汽車是現(xiàn)代人類的重要的交通工具,隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,人民生活水平的提高,汽車的數(shù)量也隨之迅速增加,在人們出行方便的同時,汽車尾氣對人類生存環(huán)境也造成了嚴重污染。

據(jù)烏魯木齊市環(huán)境監(jiān)測中心對機動車排氣污染分擔(dān)率調(diào)查顯示,目前機動車氮氧化物造成的污染占城市空氣中氮氧化物污染的比例已上升到40.1%,一氧化碳的污染比重達到94.1%。

機動車排放的一氧化碳、一氧化氮、碳氫化合物、光化學(xué)煙霧等污染物,嚴重影響空氣環(huán)境質(zhì)量,并直接危害市民身體健康。

汽車排放源主要來自三個方面:尾氣排放,燃油蒸發(fā)排放和油箱通風(fēng)。后兩方面所造成的排放物相對第一方面來說要小得多,通常后兩方面一氧化碳、氮氧化物為總排放量的1%-2%,碳氫化合物為20%左右。因此,汽車排放主要來自發(fā)動機燃燒產(chǎn)生的尾氣。尾氣中含有一氧化碳、氮氧化物、苯、硫化物、芳烴和烯烴等有害氣體,嚴重威脅著人類的身體健康。其中一氧化碳和人體血紅蛋白的結(jié)合能力是氧的250倍,因而能阻止血紅蛋白向人體組織輸送呼吸到的氧氣。當(dāng)空氣中一氧化碳的濃度在50UL/L以上時,冠心病患者就會感到胸痛,并使心電圖發(fā)生變化,還可以引起頭痛、頭暈、惡心、動脈硬化、腦溢血和末梢神經(jīng)炎等癥狀,對胎兒和幼兒的生長發(fā)育影響更大。

有證據(jù)表明,汽車排氣中許多烴類化合物有致癌功能,但這種功能是化合物本身的直接效應(yīng),還有許多物質(zhì)的協(xié)同功能至今尚不清楚,據(jù)美國環(huán)保機構(gòu)統(tǒng)計,美國每年的癌癥病例中,約58%是由空氣排氣引起空氣污染造成的。

氮氧化物能導(dǎo)致人的呼吸困難、呼吸道感染和哮喘等癥狀,同時使肺功能下降。尤其是兒童,即使短時間接觸氮氧化物也可以造成咳嗽、喉痛。

為防治機動車排氣污染，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，保障市民身體健康，按照國家、省、市有關(guān)政策、法規(guī)、標準要求，根據(jù)全市汽車尾氣污染防治大行動的工作布署，結(jié)合全區(qū)實際，制定本方案。

一、指導(dǎo)思想

以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，從推進節(jié)能減排、改善空氣質(zhì)量、服務(wù)民生出發(fā)，堅持“政府主導(dǎo)、部門聯(lián)動、社會參與”的原則，開展“汽車尾氣污染防治大行動”（以下簡稱“大行動”），加大投入，強化治理，嚴格執(zhí)法，廣泛宣傳，完善機制，發(fā)揮合力，進一步治理機動車排氣污染。

二、工作目標

通過開展“大行動”，加快淘汰老舊黃標車，全部使用國Ⅲ標準車用燃油，推廣應(yīng)用新能源和清潔能源汽車，控制油氣污染，實現(xiàn)機動車污染源頭控制。統(tǒng)籌機動車檢驗機構(gòu)建設(shè)，實現(xiàn)一站式便民服務(wù)。加強超標車輛維修治理企業(yè)監(jiān)管，加強機動車監(jiān)管能力建設(shè)，不斷提高機動車環(huán)境管理水平。加大宣傳力度，提高市民機動車污染防治意識，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，保障市民身體健康。

三、工作任務(wù)及分工

汽車排放源主要來自三個方面:尾氣排放,燃油蒸發(fā)排放和油箱通風(fēng)。后兩方面所造成的排放物相對第一方面來說要小得多,通常后兩方面一氧化碳、氮氧化物為總排放量的1%-2%,碳氫化合物為20%左右。因此,汽車排放主要來自發(fā)動機燃燒產(chǎn)生的尾氣。尾氣中含有一氧化碳、氮氧化物、苯、硫化物、芳烴和烯烴等有害氣體,嚴重威脅著人類的身體健康。其中一氧化碳與人體血紅蛋白的結(jié)合能力是氧的250倍,因而能阻止血紅蛋白向人體組織輸送呼吸到的氧氣。當(dāng)空氣中一氧化碳的濃度在50UL/L以上時,冠心病患者就會感到胸痛,并使心電圖發(fā)生變化,還可以引起頭痛、頭暈、惡心、動脈硬化、腦溢血和末梢神經(jīng)炎等癥狀,對胎兒和幼兒的生長發(fā)育影響更大。

