文|顾煜祺

编辑|顾煜祺

前言

车辆和工业过程的废气排放因其深远的影响而成为当今世界的一个关键问题。这些排放对环境和健康的影响凸显了迫切需要有效的检测和控制措施以减轻其不利影响。

废气排放的重要性怎么强调都不为过，这些排放物主要由二氧化碳 (CO2)、氮氧化物 (NOx)、挥发性有机化合物 (VOC) 和颗粒物 (PM) 等污染物组成，在当前的全球气候变化挑战中发挥着重要作用。

汽车尾气排放怎么减少和控制呢？

汽车排放测试技术的演变

多年来，车辆排放问题及其对环境和公众健康的影响刺激了排放测试技术的发展。从早期法规到标准化测试程序的引入以及测试技术的进步，便携式排放测量系统（PEMS）成为一项重大创新。

随着车辆排放的负面后果变得明显，世界各国政府开始实施基本法规来控制污染物水平。最初的重点主要是可见烟雾和一氧化碳 (CO) 等污染物。然而，这些规定在测试方法上缺乏特异性和一致性，导致结果不一致。

认识到标准化和可重复的排放测试至关重要，促使开发了一致的测试程序。20 世纪 60 年代美国推出的《清洁空气法案》标志着一个转折点，为排放标准和测试方法制定了指导方针。

基于底盘测功机的测试的实施标准化了测试条件，并可以更准确地测量氮氧化物 (NOx) 和碳氢化合物 (HC) 等污染物。

在对更准确、更高效的测量的需求的推动下，20 世纪末排放测试技术取得了显着进步。该领域的三项重大创新是车载诊断（OBD）系统、遥感技术和便携式排放测量系统（PEMS）。

OBD 系统通过实时监控车辆的排放控制组件，彻底改变了排放测试。OBD 系统于 20 世纪 80 年代推出，持续监控各种车辆系统，并提醒驾驶员可能增加排放的故障。该技术不仅提高了排放合规性，而且有助于排放相关问题的诊断和修复，最大限度地减少故障车辆对环境的影响。

为了实现更全面的排放监测，遥感技术作为一种非侵入式方法来评估车辆在道路上的排放量。部署在路边或移动装置中的遥感设备可以测量现实驾驶条件下排放的污染物。该技术提供了有关实际操作下排放的宝贵数据，从而可以更准确地了解车辆对环境的影响。

PEMS代表了排放测试技术的重大飞跃。这些便携式系统允许对车辆进行道路测试，捕获真实驾驶场景中的排放数据。PEMS 包括测量氮氧化物、二氧化碳和颗粒物等污染物的各种传感器。它们提供了不同驾驶条件下车辆排放的全面视图，捕捉传统实验室测试可能遗漏的变化。

PEMS 技术通过提供真实场景中车辆排放的动态、准确表示，解决了传统实验室排放测试的局限性。PEMS 由先进的传感器组成，可直接测量废气，确保数据的准确性和可靠性。

与传统测试方法相比，PEMS 具有多种优势。首先，它们能够评估不同条件下的排放，考虑驾驶方式、道路坡度和交通模式等因素。这些全面的数据使监管机构能够制定更好地反映实际道路性能的排放标准。

其次，PEMS 可以识别实验室排放与实际排放之间的差异，从而制定更有效的排放标准。制造商有动力提高车辆的实际性能，缩小报告排放量与实际排放量之间的差距。

此外，PEMS 有助于及时识别排放违规行为。监管机构可以部署配备 PEMS 的车辆进行监视、识别高排放车辆并迅速采取纠正措施。这不仅确保了合规性，还对排放篡改起到了威慑作用。

尾气排放测试的关键组成部分

尾气排放测试是评估车辆环境影响和确保遵守排放法规的一个重要方面。这个多方面的过程涉及各种测试方法和测量参数，这些方法和测量参数共同提供了对车辆释放的污染物的深入了解。

