汽车尾气污染物测定

技术概述

汽车尾气污染物测定是指通过专业化的检测技术手段，对机动车辆排放到大气环境中的各类有害物质进行定性及定量分析的过程。随着我国机动车保有量的持续增长，机动车尾气排放已成为城市大气污染的重要来源之一，对空气质量和公众健康产生深远影响。因此，汽车尾气污染物测定在环境保护、车辆监管及公共健康领域具有重要的现实意义。

汽车尾气中包含多种污染物，其中主要污染物包括一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、颗粒物等。这些污染物的排放水平直接关系到车辆的环保性能是否符合国家标准要求。通过科学、系统的尾气污染物测定，可以准确评估车辆的排放状况，为环保部门提供监管依据，同时也为车辆维修保养提供数据支撑。

目前，我国已建立起较为完善的机动车排放标准体系，从国Ⅰ标准逐步升级至国Ⅵ标准，对车辆尾气排放的控制要求日益严格。汽车尾气污染物测定技术也在不断发展和完善，从简易的怠速法检测发展到工况法检测，再到目前的便携式排放测试系统，检测精度和效率都有了显著提升。

汽车尾气污染物测定不仅涉及汽油车、柴油车等传统燃油车辆，还包括天然气车辆、混合动力车辆以及摩托车等不同类型的机动车。不同类型的车辆采用不同的燃料和燃烧技术，其尾气排放特征也存在明显差异，因此需要针对性地选择检测方法和标准。

检测样品

汽车尾气污染物测定的检测样品主要来源于机动车辆排气管排放的废气。根据车辆类型、燃料种类以及检测目的的不同，检测样品可以分为以下几类：

• 汽油车尾气样品：主要来源于点燃式发动机车辆，包括轿车、SUV、轻型货车等。汽油车尾气的主要特征污染物为一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物，在三元催化转化器正常工作的情况下，这些污染物的浓度应处于较低水平。
• 柴油车尾气样品：主要来源于压燃式发动机车辆，包括重型货车、工程机械、公交车等。柴油车尾气的显著特征是颗粒物排放量较高，同时氮氧化物排放也是重点控制对象。柴油车通常配备颗粒捕集器和选择性催化还原装置来降低污染物排放。
• 天然气车尾气样品：主要来源于使用压缩天然气或液化天然气作为燃料的车辆。天然气车辆尾气中碳氢化合物和颗粒物排放相对较低，但甲烷排放和非甲烷碳氢化合物的测定是检测的重点。
• 摩托车尾气样品：来源于两轮摩托车和三轮摩托车。由于摩托车发动机排量较小且部分车型排放控制装置相对简单，其尾气排放特征与汽车存在一定差异。
• 混合动力车尾气样品：来源于同时装备燃油发动机和电动机的车辆。混合动力车的尾气排放与车辆运行模式密切相关，需要在特定工况条件下进行检测。

在进行尾气污染物测定时，需要对检测样品进行规范采集。样品采集过程应确保取样探头正确插入排气管，取样管路无泄漏，取样条件符合相关标准要求。对于装有尾气后处理装置的车辆，应在后处理装置下游位置进行取样，以反映车辆实际排放状况。

