Sci. Rep.：汽油车比柴油车污染更严重

诸平

据加拿大蒙特利尔大学（Université de Montréal简称UdeM）2017年7月14日提供的消息，在UdeM工作的美国化学家以及来自其它国家的科学家合作研究结果发现，柴油车辆对于环境排放的污染物要比汽油车辆更轻微一些，相关研究结果于2017年7月13日在《科学报告》（Scientific Reports）网站发表——S. M. Platt, I. El Haddad, S. M. Pieber, A. A. Zardini, R. Suarez-Bertoa, M. Clairotte, K. R. Daellenbach, R.-J. Huang, J. G. Slowik, S. Hellebust, B. Temime-Roussel, N. Marchand, J. de Gouw, J. L. Jimenez, P. L. Hayes, A. L. Robinson, U. Baltensperger, C. Astorga, A. S. H. Prévôt. Gasoline cars produce more carbonaceous particulate matter than modern filter-equipped diesel cars. Scientific Reports, 2017, 7, Article number: 4926 . DOI: 10.1038/s41598-017-03714-9.

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柴油车和汽油车的优点和缺点

在介绍UdeM研究成果之前，首先对于柴油车和汽油车的优点和缺点进行简要说明，仅供参考。

柴油车优点：可以概括为4点：其一是热效率高；其二是单位功率的重量低；其三是广泛采用废气涡轮增压并提高增压度；第四是柴油机没有点火系统,所以故障较少，保养容易，工作可靠。

柴油车的缺点：转速较汽油机低（一般转速为1800~3000 R/min），质量大，制造和维修费用高，噪声大，启动困难等。而且柴油机车辆经常在公路上行驶，车辆长时间运行，发动机温度和压力都较高，汽缸内产生较多的烟灰和积炭，发动机油也容易氧化产生胶质，因此柴油机油要求具有良好的高温清净性。但柴油车的缺点正在得到克服，随着柴油机的转速指标、质量指标、噪声指标等方面的改进，加之柴油机排出的有害气体比汽油机少得多（尤其是CO少），因而在中小型汽车上装用柴油机的趋势越来越明显，它属于压燃式的,燃料依靠汽缸内空气压缩产生的热量引燃，也就是空气压缩会升高温度，当压缩空气的温度高于柴油的燃点时柴油就会燃烧。而汽油车辆是点燃式的，燃料在汽缸内靠电火花塞点燃。

汽油车辆的优点：汽油机转速高（目前载货车用汽油机转速一般为3000~4000 R/min，轿车用汽油机最高转速可达5000~6000 R/min），适应性好，工作平稳、柔和，操作方便省力，质量轻，噪声小，造价低，容易启动等，故在轿车和中小型货车及军用越野车上得到广泛的应用。但是汽油车辆的缺点主要为燃料消耗率较高，经济性较差，排气净化指标低。由于轿车、客车等汽油机车辆经常在市内行驶，因道路拥堵常处于停停开开状态，发动机也经常怠速运转，温度较低，即使在正常运转条件下汽油机的温度和压力都比柴油机低，因此在汽油机的工作条件下，发动机机油容易产生低温油泥，所以要求汽油机油具有良好的低温油泥分散性。

多国合作研究结果

2017年7月13日在《科学报告》（Scientific Reports）网站发表的研究结果，是来自多个国家的科学家合作完成的，其中包括瑞士保罗·谢勒研究所（Paul Scherrer Institute）、挪威大气研究所（NILU-Norwegian Institute for Air Research）、意大利欧洲委员会联合研究中心（European Commission Joint Research Centre）、

法国艾克斯·马赛大学（Aix Marseille Univ）、美国国家海洋和大气局地球系统研究实验室（NOAA Earth System Research Laboratory）、美国科罗拉多大学（University of Colorado）、美国卡耐基梅隆大学（Carnegie Mellon University）、中国科学院地球环境研究所（Key Laboratory of Aerosol Chemistry & Physics, State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology, Institute of Earth Environment, Chinese Academy of Sciences）、爱尔兰中央统计局（Central Statistics Office, Cork, Ireland）以及加拿大UdeM的研究人员。研究结果显示，现代柴油汽车排放的污染物通常比以汽油为燃料的汽车更少一些，这项多个科学家的合作研究的一项新成果，于2017年7月13日在《科学报告》（Scientific Reports）杂志网站发表，其基础性的研究工作是由一位现在蒙特利尔大学工作的美国化学家之前完成的。