有證據(jù)表明,汽車排氣中許多烴類化合物有致癌作用,但這種作用是化合物本身的直接效應(yīng),還有許多物質(zhì)的協(xié)同作用至今尚不清楚,據(jù)美國環(huán)保機構(gòu)統(tǒng)計,美國每年的癌癥病例中,約58%是由空氣排氣引起空氣污染造成的。

氮氧化物能導(dǎo)致人的呼吸困難、呼吸道感染和哮喘等癥狀,同時使肺功能下降。尤其是兒童,即使短時間接觸氮氧化物也可以造成咳嗽、喉痛。

尾氣排放的有害物質(zhì)不但增加了大氣污染,破壞環(huán)境生態(tài)平衡,更重要的是,這些污染物在一定條件下會生成二次污染—光化學(xué)煙霧,對人體造成更大的危害,光化學(xué)煙霧是機動車排出尾氣中的碳氫化合物、氮氧化物在特定的氣溫條件下,即靜風(fēng)、濕度低、溫度高、并在陽光長時間照射時會產(chǎn)生一種復(fù)雜的煙霧,這種煙霧叫“光化學(xué)煙霧”。

20世紀40年代,在美國洛杉磯首先發(fā)現(xiàn)了光化學(xué)煙霧。每到秋冬季節(jié),許多人的眼睛輕度紅腫,嗓子疼痛,甚至還有人皮膚出現(xiàn)程度不等的潮紅,丘斑疹等;人們還常會產(chǎn)生呼吸困難和疲乏的感覺。1955年九月,嚴重的汽車尾氣加上氣溫偏高,洛杉磯再次出現(xiàn)了光化學(xué)煙霧,而且濃度非常高,光化學(xué)煙霧不僅影響了人們的呼吸道功能,特別是損傷兒童的肺功能;引發(fā)胸痛、惡心、疲乏等癥狀,導(dǎo)致了幾千人受害,兩天之內(nèi)就有400多名65歲的老人死亡,生長在郊區(qū)的蔬菜全部由綠變褐,無人敢吃;水果和農(nóng)作物減產(chǎn),大批樹木落葉發(fā)黃,幾萬公頃的森林有四分之一以上干枯而死。繼1943年洛杉磯發(fā)生世界上最早的光化學(xué)煙霧事件后,在北美、日本、澳大利亞和歐洲部分地區(qū)也先后出現(xiàn)了這種煙霧。我國雖然只在少數(shù)城市發(fā)現(xiàn)過光化學(xué)煙霧,但隨著城市汽車數(shù)量的急劇增加,我國很多城市也都存在著潛在的威脅。據(jù)有關(guān)部門初步測算,去年深圳機動車共排放碳氫化合物約2.3萬噸,一氧化碳17萬噸,氮氧化物4.5萬噸,而排放總量以10%左右的速度增加。由于深圳北部受山脈阻隔,遇到夏秋靜風(fēng)、光照強烈的天氣,如不采取切實有效的措施加以控制,很有可能出現(xiàn)“光化學(xué)煙霧”污染事件。

目前,汽車尾氣控制和治理已成為世界重要課題,發(fā)達國家由于汽車總體技術(shù)較為先進,汽車尾氣控制技術(shù)也較為先進,已經(jīng)取得了重要進展,現(xiàn)在正向超低污染排放和零排放邁進,而我國在這方面起步較晚,許多控制技術(shù)處于探索和試用階段,但我們正努力與國際接軌?？刂破囄矚馕廴敬胧┯泻芏喾矫?可以使用清潔能源,如使用甲醇或改為電驅(qū)動;還可以改進操作條件,如改進氣-燃料油的比例,改進內(nèi)燃機設(shè)計,改進燃料油和其他添加劑的性質(zhì),如使用無鉛汽油等,這些措施目前已取得一定的成效。在世界共同努力和關(guān)心下一定能在現(xiàn)有成果的基礎(chǔ)上,研制出更有效,更完善的尾氣凈化技術(shù),為地球大氣環(huán)境凈化發(fā)揮更大的作用。

為保護和改善生活環(huán)境，防治機動車尾氣污染，保障民健康，根據(jù)《中華人民共和國大氣污染防治法》及相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章的規(guī)定，結(jié)合實際，現(xiàn)將加強機動車尾氣管理相關(guān)事項通告如下：