检测项目

汽车尾气污染物测定涵盖多个检测项目，不同类型车辆及不同排放标准阶段的检测项目有所差异。以下是主要的检测项目：

• 一氧化碳：一氧化碳是燃料不完全燃烧的产物，具有毒性，人体吸入后可与血红蛋白结合，影响血液携氧能力。一氧化碳是汽油车尾气检测的核心指标之一，其排放浓度直接反映发动机燃烧效率和三元催化转化器的工作状态。
• 碳氢化合物：碳氢化合物是未燃烧或部分燃烧的燃油组分，包括烷烃、烯烃、芳烃等多种有机化合物。碳氢化合物是形成光化学烟雾的重要前体物，对大气环境和人体健康均有不良影响。在检测中，碳氢化合物通常采用氢火焰离子化检测器进行测定。
• 氮氧化物：氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮的统称，是在高温燃烧条件下空气中的氮气与氧气反应生成的。氮氧化物是形成酸雨和光化学烟雾的重要因素，对人体呼吸系统有刺激作用。尾气检测中需要分别测定一氧化氮和二氧化氮的含量。
• 颗粒物：颗粒物主要包括碳烟、可溶性有机组分和硫酸盐等，是柴油车尾气排放的重要特征污染物。颗粒物对人体呼吸系统和心血管系统有害，尤其是粒径较小的颗粒物更容易进入人体深处。颗粒物检测包括质量浓度和数量浓度的测定。
• 颗粒物数量：颗粒物数量是国Ⅵ标准新增加的控制指标，主要针对颗粒物数量浓度进行限制。相比质量浓度，数量浓度对小粒径颗粒物的敏感性更高，更能反映车辆排放对健康的影响。
• 烟度：烟度是表征柴油车排气可见污染物浓度的指标，反映了尾气中碳烟颗粒对光线的吸收和散射程度。烟度检测是柴油车尾气检测的传统项目，包括自由加速烟度和加载减速烟度两种检测方法。
• 二氧化碳：二氧化碳是燃料完全燃烧的产物，虽然不属于有害污染物，但作为温室气体与气候变化密切相关。二氧化碳排放量也可用于计算燃油消耗量，是评价车辆能效的重要参数。
• 氧气：氧气含量可以反映发动机的燃烧状况，是判断车辆排放控制系统工作状态的重要辅助指标。三元催化转化器正常工作时，尾气中氧气浓度应处于特定范围。

除上述常规检测项目外，根据检测目的和标准要求，还可能涉及氨气、氧化亚氮、甲醛、乙醛等非常规污染物的测定。这些污染物虽然浓度较低，但在特定工况下也可能对环境和健康产生影响。

检测方法

汽车尾气污染物测定根据检测目的和条件不同，采用多种检测方法。以下是主要的检测方法：

• 怠速法：怠速法是最早采用的尾气检测方法之一，车辆在怠速工况下进行尾气采样和测定。该方法操作简便、成本较低，适用于在用车的日常检测。但怠速法检测条件单一，不能全面反映车辆实际运行时的排放状况。
• 双怠速法：双怠速法是对怠速法的改进，包括高怠速和低怠速两个检测工况。高怠速通常设定为额定转速的50%，检测条件更加严格。双怠速法能够更有效地发现三元催化转化器失效等故障，提高了检测的可靠性。
• 稳态工况法：稳态工况法是在底盘测功机上模拟车辆在特定车速和负荷条件下的运行状态，进行尾气污染物测定。该方法能够控制检测条件，提高检测结果的重复性和可比性，是目前广泛采用的检测方法之一。
• 简易瞬态工况法：简易瞬态工况法采用简化版的测试循环，模拟车辆实际道路运行特征。相比稳态法，简易瞬态工况法更能反映车辆在实际驾驶条件下的排放水平，检测结果的代表性更强。
• 加载减速法：加载减速法主要用于柴油车烟度检测。车辆在底盘测功机上运行，在满负荷条件下测量各转速点的烟度值。该方法能够有效发现柴油车烟度排放超标的问题。
• 自由加速法：自由加速法是柴油车烟度检测的传统方法，车辆在怠速状态下迅速踩下油门至最大供油位置，测量加速过程中的烟度峰值。该方法操作简单，但检测结果离散性较大。
• 瞬态工况法：瞬态工况法采用标准化的测试循环，如NEDC循环或WLTC循环，模拟车辆在不同行驶条件下的排放。该方法检测结果与实际道路排放的相关性较好，是新车型式认证的主要方法。
• 车载法：车载法采用便携式排放测试系统，在实际道路行驶条件下进行尾气污染物测定。该方法能够获取车辆真实运行时的排放数据，不受实验室条件限制，适用于实际道路排放监测和研究。
• 遥感检测法：遥感检测法采用光谱分析技术，在不影响车辆正常行驶的情况下，对道路上行驶车辆的尾气进行遥测。该方法适用于道路两侧的抽检，能够快速筛查高排放车辆。

不同检测方法各有特点和适用范围，在选择检测方法时应综合考虑检测目的、车辆类型、设备条件及相关标准要求。对于法规要求的强制性检测，应严格按照标准规定的方法进行检测。

