发动机排放物危害多大？如何有效治理？

发动机排放物是指内燃机在工作过程中向大气释放的各种物质，主要包括气体污染物、颗粒物及微量有害成分，其成分与发动机类型、燃料特性、燃烧条件及后处理技术密切相关，随着汽车保有量的持续增长，发动机排放物对环境、气候及人类健康的影响日益凸显,成为全球关注的焦点问题。

发动机排放物的主要成分及来源

发动机排放物可分为有害气体、颗粒物及其他微量污染物三大类，各类物质的生成机理与来源存在显著差异。

气体污染物

• 一氧化碳（CO）：燃料在氧气不足条件下不完全燃烧的产物，主要源于汽油机混合气过浓、柴油机局部缺氧等情况，CO无色无味，进入人体后会与血红蛋白结合，降低血液输氧能力，严重时引发中毒。
• 碳氢化合物（HC）：包括未燃烧的燃料及燃烧中间产物，汽油机因壁面淬熄效应（火焰传播至缸壁熄灭）和缝隙效应（活塞环间隙中混合气未完全燃烧）排放较多，柴油机则因高压喷射雾化不良或过稀混合气导致燃烧不完全，HC是光化学烟雾的前体物质，可刺激眼睛和呼吸道。
• 氮氧化物（NOx）：高温富氧条件下，空气中的氮气与氧气发生化学反应生成，主要包括NO和NO₂，柴油机燃烧温度高、过量空气系数大，NOx排放显著高于汽油机；汽油机在爆燃或高负荷工况下NOx生成量也会增加，NOx是酸雨的主要成因之一，还会形成光化学烟雾，破坏臭氧层。
• 硫氧化物（SO₂）：燃料中硫分燃烧后的产物，柴油含硫量通常高于汽油，因此柴油机SO₂排放更突出，SO₂易氧化为SO₃，与水蒸气结合形成硫酸雾，腐蚀金属部件，并参与酸雨形成。

颗粒物（PM）

颗粒物主要由碳烟（以 elemental carbon 为主）、可溶性有机物（SOF，未燃烧的HC及添加剂）、硫酸盐等组成，是柴油机的主要排放特征之一，汽油机在冷启动、高负荷工况下也会产生颗粒物，但排放量远低于柴油机，碳烟是燃料在高温缺氧区裂解形成的，直径多在0.01-1μm，可深入肺部，引发呼吸道疾病；SOF则包含多环芳烃等致癌物，对健康危害显著。

微量有害物质

包括重金属（如铅、汞，源于燃料添加剂或润滑油）、醛类（如甲醛，HC不完全燃烧产物）、苯并[a]芘等多环芳烃等，这些物质含量虽低，但毒性大，具有致癌、致畸风险，尤其对儿童和孕妇影响更明显。

发动机排放物对环境与健康的影响

发动机排放物通过大气扩散、沉降等途径，对生态环境和人类健康造成多维度危害。

环境影响

• 大气污染：NOx和HC在紫外线作用下发生光化学反应，生成臭氧（O₃）和过氧乙酰硝酸酯（PAN）等光化学烟雾，导致城市空气质量下降；PM2.5（直径≤2.5μm的颗粒物）能长时间悬浮在大气中，降低能见度，形成雾霾；SO₂和NOx转化为硫酸盐、硝酸盐，是酸雨的主要成分，可腐蚀建筑物、破坏土壤酸碱平衡。
• 气候变化：CO₂虽非直接污染物，但作为主要温室气体，其排放加剧全球变暖；黑碳（BC，即碳烟的一种）吸收太阳辐射，加速冰川融化，同时对区域气候有显著影响。

健康影响

• 呼吸系统疾病：PM2.5可穿透肺泡进入血液循环，引发哮喘、支气管炎，长期暴露增加肺癌风险；SO₂和NO₂刺激呼吸道黏膜，导致咳嗽、呼吸困难。
• 心血管系统损伤：CO与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白，造成组织缺氧；PM中的重金属和有机物可引发血管炎症、动脉粥样硬化，增加心脏病和中风发病率。
• 致癌风险：苯并[a]芘、甲醛等物质被世界卫生组织（WHO）列为I类致癌物，长期接触可诱发白血病、鼻咽癌等疾病。

