1机动车排放污染及控制现状

1.1中国机动车排放污染现状

随着交通运输的快速发展，汽车产业已经成为我国的支柱产业之一。目前中国汽车保有量已达1500万辆，近几年增长13-15%。柴油车保有量约650万辆，摩托车保有量4500W万辆以上。近几年摩托车的增长率都在20%以上。随着经济的发展，我国机动车数量迅速增加，其增长速度远远高于经济和人口的增长速度。由于我国大部分汽车都集中在大中城市，再加上道路交通条件差、车辆保养维修体系不完善、老旧车辆数量多，我国汽车和自行车的平均排放水平很高，是目前发达国家排放系数的数倍。由于平均车速低，运行状况差，HC和CO排放严重，NOx排放因子相对较低。这些车辆进入城市交通网络，加剧了城市机动车的排放污染，也导致城市空燃气质量恶化。在一些城市，氮氧化物的浓度近年来明显增加。1996年，全国有17个北方城市和10个南方城市空气体中NOx日均值超过二级浓度限值。1996年广州氮氧化物日均值超过三级浓度限值。就典型的机动车污染物HC、CO、NOx而言，北京、上海、广州、重庆等城市均超过煤烟污染。目前，我国城市机动车空大气污染的表现形式是环境空空气中氮氧化物超标，存在光化学烟雾严重污染的潜在威胁。机动车尾气排放已成为我国大中城市的主要污染源之一，机动车污染排放已成为我国城市经济发展中的重要环境问题。

1.2中国关于机动车污染排放的法规和政策

中国颁布& ldquo1987年9月。《中华人民共和国大气污染防治法& rdquo无铅汽油也是落实大气法的具体行动之一。我国目前有17项机动车排放标准(汽车、柴油车、摩托车排放标准、试验方法和实验方法)。还有其他地方标准。比如北京在用车双怠速标准。随着近两年城市机动车污染的加剧，现行标准已越来越不适应形势的需要。北京首先推出了更严格的国家标准，相当于90年代初的欧洲排放标准，于1999年1月1日实施。国家环保局发布了& ldquo1999年7月。轻型汽车污染物排放标准& rdquo(CWPBl & mdash1999)，并将于2000年1月1日起实施。从2000年1月1日至2004年6月30日的第一阶段和从2004年7月1日开始的第二阶段分别需要满足欧洲第一阶段水平(91/44l/EEC和93/59/EEC法规)和第二阶段水平(欧洲排放法规94/12亿EC和96/69亿EC法规)。这些标准的实施将使中国的汽车排放控制水平达到欧洲90年代初的水平。我国自1997年2月起实施的摩托车排放标准相当于80年代欧洲ECE40.00限值。1998年12月，机械部发文，规定我国摩托车执行更严格的标准。计划到2002年实施相当于欧洲90年代中后期水平的ECER 83。0l标准极限。控制机动车污染将对维持城市空气质量、城市环境保护和可持续发展，促进我国环保产业及相关产业发展具有重要意义。机动车排气控制技术的开发、应用和产业化必将产生巨大的经济、社会和环境效益。