检测仪器

汽车尾气污染物测定需要使用专业的检测仪器设备，以确保检测结果的准确性和可靠性。以下是常用的检测仪器：

• 不分光红外气体分析仪：不分光红外气体分析仪是尾气检测的核心设备之一，利用不同气体对特定波长红外线的吸收特性，测定一氧化碳、碳氢化合物和二氧化碳的浓度。该仪器具有测量速度快、精度高、操作简便等优点，是双怠速法和稳态工况法检测的主要设备。
• 化学发光分析仪：化学发光分析仪是测定氮氧化物的专用设备，利用一氧化氮与臭氧反应产生激发态二氧化氮，测量其发光强度来计算氮氧化物浓度。化学发光法是氮氧化物测定的标准方法，具有灵敏度高、选择性好等特点。
• 氢火焰离子化检测器：氢火焰离子化检测器是测定碳氢化合物的标准设备，利用碳氢化合物在氢火焰中燃烧产生的离子电流来测定浓度。该方法对碳氢化合物响应灵敏，线性范围宽，是尾气检测的常用设备。
• 烟度计：烟度计是柴油车烟度检测的专用设备，包括滤纸式烟度计和不透光烟度计两种类型。滤纸式烟度计通过测量滤纸变黑程度来评价烟度，不透光烟度计则通过测量光线透过排气的消光度来测定烟度。
• 颗粒物测量系统：颗粒物测量系统用于测定尾气中颗粒物的质量和数量浓度。系统通常包括稀释通道、颗粒物取样系统和精密天平等部件，能够按照标准方法进行颗粒物采样和称重。
• 凝结核粒子计数器：凝结核粒子计数器用于测定颗粒物数量浓度，通过使颗粒物在过饱和蒸气环境中长大，然后进行光学计数。该设备是国Ⅵ标准中颗粒物数量测定的标准仪器。
• 底盘测功机：底盘测功机是工况法检测的必备设备，能够模拟车辆在道路行驶时的阻力，使车辆在实验室条件下按照标准工况运行。底盘测功机需要定期校准，确保加载精度符合要求。
• 便携式排放测试系统：便携式排放测试系统集成了气体分析仪和颗粒物测量设备，体积小、重量轻，可安装在车辆上进行实际道路排放测试。该系统适用于在用车实际道路排放监测和研究。
• 尾气分析仪：尾气分析仪是综合性的检测设备，能够同时测定多种气体组分。五气分析仪可以同时测定一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、二氧化碳和氧气，是尾气检测站常用的设备。
• 流量计：流量计用于测量排气体积流量，是计算污染物质量排放量的必要设备。常用的流量计类型包括涡街流量计、超声波流量计等。

检测仪器的性能直接影响检测结果的准确性，因此需要对检测仪器进行定期校准和维护。仪器使用前应按照标准要求进行零点校准和量程校准，使用标准气体进行验证。仪器应具备有效的计量检定证书，确保检测结果的溯源性。

应用领域

汽车尾气污染物测定在多个领域具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：

• 新车型式认证：在新车投放市场前，需要按照国家标准进行尾气排放检测，以验证车辆是否符合相应排放标准的要求。型式认证检测是新车准入的必要环节，检测结果直接影响车辆的市场准入资格。
• 在用车年检：在用机动车需要按照国家规定定期进行尾气排放检测，作为车辆年检的重要组成部分。检测不合格的车辆需要进行维修治理，复检合格后方可继续使用。在用车年检是控制机动车污染的重要手段。
• 路检路查：环保部门在道路上对行驶车辆进行抽检，发现高排放车辆。路检路查通常采用遥感检测或便携式设备进行快速筛查，对疑似超标车辆进行进一步检测。
• 车辆维修诊断：当车辆出现排放控制系统故障时，通过尾气检测可以诊断故障原因，指导维修保养工作。尾气检测是车辆维修企业进行故障诊断的重要手段。
• 环保研究：科研机构通过尾气检测研究机动车排放特征、影响因素和控制技术，为制定排放标准和政策提供数据支撑。环保研究涉及实际道路排放、排放因子建立、控制技术评价等多个方面。
• 车辆制造质量控制：车辆制造企业在生产过程中对车辆进行尾气检测，监控产品质量一致性。生产一致性检测是确保批量生产的车辆符合排放标准要求的重要环节。
• 进口车辆检验：进口车辆在入境时需要进行尾气排放检测，验证是否符合我国排放标准要求。进口车辆检验是海关检验检疫的重要内容。
• 二手车交易评估：在二手车交易过程中，尾气检测可以帮助买方了解车辆的技术状况。排放检测不合格的车辆需要进行维修后才能办理过户手续。
• 车队管理：拥有大量车辆的企业和机构通过定期尾气检测监控车队的排放状况，及时发现问题车辆，优化车队运行效率，降低环境影响。
• 城市空气质量监测：城市空气质量管理需要掌握机动车排放贡献，通过典型车辆尾气检测获取排放数据，为空气质量模型提供输入参数。

