汽油车可挥发性有机物排放特性的研究

论文摘要

挥发性有机物（VOCs）是汽油车尾气中主要污染物之一。VOCs包含许多种有害成分,其中多环芳香烃（PAHs）、羰基化合物、稀烃类化合物已被证实为致癌物质。由于VOCs粒径小,能沉积在人体呼吸道深部肺泡内,并进入血液中,诱发多种疾病,对人体健康造成极大的危害;此外,它们也是大气光化学烟雾重要的前体物,影响大气环境。因此,深入、透彻地对汽油车VOCs的排放特性进行研究,可以为改善汽油车排放提供理论依据。本实验采用一辆符合欧III排放标准的JL7131X1型小汽车,按照欧III测试循环（NEDC）进行采样,研究了在冷起动循环、热起动循环及郊区测试循环（EUDC）下催化前后VOCs的排放特性,并简单地对部分主要PAHs进行了分析。同时,还考察了起动测试与全部测试下,催化前后颗粒物的浓度分布,研究结果如下:1.汽油车发动机起动阶段,VOCs的浓度可达到10000ppm;在这个阶段催化器的催化效率很低,40s后催化剂起燃,催化率快速增长,对各类VOCs转化效率均能达到90%以上;2.汽油车尾气中以芳香烃的含量居多,这与芳香烃自身化学特性和试验所用燃料的芳香烃含量有很大关系;在芳香烃中,又以甲苯、二甲苯、三甲苯等占主要成分;3.汽车尾气中的多环芳香烃,以气态为主,部分多环芳香烃为气态、颗粒态并存,四环以上为颗粒态;汽车运行过程中气态且环数较少的PAHs排放较多,在PAHs总排放量占99%以上;4.在起动工况超细颗粒物的排放恶劣,特别是在起动怠速和加速阶段,比其他工况在数量上高两个数量级;5.催化器对降低汽油机超细颗粒物的排放有明显效果,在降低颗粒物的体积浓度和表面积浓度方面尤其突出,但对数量浓度催化效果较差,主要是因为其对数量浓度很高的空气动力学直径在0.04-0.12μm粒径颗粒物的催化效率低。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 挥发性有机物（VOCs）的来源及危害
• 1.2.1 VOCs 的种类及对人体和环境的影响
• 1.2.2 VOCs 的主要来源
• 1.3 VOCs 检测技术进展
• 1.3.1 VOCs 采集方法
• 1.3.2 样品预处理技术
• 1.3.3 VOCs 分析方法
• 1.4 汽油车发动机的排放研究
• 1.4.1 汽油车尾气中VOCs 的研究现状
• 1.4.2 国内外排放法规对冷起动的影响
• 1.4.3 对于冷起动阶段的排放特性的研究情况
• 1.4.4 超细颗粒物的组成和形态
• 1.5 本文的研究意义和内容
• 第二章 汽油车排放VOCs 的采集与检测方法
• 2.1 试验设备
• 2.2 VOCs 的采样、前处理及分析
• 2.2.1 VOCs 样品采集
• 2.2.2 VOCs 样品稀释
• 2.2.3 VOCs 预浓缩处理
• 2.2.4 工作曲线的建立和日校正
• 2.2.5 气相色谱和质谱分析方法
• 2.3 PAHs 的采样及分析
• 2.3.1 PAHs 样品采集
• 2.3.2 PAHs 样品前处理
• 2.3.3 PAHs 分析条件
• 2.4 本章小结
• 第三章 汽油车VOCs 化学排放特性的研究
• 3.1 汽油车常规排放物的排放特性
• 3.2 测试循环中VOCs 排放特性
• 3.3 起动阶段VOCs 排放特性
• 3.4 VOCs 各主要组分的排放特性
• 3.5 起动阶段芳香烃化合物成分分析
• 3.6 汽油车 PAHs 排放特性的初步研究
• 3.7 本章小结
• 第四章 VOCs 超细颗粒物排放特性的初步研究
• 4.1 超细颗粒物的采集系统及其工作原理
• 4.1.1 Electrical Low-Pressure Impactor（ELPI）工作原理
• 4.1.2 ELPI 设备参数
• 4.1.3 稀释系统
• 4.2 全部测试循环催化器前后颗粒物的特性对比
• 4.3 起动阶段测试循环催化器前后颗粒物的排放对比
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文总结与工作展望
• 5.1 本文研究工作
• 5.2 今后工作展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