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最近幾天，史上罕見的霧霾再次襲擊北京城，11月30日18時(shí)左右，北京京西南區(qū)域點(diǎn)PM2.5濃度達(dá)到1000微克/立方米，已接近1952年倫敦霧事件。

從 2013年開始，“霧霾”成為年度關(guān)鍵詞。這一年的1月，4次霧霾過程籠罩30個(gè)省（區(qū)、市），在北京，僅有5 天不是霧霾天。有報(bào)告顯示，中國最大的 500個(gè)城市中，只有不到1%的城市達(dá)到世界衛(wèi)生組織推薦的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，與此同時(shí)，世界上污染最嚴(yán)重的10個(gè)城市有7個(gè)在中國。

十面“霾”伏的北京城

這讓我們不禁想起了1952年12月持續(xù)了5天的倫敦大霧。當(dāng)時(shí)能見度只有幾米，找到路的唯一辦法是沿著馬路護(hù)欄和房屋行走。人們根本看不清交通狀況，過馬路必須靠聽覺。造成污染的最直接原因是發(fā)電站和普通家庭使用的煤炭以及汽車尾氣。

1952 年倫敦大霧引發(fā)的直接死亡人數(shù)達(dá)到4000至6000人，其中主要是兒童和患有呼吸疾病的人群。這是一場全國性災(zāi)難。如果按照中國的人口規(guī)模換算，相當(dāng)于 8萬人死亡。由于大霧帶來的嚴(yán)重影響還加劇了人們已有的病情，而且并非所有死亡人數(shù)都立即進(jìn)行了登記，因此估計(jì)最終的死亡人數(shù)為1.2萬人。

下圖分別為北京和上海的環(huán)境狀況，其中北京的機(jī)動(dòng)車污染占比達(dá)31.1%，上海的流動(dòng)源也就是機(jī)動(dòng)車尾氣污染占比最大為25.8%。

機(jī)動(dòng)車尾氣的主要危害

1、機(jī)動(dòng)車排放的PM2.5的粒度很小，在0.04-0.3微米（柴油車0.3,汽油車0.1，摩托車0.04）, 遠(yuǎn)小于2.5微米，不但能夠進(jìn)入肺部，而且能夠進(jìn)入血液，對人體的危害巨大 。

2、化學(xué)組成的毒性大，機(jī)動(dòng)車排放的PM2.5含有多環(huán)芳烴（PAHs）等16種高致癌物質(zhì)（致癌無閾值即致癌沒有吸入量多少的限值），為毒性和危害最大的污染物。

汽車尾氣排放的PM2.5 含有的16種芳烴高致癌物質(zhì)

關(guān) 于汽車尾氣凈化，以汽油車為例，現(xiàn)在主要的是采用的三效催化劑的凈化技術(shù)，三效催化劑由蜂窩體和催化劑涂層組成，催化劑涂層由稀土儲氧材料（由氧化鈰，氧 化鑭和氧化鋯制備）、稀土穩(wěn)定的氧化鋁材料和貴金屬組成。稀土儲氧材料中的稀土元素鈰為一種變價(jià)元素，其氧化物具有特殊的儲存和放氧功能，與貴金屬 Pt,Pd和Rah結(jié)合，在貧燃時(shí)儲存氧，富燃時(shí)提供氧，將汽車尾氣排放的碳?xì)浠衔铮℉C）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOx）等污染物高效轉(zhuǎn)化為還原成對人體無害的氮?dú)夂退?。由于稀土儲氧材料的高性能，使三效催化劑的性能大幅度提高，現(xiàn)在國外已經(jīng)達(dá)到準(zhǔn)零排放水平，最終將實(shí)現(xiàn)基本上不排放污染物。

既然汽車安裝了尾氣凈化裝置，為什么國內(nèi)的城市污染依然持續(xù)爆表呢？其主要原因在于國內(nèi)大量的汽車存在尾氣凈化器過期使用的問題。

據(jù)四川大學(xué)催化材料研究所所長陳耀強(qiáng)教授介紹，我們國家現(xiàn)在對汽油車只有排放檢測沒有過期催化劑更換，2000年實(shí)施汽油車的國Ⅰ排 放標(biāo)準(zhǔn)，將催化劑裝上車，催化劑的壽命為8萬公里行駛里程。出租車每年的行駛里程在20萬公里左右，所以出租車一年必須換兩次催化劑才能保證排放達(dá)標(biāo)。照 此計(jì)算，2000年1月購買的出租車在2000年內(nèi)就應(yīng)該更換兩次催化劑。從2000年到現(xiàn)在2015年全國都沒有啟動(dòng)換催化劑，這里有多少高排放車可想 而知。

到2014年底，我國的汽車保有量為1.5億輛，其中汽油車1.3億輛。有多少超標(biāo)排放的汽油車？對國Ⅰ至國Ⅲ汽油車催化劑的使用壽命為8萬公里或5年，以先到者為準(zhǔn)，即不論半年，一年，兩年，三年，四年，只要行駛距離達(dá)到8萬公里，就得更換催化劑，如果5年不到8萬公里，也得更換催化劑；對于國Ⅳ汽油車，使用壽命為8萬公里或5年，以先到者為準(zhǔn)。

按 催化劑的壽命8（10）萬公里或5年計(jì)算，2010年及以前生產(chǎn)有六千六百多萬輛汽油車無需檢測也能判斷它排放肯定已經(jīng)超標(biāo)，2014年六月份以前買的 500萬出租車肯定排放超標(biāo)， 2011年到2014年生產(chǎn)的六千多萬輛汽油車中有兩千萬輛以上排放已經(jīng)超標(biāo)，加起來排放超標(biāo)車超過九千萬輛，即 1.3億輛汽油車中至少九千萬車輛排放超標(biāo)，這是我們國家在用汽油車的排放情況。

催 化劑的壽命里程（8萬公里或10萬公里）是實(shí)驗(yàn)計(jì)算得到的，當(dāng)汽車行駛距離超過八萬公里時(shí)，排放基本上是超標(biāo)，所以造成大范圍大面積的污染是由于沒有定期 更換催化劑造成的，也就是說PM2.5、碳?xì)浠衔?、一氧化碳和氮氧化物隨著行使里程增加，可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的幾十倍至上百倍，這已得到不同行駛里程的汽 油車尾氣測定結(jié)果的證實(shí)。

根據(jù)陳耀強(qiáng)教授介紹，催化劑自身失效，會造成污染物排放增加3倍左右，而潤滑油里的磷，鋅等在催化劑孔道內(nèi)的沉積，使排氣阻力（背壓）增加，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒劣化 是造成污染物排放增加數(shù)十倍的主要原因。從過期催化劑的SEM和元素分析得到證實(shí)，催化劑過期時(shí)間越長，催化劑孔道堵塞越嚴(yán)重，污染排放越高。

從測定結(jié)果分析，更換催化劑后的汽油車，PM2.5至少可以降低60%到80%。

所以只有政府大力提倡，全民共同參與，才能使小小的稀土元素在治理城市霧霾的進(jìn)程中持續(xù)發(fā)光發(fā)熱，還我城市湛藍(lán)天空。

來源：科普中國，經(jīng)化學(xué)加編輯

官微 化學(xué)加 2015-12-02發(fā)