一、凡在本轄區(qū)道路行駛的機動車尾氣污染排放濃度要達到國Ⅲ標準，低于國Ⅲ標準的機動車應(yīng)自本通告之日起60日內(nèi)限期治理。

二、下列機動車要經(jīng)機動車尾氣檢測機構(gòu)檢測達到國Ⅲ標準，方可辦理權(quán)屬變更登記：

（一）運營年滿3年的各類客運機動車，包括客運機動車轉(zhuǎn)為非營運的機動車。

（二）注冊登記滿4年的貨運機動車和注冊登記滿5年的其他各類機動車。

化油器類機動車一律不予辦理變更登記。

一、立論依據(jù)

隨著社會的進步，經(jīng)濟的發(fā)展，全球機動車數(shù)量持續(xù)增加,機動車尾氣造成的環(huán)境污染日益嚴重。在國內(nèi)外許多大城市中，機動車尾氣污染排放分擔(dān)率相當(dāng)高。以CO為例，1983年英國汽車尾氣CO排放率占85%，1967年芝加哥為94%，1970年洛杉磯為98%，1965年紐約占96%[1]，美國1995年汽車尾氣污染排放率占總排放的66%，上海市在1998年機動車排放的CO就占到了總排放的64%[2]，廣州市1994年CO占88.8%，北京市1992年占62%[2]。機動車尾氣中另外兩種主要污染物NOx、HC的排放在總排放量中的分擔(dān)率也非常高，如NOx，東京市在1975年汽車尾氣排放分擔(dān)率占到了80%[1]。

近年來，隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展以及機動車保有量的持續(xù)增長，機動車排放所造成的污染也日益成為人們所關(guān)注的焦點[3~9]。自九十年代以來本市加強了在用車尾氣排放檢測、普及使用無鉛汽油、提前執(zhí)行輕型車新車排放標準等一系列機動車污染控制措施，較為有效地控制了中心城區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量繼續(xù)惡化的勢頭，但郊區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量受機動車污染排放影響日益突出。2000年全市NOx年均濃度0.056毫克/立方米，比1995年上升了10%；城區(qū)和郊縣NOx年均濃度為0.090毫克/立方米和0.032毫克/立方米，分別比1995年上升了23%和39%，見表1[10]。

表1.1995~2000年上海市NOx年日平均濃度變化

年份全市城區(qū)郊縣

濃度

為防治機動車排氣污染，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，保障市民身體健康，按照市人民政府關(guān)于2011年汽車尾氣污染防治大行動的有關(guān)部署，結(jié)合我市實際，制訂本方案。

一、指導(dǎo)思想

以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，從推進節(jié)能減排、改善空氣質(zhì)量、服務(wù)民生出發(fā)，堅持“政府主導(dǎo)、部門聯(lián)動、社會參與”的原則，開展“汽車尾氣污染防治大行動”(以下簡稱“大行動”)，綜合集成，發(fā)揮合力，嚴格執(zhí)法，廣泛宣傳，進一步治理機動車排氣污染。

二、工作目標

通過開展“大行動”，加快淘汰老舊黃標車，全部使用國III標準車用燃油，推廣應(yīng)用新能源和清潔能源汽車，實現(xiàn)機動車污染源頭控制。建立機動車排氣檢測維修制度，加強超標車輛維修治理企業(yè)監(jiān)管，加強機動車監(jiān)管能力建設(shè)，不斷提高機動車環(huán)境管理水平。加大宣傳力度，提高全民機動車污染防治意識，改善城區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量，保障市民身體健康。

三、工作任務(wù)及責(zé)任分工

一、日本汽車尾氣排放標準的演進歷程

日本政府為應(yīng)對汽車尾氣排放造成的日益嚴峻的大氣污染問題，先后制定、修訂了有效的汽車尾氣排放標準法規(guī)，在治理日本汽車尾氣污染的工作中舉足輕重。

