1 课题背景

1．1 碳烟颗粒的主要来源

机动车的尾气是雾霾颗粒组成的最主要的成分，最新的数据显示，北京雾霾颗粒中机动车尾气占22.2%，燃煤占16.7%，扬尘占16.3%，工业占15.7%。使用柴油的大型车是排放PM10的”重犯”，包括大公交、各单位的班车，以及大型运输 卡车等。城市有毒颗粒物来源：首先是汽车尾气。柴油机的排放物被公认为是对人体健康有害的物质。其中柴油机排放物中危害最大的物质之一是碳烟颗粒物，它是由小的碳颗粒物和大量的不同碳氢化物及硫酸盐吸附在其表面上组成的。使用汽油的小型车虽然排放的是气态污染物，比如氮氧化物等，但碰上雾天，也很容易转化为二次颗粒污染物，加重雾霾。与汽油机相比，柴油机燃烧室中高的空气压缩比以及高的O含量可以提高燃料的经济性，降低CO₂和HCs的排放。但是，在这种条件下，会产生大量的氮氧化物(NO_x)和碳烟颗粒。其中，碳烟颗粒可以吸附各种金属粉尘、强致癌物苯并芘和病原微生物等，并随呼吸进入人体肺部，以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系统疾病，对大气环境和人类健康造成严重的危害。前不久，柴静的《穹顶之下》已经显露出我国雾霾的严重性，虽然网友对其褒贬不一，但是值得肯定的是：雾霾下的中国，人们的生活变得”灰暗”。而雾霾中有一部分是因柴油机燃烧产生的，因此，找到降低碳烟颗粒排放的产品已刻不容缓。为了控制柴油车尾气中碳烟颗粒的排放，各国政府逐步实施越来越严格的法规限定柴油车尾气中碳烟颗粒的排放。从2017年1月1日起，我国正式实施国5标准相当于欧盟的欧5标准。

1.2碳烟颗粒物的形成过程

柴油机排放的微粒，最主要的成分是碳，约占75％左右，其次是有裂解或合成形成的碳氢化合物和硫等无机化合物。又可细分为硫磺微粒、固体微粒及液体微粒。

1.2.1硫磺颗粒

据试验可得，每燃烧1升含硫20％的柴油．可生成12克的硫酸盐和3克的二氧化硫。其主要是由于，硫在燃烧时发生化学反应形成硫酸盐，或者与添加剂反应形成金属盐．并与固体颗粒结合形成硫磺颗粒。

1.2.2固体颗粒

在燃烧过程中．由于发动机的转速较快使得各冲程的时间较短，空气与燃油不能充分混合，部分燃油不能完全燃烧；在高温条件下这些剩余或未充分燃烧燃料发生裂解现象产生各种烃类物质，并在高温条件下脱氢生成碳微粒，多个微小的碳微粒在相互碰撞的情况下结合成更大的碳微粒，在这些碳微粒的的吸附作用下使未完全燃烧生成的碳氢化合物及硫化合物与之结合形成固体颗粒。

1.2.3液体颗粒