摘要：柴油汽车性能优越，在交通领域应用广泛，但是随之而来的尾气排放问题已经成为空气污染的重要源头。柴油车尾气中的颗粒物、NOX以及VOCs等成分给周围生态环境治理带来了极大的挑战。通过开展污染物特征分析，明确了柴油车尾气中的主要污染物成分和含量，并针对性地探讨了尾气处理措施，以期缓解环境污染问题，为同类研究提供参考。

　　关键词：柴油车；尾气污染；排放特征；尾气处理

　　机动车尾气排放是我国空气污染的重要源头。柴油车颗粒物、氮氧化物（NOX）以及挥发性有机物（VOCs）等污染物排放污染严重，开展柴油车尾气污染物排放特征及尾气处理研究意义重大。

　　1柴油车尾气污染物分类

　　柴油汽车性能优越，经济性佳，已经被广泛地应用到交通领域[1]。与汽油车相比，柴油车排放物中HC以及CO成分较少，仅为前者的10%左右；排放的NOX成分与汽油车相近；排放的颗粒物超出汽油车30%~50%。柴油车在正常运行过程中排放的污染物可以分为可见微粒以及无形气体两大类，其中前者主要以碳粒、硫酸盐、重碳氢化物为主；后者主要以CO、NOX、SO2、HC等为主[2]。CO气体排放到空气中难以进行自我净化，对人类健康产生危害；SO2是一种无色有刺激性气味的有毒气体，是最常见的硫氧化物，也是主要的大气污染物之一；NO和HC在特定环境下受太阳照射的影响会产生有毒的光化学烟雾；SO2以及NOX在遇水的情况容易溶解并生成酸性物质。

　　从废气危害的角度，可将柴油车尾气划分为危险废气和无害废气两大类。柴油的主要成分为聚合物烃，如果柴油在发动机内部充分燃烧，其产物为CO2和水蒸气；如果柴油不能充分燃烧会产生中间体物质，包括碳氢化合物、CO、氮氧化物、SO2等，该类成分的总量占柴油车发动机废气排放量的1%左右，但是多为有毒物质，甚至有致癌和突变风险[3]。所以，柴油车在运行过程中产生的废气，一方面给周围生态环境带来了污染问题，另一方面还会导致燃料不能彻底燃烧，造成资源的极大浪费[4]。

　　2柴油车尾气污染物特征研究

　　2.1柴油车尾气排气管污染物分析

　　选取某汽车厂商生产的柴油车为例，车辆使用时间3年，对柴油车尾气排气管进行污垢取样处理，选用工具将距离排气管外80 mm内壁处的物质刮下，收集尾气样品，置于棕色磨口玻璃瓶中，对其进行尾气污染物试验。借助分析仪器设备对柴油车排气管中的有机污染物进行定量分析，为保证不同种类污染物分析的准确性，选择3个不同的温度段（<100℃、100~300℃、300~550℃)对残余物中的可吸附物质、游离态物质、可裂解物质进行数量监测。分析结果显示，柴油车排气管中低分子吸附污染物含量为1.5 mg/g，占有机物份额的1%；游离态物质含量为21.55 mg/g，占尾气残余有机物份额的16%；高沸点裂解物含量为106.04 mg/g，占尾气残余有机物份额的82%；三种污染物含量之和为129.09 mg/g。可以看出，柴油车尾气中的“黑炭”除含有无机碳以外，还含有一定量的有机污染物，其占比约为13.0%。

　　2.2柴油车尾气污染物分析

　　预先清洗好不锈钢采样罐（Summa罐），收集柴油车尾气样品，对其进行冷凝吸附、热解吸附处理，去除样品中的CO2、水蒸气、N2以及惰性气体，剩余的VOCs经浓缩后进行气相色谱分离，质谱检测VOCs样品构成，并通过外标法对其含量进行分析。柴油车尾气总离子流色谱分析结果显示，VOCs中主要成分为丙烯醛、苯、甲苯、乙苯、间对二甲苯、苯乙烯、邻二甲苯等，其对应的质量浓度见表1所示。

　　研究结果显示，柴油车尾气中含有一定量的脂肪烃类化合物，其中C10脂肪烃占比最高，为19.71%，其余碳数脂肪烃含量相对较低，占比在0.51%~3.70%，柴油车尾气VOCs不同碳数脂肪烃类成分及占比见图1所示。