（一）日本早期的汽車尾氣排放標準

日本最早的控制汽車尾氣排放的制度，是1966年運輸省制定的一部限制使用汽油燃料的汽車排放CO量的標準規(guī)定，這是史上首個國家標準。此規(guī)定控制CO小于3%，1969年加嚴到2.5%，1971年規(guī)定小型車CO小于1.5%，輕型車CO小于3%。1968年后，日本以《大氣污染防治法》為基礎(chǔ)，通過法律手段強化汽車尾氣排放標準。1971年，為控制汽車尾氣排放，CO、HC、NOx、PM(顆粒物)和鉛化合物被增加進了《大氣污染防治法》。1972年底，日本著眼于汽車所排放的廢氣規(guī)制了一般標準。1973年開始，日本開始實行控制汽車燃油蒸發(fā)排放的法規(guī)，增加了HC和NOx作為排放控制標的物，并分別對不同類別不同體積的汽車所排放的廢氣制定不同級別的排放標準。七十年代后，轎車汽油燃料使用量增長，日本各地出現(xiàn)的光化學(xué)煙霧污染造成日本人民疾病數(shù)量也激增，為控制轎車尾氣排放量，日本又先后制定法律法規(guī)。從1974年開始，日本針對氮氧化物制定了尾氣標準，并從1976年起除了繼續(xù)保持CO、HC的排放量不再增加外，主要強調(diào)的是嚴格對NO的排放控制，要求其排放降低80％。1978年，日本借鑒美國制定了本國化的控制汽車排放尾氣的法律，該法能實際實行，汽車技術(shù)的改革、民意等都起到關(guān)鍵性同時，在六七十年代間，日本地方自治法院通過制定各種法規(guī)、基準，嚴格控制排污，很好地阻止了工業(yè)公害加大損害民眾的健康，對環(huán)境保護作出較大貢獻。

（二）日本汽車尾氣排放標準的強化

隨著車輛節(jié)能減排技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，日本也開始不斷修訂其汽車尾氣排放標準，還規(guī)制了更為嚴格的法規(guī)。1986年日本對使用柴油燃料的轎車尾氣排放進行了限制，并制定法規(guī)按期對正使用車輛進行車檢。九十年代以后日本按照限制尾氣排放的法規(guī)把汽車分為了汽油車和柴油車，并開始對柴油車的尾氣排放進行控制。但汽車尾氣污染問題并沒有得到較好解決，仍然有眾多城市的NOx嚴重超標，主要是因為法規(guī)標準的修訂不能及時應(yīng)對日益增加的汽車使用量，加之廢氣排放量大的重型車輛開始廣泛使用，環(huán)境污染問題每況愈下。于是，日本政府于1992年制定了《關(guān)于在特定區(qū)域削減汽車排放的氮化物總量的特別措施法》(簡稱《汽車NOx法》)，于1993年12月1日起實施，規(guī)定在特定區(qū)域內(nèi)，禁止使用不符合特別排放標準的卡車、公共汽車等機動車輛，東京和大阪及其周邊地區(qū)被指定為特定區(qū)域，并將NOx排放總量列入專項制定計劃中。嚴格的汽車尾氣排放標準雖然在日本得到了有效地施行，但NOx的標準依舊難以達到環(huán)?；鶞?。另外，汽車尾氣排放中的顆粒物被認為會致癌，成為民眾熱點關(guān)注問題。

摘要：汽車使用量的快速增長，在很大程度上解決了人們的出行問題，但同時也向環(huán)境保護提出了更大的挑戰(zhàn)。為檢測車輛排放的尾氣中污染物的種類與數(shù)量，設(shè)計汽車尾氣檢測系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)中軟件與硬件組成，基于C#語言開發(fā)上位機軟件對采集數(shù)據(jù)進行處理與顯示，并在檢測系統(tǒng)中加入基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測模型。通過實驗結(jié)果分析可知，該測量系統(tǒng)具有較強的檢測能力和較高的檢測精度，能夠?qū)?種氣體進行準確測量，此外，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用在該尾氣檢測系統(tǒng)中，使得預(yù)測系統(tǒng)具有更高的預(yù)測精度，收斂速度大幅度增加，能夠較好地適應(yīng)汽車尾氣預(yù)測系統(tǒng)，解決實際預(yù)測難題。

關(guān)鍵詞：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；汽車尾氣；檢測系統(tǒng)；C#語言

1引言

汽車尾氣中包含的有毒化合物對大氣污染的影響程度極高，檢測和控制汽車尾氣污染，已成為目前眾多學(xué)者關(guān)注的焦點[1]。在整治機動車尾氣污染的過程中，首先需要對污染物進行檢測與分析。除了在怠速和高怠速條件下對廢氣污染物測量方式的規(guī)定以外，國家標準還確定了不同型號汽車的廢氣污染物排放最值。汽車尾氣污染物檢測時涉及的檢測項目包括：CO、HC、CO2、O2、NO等[2]。