1.3国内外机动车污染控制技术现状

发达国家非常重视控制城市机动车排放的研究，并于20世纪60年代颁布了排放标准和法规，1974年& mdash1975年，美国和日本相继安装了氧化催化净化器。1978年，美国提出汽车排放NOx的控制要求，开始研究三元催化净化器，达到实用阶段。国外催化净化器的研发、生产和营销主要由几大厂商进行。国外已形成机动车污染控制三大体系，建立了一系列完整的技术和管理体系，有效降低了尾气排放，促进了环保产业的发展。国外机动车排气污染控制催化技术的发展目标是根据不同时期各国颁布的排放标准和法规，达到排放标准。开始向低排放、超低排放、零排放汽车发展。我国在汽车尾气催化净化器领域的研究起步较早。从1973年开始，红旗轿车的尾气得到净化。自1982年以来，蜂窝陶瓷载体的制备技术、涂层材料和工艺技术、催化剂优化配方和制备技术、催化剂生产中的一些设备和成套工艺、技术规范、催化净化器组装技术、柴油机碳烟去除和催化燃烧再生技术、摩托车尾气净化技术等。已经研究了很长时间并且已经开发了一些产品。一些关键技术接近国际先进技术。近年来，对汽油车排气污染的控制取得了很大进展。北京、广州、上海等大城市相继实现了无铅汽油，计划到2000年在全国范围内实现无铅汽油。这些都为汽油车安装催化净化器创造了条件。At & ldquo九& rdquo在计划期间，中国科学技术部设立了& ldquo第一次。中国汽车污染综合控制研究& rdquo科学技术研究课题。中国主要用稀土部分或全部替代资源短缺的贵金属，解决汽车尾气排放污染问题。目前，我国汽车排气污染控制的研究水平较高，工作基础较好。有强大的产学研团队，有清华大学、天津大学、华东理工大学、北京工业大学、武汉汽车工业大学等高等院校，有中科院生态环境研究中心、中科院昆明贵金属研究所、中科院大连化学物理研究所、北京有色金属研究所、北京石油化工学院、天津化工学院等科研院所，还有桂林利克特、无锡卫子力达、北京蓝天、北京绿创。一些科研院所和厂商已经有了良好的合作关系，具备了向工程化、产业化转化的条件。但与国外产品仍有较大差距，主要表现在催化剂寿命、部分硬件技术、装配集成技术以及与不同车型的匹配技术等方面。我国汽车尾气污染控制水平仅相当于发达国家70年代中期水平。目前销售汽车尾气催化净化器的厂家约有80家。但生产催化器的规模并不大，年产量几万到十万台，产品质量参差不齐。而且由于市场问题，所有厂家都没有达到产能，所以形成产业化还有很大差距。比如在北京实际装车使用后暴露出很多问题，需要符合国家GB14763 & mdash于2000年1月1日实施。999排放标准还是有难度的。在其他机动车尾气净化的研发中，摩托车尾气排放严重，因此摩托车排放对大气造成的污染已经成为世界性的研究课题，而我国对摩托车污染控制的研发还很少。近年来& ldquo摩托车尾气催化净化技术的研究与应用& rdquo主题已列在& ldquo九& rdquo重点研究计划，开发净化效果好的催化材料& ldquo柴油车排气颗粒物净化技术& rdquo该主题也包含在& ldquo九& rdquo解决关键问题。汽油稀燃具有发展潜力和应用前景，但国内尚未开展相关研发。压缩天然气(CNG)或液化石油气(LPG)作为清洁燃料汽车的转型，排放的污染控制也是前沿研究课题，国内相关研发接近空白。宋体；与机动车污染控制相关的环保产业市场前景广阔，但由于技术、法规、政策、市场本身等诸多原因，尚未形成催化净化器厂商所期望的规模，需要从多方面进行开发和培育。总之，我国在机动车排放控制方面与国外先进水平存在明显差距。但是，经过20年来科技界和工业部门的不懈努力，已经奠定了良好的基础，完全有能力开发出符合中国国情的具有知识产权的技术，并使之产业化。随着我国机动车尾气排放法规的更加规范和完善，在政府的支持下，在科技界和工业部门的不懈努力下，机动车尾气的净化将会有一个全新的& mdash发展与飞跃。

稀土2在机动车排放控制中的应用

2.1稀土催化剂的研究现状及稀土在机动车净化催化剂中的催化特性

稀土氧化物的独特性质和催化作用长期以来吸引了催化研究者的注意。例如，稀土氧化物的顺磁性、晶格氧的迁移率、阳离子的变价和表面碱性与许多催化作用有内在联系。然而，在以往的催化研究中，稀土氧化物多作为催化剂载体和添加剂，对稀土氧化物催化特性的研究比较肤浅，对稀土氧化物的催化效果进行细致深入的研究并不多见。特别是对稀土氧化物的表面性质和催化特性的认识远不如过渡金属氧化物详细和深入，这也与稀土难分离和发现的历史相对较短有一定关系。一般来说，稀土元素的催化性能除了上面提到的晶格氧迁移率、阳离子化合价变化和表面碱性外，还有以下三个规律性特征。第一，由于稀土元素的外层电子结构相似，稀土元素之间的催化性能差异相对较小，总催化活性不如过渡元素和外层D电子结构的贵金属元素。在大多数反应中，轻稀土元素的催化活性变化不超过1-2倍，重稀土元素之间几乎没有变化。而D型结构的过渡元素之间的活性差异相当大，甚至达到几个数量级，存在明显的选择性差异。二是在目前实用的工业催化剂中，稀土一般只作为助催化剂或催化剂的活性组分，很少作为主催化剂使用。第三，稀土作为贵金属催化剂的助剂，可以改善和改变催化剂的性能，其助剂的作用远大于传统意义上的碱金属或碱土金属元素。催化技术是汽车尾气净化器的关键技术，稀土在我国汽车排放污染控制中应用广泛。这主要是因为，一方面中国贵金属贫乏，稀土资源丰富，另一方面稀土有其独特的催化作用和性质。稀土在汽车尾气净化催化剂中具有储氧和催化作用。将其添加到催化剂的活性组分中，可以提高催化剂的抗铅硫中毒性能和高温稳定性，并可以提高催化剂的空比燃烧性能。此外，用于汽车尾气净化的稀土催化剂中稀土与贵金属和氧化铝的相互作用以及稀土催化的活性机理尚不清楚。

