出版时间:2011年11月 |
一 汽车与环境综述
1.汽车保有水平的发展
一个国家或地区人均机动车保有水平与人均GDP有较大关系,总体上人均机动车保有量随人均GDP呈S形曲线增长,[1]增长速度先逐渐加快,到达一个最高速度后逐渐减小,最终人均保有量趋于饱和,图1给出了美日英三国的千人机动车保有量(含汽车和摩托车)与人均GDP的关系以及我国1991年以来的千人机动车保有量和人均GDP数据。
图1 各国千人机动车保有量与人均GDP拟合曲线
可以看出,随着经济的发展,机动车保有量也在不断增加,我国近20年的千人机动车保有量随GDP的保有量的增速超过美日英三国历史上增速最高时期,由此带来的机动车尾气污染也就成为许多大城市空气污染的主要来源。
2.机动化程度与大气污染认识和控制阶段
从发达国家对大气污染的认识和治理历程来看,自工业革命后,大气环境污染日益成为影响人类健康生存的问题之一。随着污染范围的不断扩大、污染物种类和污染问题不断增多(见图2),大气环境污染的认识和控制也经历了以下几个发展阶段,在20世纪50~60年代随着工业化进程的发展,燃煤锅炉大量运行,产生了由煤烟型污染带来的局部大气污染问题;随着机动化程度的增加,60~80年代大气污染问题在城市中凸显,形成了由机动车污染物和煤烟型污染共同作用的复合型污染,并产生光化学烟雾等区域性大气污染,机动车污染问题也引起了世界各国的关注,各国采取了一系列改善城市空气质量、控制机动车尾气排放的行动;80年代后人们认识到酸雨以及由于平流层臭氧损耗带来的全球气候变暖。当前,局地、区域和全球大气污染问题正在相互作用并产生复合影响。
图2 机动化程度与大气污染认识和控制阶段
近年来,随着我国经济的持续高速增长和城市化进程逐步加快,城市居民的交通需求在近几年内迅速增长,机动车保有量大幅增加。由图1可以看出,我国近20年的千人机动车保有量随GDP的增速超过美日英三国历史上增速最高时期。而在这一时期,无论是局地大气污染问题、区域大气污染问题还是全球大气污染问题在我国几乎是同时出现并且综合作用产生复合影响,因此,我国面临的环境问题是复杂而多重的。
尽管我国是一个以燃煤为主的国家,在能源结构中,燃煤占燃烧使用能源的70%~75%,但由于城市机动车数量增长迅速,部分城市私家车数量急剧增多,机动车污染物排放分担率大幅上升,城市污染已由煤烟型污染向机动车、煤烟复合型污染转变。
研究表明,机动车排放一次污染物如氮氧化合物(NOx)、挥发性有机物(VOC)和可吸入颗粒物(PM10)在城市中心城区所有污染源中的贡献比例分别达66%、90%和26%,[2]细颗粒物(PM2.5)的比例更高,机动车排放已经成为影响城区环境空气质量和居民健康水平的主要污染源。特别是随着城市规模的增大,单车行驶里程的增大,机动车污染物排放分担率将进一步增加。
汽车排放的污染物碳氢化合物(HC)、NOx等一次污染物在大气中会进一步反应形成臭氧(O3)、多环芳烃类物质(PAH)、过氧乙酰基硝酸酯(PAN)等二次污染物,这类污染物累积后就会形成光化学烟雾,对人体危害较大,甚至造成生命危险。同时,灰霾污染也已经成为我国城市环境治理中的一个突出问题,部分地区甚至出现了每年200多天的灰霾天气,这些问题的产生都与机动车排放的NOx、PM2.5等污染物直接相关。
另外,由HC和NOx等形成的二次污染物O3和柴油车排放的一次污染物黑碳颗粒(BC)是重要的升温物质,对于温室效应有很大的影响。而随着我国“十一五”、“十二五”期间二氧化硫(SO2)的大规模减排,二次颗粒物中硫酸盐的降温效应被抑制,因此,从温室效应物质协同减排的角度来看,加强汽车污染物的控制对减缓全球变暖也尤为重要。
二 机动化程度与汽车尾气控制
随着20世纪60年代光化学烟雾问题的出现,世界各国开始了机动车污染控制的进程(如图3所示)。
图3 机动化程度与汽车污染控制阶段
在20世纪60~70年代初,机动车污染控制首先针对占机动车总量较大的轻型车开展。美国、日本和欧洲分别在1968年、1965年以及1970年起步制定实施控制机动车污染排放法规。主要控制轻型汽油车的一氧化碳(CO)、HC以及NOx浓度。主要的控制技术有曲轴箱强制通风、废气再循环、空气喷射净化、使用改进催化剂、改进化油器等。
随着机动车保有量的