2檢測系統(tǒng)設(shè)計

2.1檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計。本文設(shè)計的汽車尾氣檢測系統(tǒng)硬件組成方式如圖1所示。檢測系統(tǒng)硬件采用工業(yè)控制計算機作為上位機，工業(yè)控制計算機與LED顯示屏相連進行參數(shù)顯示，通過尾氣分析儀初步檢測尾氣中各項氣體含量并傳輸?shù)焦I(yè)控制計算機中進行數(shù)據(jù)處理，通過紅外光電開關(guān)對I/O口進行開關(guān)控制[3]。尾氣分析儀依據(jù)不同氣體對紅外光譜吸收能力不同來測定出汽車尾氣的污染物種類與數(shù)量[4]。本文所設(shè)計的檢測系統(tǒng)能夠檢測汽車尾氣中CO、HC、CO2、O2和NO五種污染氣體的含量，測量得到的數(shù)據(jù)在LED顯示屏中顯示，通過RS-485串行總線與工業(yè)控制計算機相連進行數(shù)據(jù)交換。實驗過程中配制不同濃度的氣體混合物進行實驗，將氣體與檢測系統(tǒng)泵體相連，從而使氣體通入傳感器陣列測試腔內(nèi)，將各傳感器采集的信號進行初步處理后，得到實驗數(shù)據(jù)初值，為縮短測量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的收斂時間，提高模型預(yù)測精度，本文建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型進行測量分析，并與設(shè)定值對比對該系統(tǒng)模型的測量精度進行驗證[5]。2.2檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計。本尾氣檢測系統(tǒng)采用C#語言編寫上位機軟件，能夠顯示不同怠速下汽車尾氣有毒氣體的濃度，汽車尾氣檢測系統(tǒng)的上位機軟件界面如圖2所示。

我們公司于2008年4月通過省環(huán)保局委托認證，正式開始開展在用機動車排氣污染物定期檢測工作，委托期限至2010年4月止，為確保省的環(huán)境保護，兩年來，我公司切實加大機動車尾氣管理力度，全面開展了公交車專項檢查以及機動車尾氣年檢，并積極推進機動車尾氣排放標準在我省的執(zhí)行，圓滿地完成了預(yù)定的各項工作目標?，F(xiàn)將兩年來機動車尾氣排放檢測的工作情況總結(jié)如下：

一、工作目標完成情況

開展尾氣檢測08年檢測尾氣3008輛次，一次性檢測合格2465輛次，進行尾氣治理543輛次，09年檢測3585輛次，一次合格2493輛次，進行尾氣治理1092輛次。

二、全面鋪開檢測工作

(一)加大宣傳力度。積極貫徹環(huán)保法律、法規(guī)，一是制作了余塊法律宣傳版，在各檢測站點顯要位置進行公示，積極宣傳了環(huán)保法律法規(guī)、標準、工作程序、守則、承諾和監(jiān)督舉報電話，對貫徹環(huán)保法律法規(guī)起到了促進作用。二是利用新聞媒體向社會宣傳，接受新聞記者采訪余次，在電臺、電視臺、報紙做了余次宣傳報導(dǎo)，加大了社會宣傳力度。

(二)創(chuàng)新檢測方法。尾氣檢測方法利用雙怠速法(點燃式發(fā)動機汽車排氣污染物)、不透光煙度法(壓燃式發(fā)動機汽車排氣煙度)，既減少了環(huán)境污染，同時縮短了檢測時間，提高了工作效率。

1、機動車保有量及交通狀況分析

2007年底銅陵市機動車保有量5.96萬輛，機動車保有量年均增長率在10％左右。由于特殊的地形條件和前期規(guī)劃缺乏前瞻性，造成老城區(qū)路面狹窄，坡度大，內(nèi)道路曲折，彎道半徑小。銅陵市政府為緩解交通堵塞現(xiàn)象，加大了對主城區(qū)主干道的改造，加強城市新路網(wǎng)建設(shè)，實現(xiàn)交通公路建設(shè)跨越式發(fā)展的目標，到“十一五”末，全市公路總里程達到1000公里以上，新增公路總里程400公里，形成市中心到各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的“半小時交通圈”。

2、交通尾氣污染的危害

交通尾氣成分復(fù)雜，主要包括CO、HC、NO2、SO、Pb、苯并芘、烷基鉛和固體顆粒物等。汽車尾氣污染主要在交通干線等人口密集地區(qū)，其排放高度接近人體的呼吸帶，對人體健康造成嚴重危害。其中，HC與NO2在強陽光作用下，在不利擴散氣象和地理條件，可形成光化學(xué)煙霧，造成嚴重的二次污染。通過對公路兩側(cè)范圍進行監(jiān)測表明，有50％的鉛落在公路兩側(cè)數(shù)百米范圍內(nèi)。人體經(jīng)過飲食，通過食物鏈進入消化道的鉛有5％～10％被吸收，通過呼吸道吸入肺部的鉛，吸收沉積率高達30％～50％。

3、影響交通尾氣污染因素

3.1區(qū)域污染氣象特征