发动机排放控制技术与标准

为减少排放物对环境的影响，全球范围内逐步实施严格的排放标准，并发展出“机内净化+机外后处理”的综合控制技术。

机内净化技术

通过优化燃烧过程，从源头减少污染物生成：

• 燃烧系统优化：汽油机采用缸内直喷（GDI）、分层燃烧、可变气门正时（VVT）等技术，改善混合气均匀性；柴油机通过高压共轨喷射、废气再循环（EGR）降低燃烧温度和NOx生成。
• 燃料改进：降低燃料含硫量（如国六柴油硫含量≤10mg/kg），减少SO₂和PM排放；添加含氧剂（如乙醇、生物柴油），促进燃料完全燃烧。

机外后处理技术

对排放物进行净化处理，达标后再排入大气：

• 汽油车：三元催化转化器（TWC）可同时氧化CO、HC，还原NOx，需在理论空燃比（λ=1）附近工作；车载诊断（OBD）系统实时监测催化剂效率，异常时报警。
• 柴油车：选择性催化还原（SCR）喷射尿素溶液（DEF）将NOx还原为N₂；颗粒捕集器（DPF）过滤碳烟，通过主动再生（高温燃烧）或被动再生（催化剂作用）清除积碳；氧化催化转化器（DOC）氧化CO和HC，并去除部分SOF。

排放标准升级

全球主要市场逐步收紧排放限值，中国从国一到国六，欧盟从欧一到欧六，CO、HC、NOx、PM的限值分别降低90%以上，以国六b标准为例，汽油车PM限值从国五的4.5mg/km降至1.0mg/km，柴油车NOx限值从2.3mg/km降至0.46mg/km，并新增实际道路排放测试（RDE）要求，确保车辆在实际使用中达标。

主要排放物类型、来源及危害归纳

排放物类型	主要来源	主要危害
CO	不完全燃烧（混合气过浓）	人体缺氧，头痛、乏力，严重时中毒死亡
HC	未燃烧燃料（壁面淬熄、缝隙）	光化学烟雾前体物，刺激眼睛、呼吸道
NOx	高温富氧燃烧	酸雨、光化学烟雾，破坏臭氧层，引发呼吸疾病
PM（特别是PM2.5）	柴油燃烧碳烟、SOF	降低能见度，深入肺部引发心血管及呼吸系统疾病
SO₂	燃料中硫分燃烧	酸雨腐蚀，刺激呼吸道黏膜

相关问答FAQs

Q1：为什么柴油车的颗粒物（PM）排放通常高于汽油车？
A：柴油车与汽油车的燃烧方式差异是主要原因，柴油机采用压燃点火，燃烧温度高、过量空气系数大（λ＞1），燃料在高温缺氧区易裂解生成碳烟；而汽油机为点燃式，混合气相对均匀，燃烧温度较低，碳烟生成量极少，柴油含碳量高于汽油，且高压喷射可能产生油束碰壁，导致不完全燃烧，进一步增加PM排放，随着DPF等后处理技术的普及，国六柴油车PM排放已大幅降低，与汽油车差距缩小。

Q2：国六标准相比国五有哪些核心升级？
A：国六标准（尤其是国六b）在限值、测试方法和监管要求上全面升级：① 限值更严，如汽油车CO排放从国五的1000mg/km降至700mg/km，PM从4.5mg/km降至1.0mg/km；② 新增实际道路排放测试（RDE），要求车辆在实际行驶中（而非实验室工况）达标，避免“实验室造假”；③ 加严蒸发排放控制，要求油箱蒸发污染物排放量从国五的2g/次降至0.7g/次；④ 强化OBD系统监测功能，要求对更多部件（如DPF、SCR）进行实时监控，故障报警更精准，这些升级推动车企采用更先进的后处理技术,进一步降低排放对环境的影响。