　　柴油车尾气VOCs中脂肪烃占比最高，约39.51%，十氢萘衍生物次之，占比为15.42%，还含有一定量的芳香烃类物质，如烯烃和烷烃等化合物，占比为14.23%，酮类化合物成分占比13.48%，醛类化合物成分占比7.94%，醇类、羧酸类、醚类以及呋喃衍生物等占比为3.71%。

　　2.3车辆载荷、空调对柴油车排放的影响

　　选取某柴油车为实验对象，进行PEMS检测，分析研究车辆载荷、空调器打开/关闭等因素对柴油车NOx排放量的影响。设计A、B、C、D种实验工况，A工况车辆载荷水平和空调状态分别为空载、不开空调，B工况为空载、开空调，C工况为半载、不开空调，D工况为半载、开空调。4种工况对应的NOx排放结果见图2所示。从图2中可以看出，无负载条件下，打开空调较关闭空调NOx排放量降低24.4%；半载情况下，打开空调较关闭空调NOx排放量降低39.2%；不开空调时，空载较半载NOx排放量降低19.6%；开空调条件下，空载与半载NOx排放量接近。根据规定，NOx排放量最高阈值为0.69 g/（kW·h），结果显示不开空调时，空载与半载状况下NOx排放量均超过限制规定。对于柴油车来说，NOx最终排放放量是其产生与消除的累加过程。打开空调或者载荷的增加，会增大引擎负载，影响引擎正常工作状态。NOx于发动机气缸中产生，载荷增加会影响柴机中废气的温度，对SCR催化剂产生负面影响。半载式以及空调的高排气温度有助于SCR更好地发挥催化性能，从而降低NOx的排放。

　　3柴油车尾气处理措施

　　3.1废气再循环降低NOx排放

　　废气再循环（exhaust gas recirculation，EGR）是将部分排气与新鲜空气混合燃烧，利用CO2、N2等高比热容量，降低NOx的排放[5]。柴油机在燃烧过程中平均过剩气体系数较高，但混合气体组分分布不均匀，局部燃点较高，由此导致NOx的产生。NOx的生成环境多为高温、富氧环境，废气再循环系统中排气的增加会提升混合气体的热容，进而使得最高着火温度下降，随着尾气中氧气含量的下降，氮氧化物的产生也会受到抑制。

　　3.2催化转化技术减少HC和CO的排放

　　催化剂的作用在于能够将废气中的HC和CO成分转化为无害的CO2和水蒸气，并去除甲醛等其他有毒物质。应用实践显示，Pd型催化剂的应用能够有效减少可溶性有机组分SOF的排放量，并降低近30%的颗粒排放量[6]。再者，二氧化硅取代氧化铝膜可以有效减缓硫酸盐的生成。

　　3.3颗粒净化技术降低颗粒物的排放

　　常见的柴油机颗粒净化技术包括过滤技术、催化转换技术以及颗粒收集捕捉技术等。应用粒子过滤器过滤尾气中的微粒，再通过替换过滤器或者氧化法等清洗粒子，将其还原为固有状态[7]。为提升微粒的转化效果，常用的措施是提升废气温度或者降低粒子点火最低温度。

　　4结语

　　为有效降低柴油车尾气排放物对环境的影响，开展了尾气污染物特征和处理策略研究。随着发动机技术的持续发展、废气治理技术的进步以及清洁能源的应用，相信将来柴油车尾气污染物排放问题会得到有效的改善。

　　参考文献

　　[1]王晓.矿用防爆柴油机尾气排放控制技术研究现状[J].内燃机，2023，39（3）：12-17.

　　[2]曹湘洪.支持燃油汽车低碳和污染物超低排放的高效高清洁汽柴油标准[J].石油炼制与化工，2022，53（11）：1-10.

　　[3]顾中月,黄宝琪,郝芮.柴油车尾气污染物特征及其危害[J].广东蚕业，2019，53（11）：42-43.

　　[4]王安，邵阳，马玲玲，等.柴油车尾气颗粒物的形貌结构及元素分布研究[J].环境科学与技术，2022，45（6）：154-161.

　　[5]李秀颖，刘爱新，闫克磊，等.通过DF4C加装后处理研究轨道柴油机车的尾气净化技术[J].中国科技期刊数据库工业：A，2023（2）：11-15.

　　[6]吴美璇，赵子宇，李浩，等.不同工作条件对柴油机尾气污染物排放特性的影响综述[J].土木与环境工程学报（中英文），2022，44（1）：197-206.

　　[7]周文钦，李成，刘俊文，等.典型内燃叉车尾气挥发性有机物与正构烷烃的排放特征[J].环境科学，2022，43（2）：735-742.