净化能力在一定程度上会下降。比如，发动机两机构五系统中的零配件会出现不同程度的老化、磨损等问题，这些都会导致尾气自净能力降低，造成农用车尾气的排放量增加。但是实施了I/M 制度之后，能够定期或不定期地对运行的农用车进行检查，找出车辆存在的故障或潜在问题，从而解决上述的尾气排放问题。所以，在农村及城镇也要积极实施I/M 制度，因为它是解决日益严重的环境污染问题的最直接方法。

2.4.2 建章立制，完善相关制度

政府部门要出台相关制度，以此作为减少尾气排放的基本保障和强制性要求，确保此项工作落到实处。同时，政府部门要对燃料的生产商进行严格的管理、监督，要定期检查和随机抽查油料是否达到国家标准，对于那些没有按标准生产的厂商，要使用相关法律法规来进行管理，对尚未达标的，要限期整改。只有这样才能确保其生产出的油料达标，在发动机燃烧过程中排出的污染物才能符合农用车尾气的排放标准。

2.4.3 理顺关系，加大监管力度

对在用农用柴油机车排放治理的工作，环保、交管等有关部门应加强协作，理顺关系明确职责，建立有效的监管机制，并根据国家现行的政策法规制定农用车排放污染治理方面的具体措施，依法加强对农用柴油机车技术状态的检测，禁止不能达标的车上路行驶。若违反规定，相关监督管理部门责令其立即停止违法行为，并根据其情节严重性给予一定金额的处罚[10]。

2.4.4 结合实际，增强环保意识

要结合乡村的实际，利用农用车年检审、“三秋”“三夏”下乡的时机，在平时发挥“三微一端”等网络新媒体的作用，加大对《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国大气污染防治法》及废气污染对人与环境的危害等相关知识的宣传、普及[11]，使农村、城区广大农机手从思想根源上深刻地认识到环境保护的重要意义，充分认识到自身用车习惯对废气防治的影响，这些细节都关系到人们赖以生存的环境、关系到子孙后代的健康。

3 结语

综上，随着农业机械的日渐普及，农用车尾气排放量增加，自然环境遭受了非常大的危害及污染。当前，我国为了更好地减少尾气污染物的排放，提出了节能减排的具体目标，农用车生产制造商也在加强对车中有关尾气排放净化设备的研究，力求从根本上减少尾气污染物排放。总之，要想大幅度减少尾气中污染物的排量，减轻对环境的污染破坏，降低对人们生命安全的危害，需要各方共同努力去实现零排放的目标。