随着环保要求的不断提高，汽车尾气污染物测定的应用领域还在不断拓展，在绿色交通、低碳发展等方面发挥着越来越重要的作用。

常见问题

在进行汽车尾气污染物测定的过程中，经常会遇到以下问题：

• 尾气检测不合格的主要原因有哪些？：尾气检测不合格的原因主要包括：发动机燃烧不良、燃油供给系统故障、点火系统故障、三元催化转化器失效、氧传感器故障、进气系统堵塞等。发现检测不合格后，应到专业维修机构进行诊断和维修。
• 三元催化转化器对尾气排放有何影响？：三元催化转化器是汽油车尾气后处理的核心装置，能够同时将一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物转化为无害物质。三元催化转化器失效是尾气超标的主要原因之一，常见失效原因包括高温老化、铅中毒、积碳堵塞等。
• 柴油车烟度超标如何处理？：柴油车烟度超标通常与燃油供给系统故障、进气不足、喷油器故障、涡轮增压器故障等因素有关。处理方法包括检查和更换喷油器、清洗进气系统、检修涡轮增压器、更换空气滤清器等。加装颗粒捕集器可以有效降低烟度排放。
• 检测前车辆需要进行哪些准备？：车辆在检测前应确保发动机处于正常工作温度，避免冷车检测导致结果偏差。车辆应处于良好技术状态，无影响检测的故障。车辆燃油应符合规定要求，不得使用违规添加剂。车辆排气管应无泄漏，排气系统应完整无改动。
• 不同排放标准车辆检测限值有何区别？：随着排放标准的升级，污染物排放限值逐步加严。国Ⅵ标准相比国Ⅴ标准，一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和颗粒物的限值都有明显下降，同时新增了颗粒物数量限值要求。不同标准阶段的车辆应按照其注册登记时的排放标准进行限值判定。
• 为什么需要定期进行尾气检测？：车辆在使用过程中，发动机和排放控制系统会出现磨损和老化，导致污染物排放逐渐增加。定期进行尾气检测可以及时发现排放超标问题，督促车主进行维修保养，防止高排放车辆上路行驶，保护大气环境质量。
• 尾气检测结果如何判定？：尾气检测结果按照国家相关标准进行判定。检测机构出具检测报告，报告中注明检测项目、检测结果和限值标准。检测结果低于限值判定为合格，高于限值判定为不合格。不合格车辆需要在规定期限内进行维修并重新检测。
• 检测仪器需要多久校准一次？：检测仪器的校准周期按照计量检定规程和标准要求执行。气体分析仪通常需要进行日常零点校准和量程校准，定期使用标准气体进行验证。每年应进行计量检定，确保仪器性能符合要求。在仪器维修或更换关键部件后应重新校准。
• 工况法检测与怠速法检测有什么区别？：工况法检测是在底盘测功机上按照规定的工况循环进行检测，模拟车辆实际运行状态，检测结果更能反映车辆实际排放水平。怠速法检测是在车辆怠速状态下进行检测，操作简单但不能全面反映车辆排放状况。目前工况法检测正在逐步推广，成为检测的主要方法。
• 如何减少车辆尾气排放？：减少车辆尾气排放的方法包括：保持车辆良好技术状态、定期保养维护、使用符合标准的燃油、养成良好的驾驶习惯、避免长时间怠速运转、及时维修排放控制系统故障等。选择低排放车辆或新能源汽车也是减少尾气排放的有效途径。

汽车尾气污染物测定是一项专业性较强的工作，涉及多学科知识和专业技能。随着环保要求的不断提高和检测技术的持续发展，尾气检测工作也在不断完善和规范。检测机构和从业人员应不断学习掌握新技术、新标准，提高检测能力，为机动车污染防治提供有力支撑。