2.2机动车排放控制催化剂中稀土用量的现状及发展趋势

中国稀土的储量和产量都是第一位的，但是稀土的消费量却是第二位的。主要原因是在我国汽车尾气净化催化剂的应用中，稀土所占比例相对较小。在美国，汽车尾气催化剂是稀土原料的最大用户。1996年，美国汽车尾气净化催化剂的稀土用量达到11000吨(以REO计算)，占当年美国稀土总消耗量的45%，远高于稀土用量第二的石油裂解催化剂(占稀土总消耗量的24%)。目前我国机动车催化净化器的生产还没有形成规模，所以使用的稀土还比较少。在无铅汽油的前提下，控制汽车尾气排放污染最有效的措施是电喷和安装汽车尾气净化器。中国作为一个稀土资源大国和贵金属资源贫乏的国家(贵金属年产量为0.4吨)，应充分利用稀土资源，开发和推广使用具有中国特色的稀土基汽车尾气净化催化剂，这对开拓我国稀土资源的综合利用和控制城市大气污染具有至关重要的意义。据有关部门预测，到2005年，我国将有800-1000万套机动车尾气催化转化器的巨大需求，产值将达100亿元，每年消耗l000吨稀土可减少一氧化碳1000万吨，碳氢化合物100万吨，氮氧化物20万吨，取得良好的经济效益和社会效益。

2.3我国稀土尾气净化催化剂研发中存在的问题

目前，我国尾气净化稀土催化剂的研发主要存在以下问题:一是研究部门、开发部门和产业化部门之间的协调不够，高校和科研院所的结合有待进一步加强；二是现有几家小型汽车尾气净化器生产企业的稀土催化剂开发实力和实验手段相当不足，导致该领域科研成果转化速度相对较慢；第三，国家需要进一步加强宏观调控、发展基金、产业化贷款和产业政策。就现状而言，稀土催化剂应用的基础研究相对滞后，一些关键技术和产业化工艺技术尚未完全解决。

3结论

今后应重视稀土汽车尾气净化器的产业化开发和生产，并考虑全国稀土资源和市场分布情况。稀土催化剂应用和发展的战略目标是& ldquo抓应用，促生产，创效益& rdquo。通过稀土尾气净化催化剂的研发和应用，获得中国自己的稀土应用知识产权，将资源优势转化为产业化优势。稀土催化剂的研发可分为应用基础研究、研发和产业化三个层次。在应用基础研究方面，针对我国丰富的稀土资源，开发含少量贵金属的稀土催化剂，进一步降低贵金属用量，提高催化剂的技术含量，进一步开展稀燃条件下的稀土催化剂、高性能稀土复合切削材料、稀土纳米催化材料、柴油机和清洁燃料稀土净化催化剂的研究。关于稀土净化催化剂的研发，重点是汽车尾气净化器整套生产技术，包括生产线设计、新型高效催化剂生产技术、涂装技术、组装技术、质量检测、产品鉴定等。我们还应该开发各种实用的机动车排气污染控制技术。既能解决在用车的排放污染，又能落实新车安装净化器的配套。产业化方面，主要研究将催化剂寿命从目前的5万公里提高到8-1万公里。此外，还要掌握稀土汽车尾气净化器成套生产技术、含少量贵金属的稀土催化剂实用生产技术和汽车尾气净化器产品标准化技术。其他机动车尾气控制技术也需要产业化。稀土在汽车尾气净化催化剂中的应用是一个多学科的系统工程，涉及到环境保护的政策法规。鉴于我国在汽车尾气净化稀土催化剂研究和应用方面与国外的差距，建议由国家计委、科委、环保局、机械局、公安部、交通部等行业领导共同组建国家稀土催化剂应用领导部门，由稀土汽车尾气净化器合作网络负责产业化，稀土催化剂专家组织负责技术指导、监督和咨询。国家应该采取一定的行业保护措施，发展我国具有知识产权的净化器行业。同时，吸收国外先进技术，促进我国稀土催化剂的应用和发展。