尾气排放测试包括一系列旨在评估不同操作条件下车辆排放的测试方法。这些方法可以深入了解车辆在不同场景下的排放性能。

怠速排放测试评估车辆静止且发动机怠速时的排放量。该测试捕获发动机低负荷期间排放的污染物，例如在红绿灯处等待或短暂停车期间。该测试与城市驾驶条件特别相关，并提供长时间怠速期间发生的排放数据。

负载模式排放测试是在车辆承受各种负载条件下进行，模拟不同的驾驶场景。该测试评估一系列发动机负载下的排放，使监管机构能够评估车辆在不同驾驶条件下（从城市驾驶到高速公路速度）的性能。

冷启动排放测试重点关注发动机冷启动后最初时刻释放的排放量。由于不完全燃烧和发动机校准调整，冷启动往往会产生更高的排放。该测试对于了解发动机预热期间排放的影响以及制定最大限度减少冷启动排放的策略至关重要。

CO是碳氢燃料不完全燃烧产生的无色无味气体。它对人体健康有害，并有助于形成地面臭氧和烟雾。尾气排放测试测量二氧化碳水平，以评估燃烧效率和排放控制系统的有效性。

HC 排放由燃料中未燃烧或部分燃烧的碳氢化合物组成。它们会导致烟雾的形成，并与呼吸系统问题有关。测试 HC 水平有助于评估燃料燃烧效率和排放控制有效性。

高温燃烧产生氮氧化物排放，导致空气污染、酸雨和烟雾的形成。氮氧化物排放因其在呼吸系统疾病中的作用以及对气候变化的影响而成为一个重大问题。测量氮氧化物水平有助于评估排放控制技术的有效性。

PM包括悬浮在空气中的微小固体颗粒和液滴。这些颗粒对人体健康产生不利影响，特别是可以深入呼吸系统的细颗粒。PM 排放测试评估这些颗粒的数量和尺寸分布。

当燃油中的挥发性化合物蒸发并从车辆的燃油系统和发动机中逸出时，就会发生蒸发排放。这些排放物有助于地面臭氧和烟雾的形成。测试蒸发排放涉及评估在各种驾驶条件下释放的蒸发排放量。

案例研究：成功的排放控制措施

为了减轻汽车尾气排放对环境和公众健康的不利影响，一些地区和城市已经实施了成功的排放控制措施。

加利福尼亚州开创性的零排放汽车计划体现了该州对减少温室气体排放和促进采用清洁交通技术的承诺。该计划于 1990 年启动，要求汽车制造商销售占总销量一定比例的 ZEV，例如纯电动汽车 (BEV) 和氢燃料电池汽车 (FCV)。这一要求鼓励制造商投资创新技术并突破减排界限。

ZEV 计划取得了多项积极成果。首先，它激励了电动汽车技术的研究和开发，推动了电池效率、续航里程和充电基础设施的进步。

因此，电动汽车变得更容易为消费者所接受。其次，该计划有助于减少空气污染物和温室气体排放，从而改善空气质量并降低健康风险。此外，该计划还激励其他州和国家采取类似的法规，促进全球向可持续交通的转变。

欧盟严格的排放标准有助于抑制成员国的车辆排放和提高空气质量。欧洲排放标准于 20 世纪 90 年代首次推出，对车辆排放的氮氧化物 (NOx)、一氧化碳 (CO)、碳氢化合物 (HC) 和颗粒物 (PM) 等污染物的允许水平设定了限制。这些标准随着时间的推移而不断发展，每次迭代都变得越来越严格。

欧洲标准取得了显着的成功。它们迫使制造商开发先进的排放控制技术，从而导致柴油颗粒过滤器 (DPF)、选择性催化还原 (SCR) 系统和其他创新解决方案的广泛采用。因此，欧洲道路上的车辆排放的污染物比以前明显减少。