36岁的UdeM助理教授帕特里克·海耶斯（Patrick Hayes）说：“由于柴油比以前干净了很多,环境监管机构应越来越多的把注意力转移到脏汽油动力汽车和其它空气污染源。柴油车辆的名声不好,因为人们可以看到它排放的污染物,虽然汽油车辆看不到污染物排放，似乎显得更干净一些，但实际上汽油车辆排放的却是看不见的无形污染物，对于大气的污染要比柴油车辆更糟糕。”

“下一步应该关注汽油或将旧式的柴油车辆彻底从道路上清除掉。现代柴油车辆已经采用了新标准,因此很干净,所以现在需要将注意力转移到对于汽油发动机车辆，无论是在高等级公路上行驶还是在普通道路上行驶的汽油发动机车辆，它们才是真正需要关注的下一个目标。”

此项研究是由瑞士和挪威的科学家领导的,但是也得到了意大利UdeM助理教授帕特里克·海耶斯（Patrick Hayes）及其同事们的协助,同时还有来自法国和美国研究人员的帮助,主要是对汽车的排气管排放的碳质颗粒物(carbonaceous particulate matter简称CPM)进行研究。

CPM是由碳黑、初级的有机气溶胶(primary organic aerosol简称POA),特别是二次有机气溶胶(secondary organic aerosol简称SOA)组成。众所周知，这些物质包含有害活性氧和导致肺部组织损伤的物种。

柴油发动机需要配置颗粒过滤器

近年来,新型柴油汽车在欧洲和北美地区已经开始配备柴油微粒过滤器(diesel particle filters简称DPFs),大大减少了污染物的排放量。

在瑞士苏黎世附近保罗·谢勒研究所实验室(The lab at the Paul Scherrer Institute, near Zurich in Switzerland),对于汽油车排放量与柴油汽车排放量的相比研究结果显示，在22 ℃汽油车CPM排放量平均为柴油车辆的10倍；但是如果在-7 ℃汽油车CPM排放量平均为柴油车辆的排放量62倍多。”

发表于《科学报告》杂志的研究结果指出，“在较低温度下CPM的排放量明显增加的原因是与更多的冷启动有关”,汽油车辆的发动机处于低效时,是因为它的尚未得到预热，其催化转化器尚未开始工作，所以导致低温时汽油车辆CPM的排放量显著增加。研究论文还指出:“这些研究结果挑战现有与柴油汽车相关范例,一般来说,随着颗粒物排放速率的提高，反映出发动机附件像DPFs控制污染物的有效性更差”。也就是说,确实是老式柴油汽车对于环境造成的污染要比汽油车量更为严重,因为他们没有配备DPFs；而柴油汽车一般排放出更多的氮氧化物,此物质会导致烟雾和酸雨,这也是众所周知的常识。
交通拥堵区（LA）的空气和北极圈的空气

就其多国科学家合作研究结果而言,研究人员利用现场工作空气污染，即UdeM助理教授帕特里克·海耶斯（Patrick Hayes）2010年在美国加州进行采样，2013年发表，他当时是科罗拉多大学的一名研究人员，与何塞·路易斯·吉梅内斯(Jose-Luis Jimenez）在一起工作，吉梅内斯也是这项新研究的合作者之一。

帕特里克·海耶斯在美国帕萨迪纳市加州理工学院（California Institute of Technology, in Pasadena）的一个停车场进行研究超过4个周，海耶斯分析了来自美国洛杉矶附近的交通拥堵区的空气样品，通过改装拖车顶上的空气采样管进行空气采样。

现在他在加拿大远北地区干着类似的事情,海耶斯说这就是“大气污染最终检测地”，这位来自美国奥尔巴尼的纽约人（New Yorker from Albany）自2013年以来就一直住在加拿大的蒙特利尔。他对加拿大北部的CPM增加是否会加剧气候变化的研究很感兴趣。

附着在雪上的烟灰会使打上深深的标记,但是阳光的温暖会使雪融化的更快,这就是CPM带领的变化例证。为了更好地理解北极颗粒物的来源,在过去的两年中海耶斯一直在尤里卡（Eureka）,努埃尔斯米尔岛（Nunavut on Ellesmere Island）进行观测。他计划明年（2018年）公布他的研究发现。让我们期待看到其最新研究结果，更多信息请注意浏览原文或者相关文献报道

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