此外，这些标准还刺激了清洁燃料的采用，并刺激了替代推进系统（包括电动汽车和混合动力汽车）的发展。欧洲的经验表明，严格的监管在推动行业创新和减少排放方面发挥着关键作用。

北京因严重的空气污染和雾霾而臭名昭著，采取了综合措施来应对这一紧迫问题。该市采取了多方面的措施，包括排放控制、产业结构调整和城市规划。

北京的关键战略之一是严格车辆和工业设施的排放标准。对氮氧化物、颗粒物和挥发性有机化合物（VOC）等主要污染物的排放限制已经实施，鼓励使用更清洁的技术和燃料。

此外，北京还大力发展公共交通，建设适合行人的基础设施，并推广非机动车交通方式。这些努力减少了车辆排放和交通拥堵，有助于改善空气质量。

此外，北京还采取措施减少煤炭消耗并推广清洁能源。该市从燃煤供暖系统和发电厂的转型极大地抑制了颗粒物排放。可再生能源项目的投资进一步有助于减少与化石燃料相关的污染。

废气排放检测与控制的未来方向

随着对抗空气污染和减轻气候变化影响的紧迫性变得越来越紧迫，废气排放测试和控制的未来即将发生变革。

废气排放检测和控制的未来在于建立更严格、更全面的法规，并伴随着全球协调的努力。世界各国政府都认识到需要提高排放标准，以大幅减少有害污染物。预计更严格的法规不仅涵盖氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）等传统污染物，还涵盖迄今为止被忽视的新兴污染物。

全球统一排放标准对于在不同地区取得一致结果至关重要。统一标准和测试方法可以减少制造商的模糊性，并促进通用减排技术的开发。全球统一轻型车辆测试程序 (WLTP) 等举措表明了行业对创建统一排放测试方法的承诺。

不断变化的车辆排放格局要求将新兴污染物纳入测试协议。这些污染物，如超细颗粒、黑碳和不受管制的挥发性有机化合物 (VOC)，会导致空气质量下降，并对健康和环境产生影响。未来的排放测试必须涵盖更广泛的污染物，以准确反映现实世界的排放。

纳入新兴污染物的努力将推动排放控制技术的创新。研究和开发将集中于解决这些污染物，从而采用新的策略来减少其排放。测试参数的扩大将确保排放控制措施在解决更广泛的污染物方面保持有效。

技术的进步将彻底改变废气排放测试的方法，特别强调遥感和物理排放监测。传统的基于实验室的测试将得到现实世界道路监测的补充，从而更准确地反映车辆在实际运行过程中的排放情况。

已经获得关注的遥感技术将继续发展。战略性地放置在道路上的先进传感器可以评估经过的车辆的排放，从而深入了解现实世界的排放行为。这种方法可提供大规模数据，并能够针对高排放车辆采取有针对性的执法行动。

物理排放监测也将发挥至关重要的作用。便携式排放测量系统（PEMS）将变得更加复杂，可以在各种驾驶条件下实时监测排放。这些系统将促进全面的数据收集，使监管机构能够评估合规性并识别趋势。

尾声

回顾废气排放测试和控制的多方面历程，很明显，这些努力是持续对抗空气污染及其深远影响的关键支柱。

随着空气污染继续对环境、公众健康和整体生活质量构成严重威胁，有效的排放控制措施的作用变得至关重要。

通过从源头上控制污染物，排放控制可以直接解决这些挑战的根本原因，为实现更清洁的空气、降低健康风险和更可持续的未来提供切实可行的途径。

参考文献：

等离子体净化汽车尾气中C2H4的仿真研究 陈其豪; 计霖; 李田妹; 刘凤; 齐立强 能源与环境 2023

汽车尾气能在两小时内改变大脑 高齐云 中学生英语 2023

基于汽车尾气净化的Cu-CeSAPO-34催化剂制备与性能研究 姜伟 中国资源综合利用 2022