摘要:監(jiān)測(cè)柴油發(fā)電機(jī)排氣污染的評(píng)判指標(biāo)是確保環(huán)境保護(hù)及健康保護(hù)工作有效開展的必要前提。本文章對(duì)柴油發(fā)電機(jī)排氣污染評(píng)判的指標(biāo)作一綜述,為柴油發(fā)電機(jī)排氣污染的評(píng)判監(jiān)測(cè)提供依據(jù)。
柴油廢氣是指柴油發(fā)電機(jī)燃燒柴油后噴出的廢氣,是高度復(fù)雜的固體、液體混合物,其精確成分受到許多變量的影響,包括發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),燃料組成,操作條件,以及光化學(xué)老化過程。
世界衛(wèi)生組織專家認(rèn)定柴油發(fā)電機(jī)尾氣與石棉、砒霜等物質(zhì)一樣,具有高度致癌性。2017年10月27日,世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考,柴油發(fā)電機(jī)排氣在一類致癌物清單中。因此監(jiān)測(cè)柴油發(fā)電機(jī)排氣污染的評(píng)判指標(biāo)是環(huán)境保護(hù)及健康保護(hù)工作有效開展的必要前提。
一、 柴油發(fā)電機(jī)排氣污染評(píng)判的指標(biāo)
1、碳顆粒分?jǐn)?shù)
測(cè)量柴油廢氣最常見的方法有測(cè)定元素碳(EC)和總碳(TC)顆粒分?jǐn)?shù)。美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生學(xué)家會(huì)議(ACGIH)首先制訂了柴油廢氣中總柴油顆粒物(DPM)的限度,建議8小時(shí)閾值(TLV)為0.15mg/m3,2001年將該數(shù)值修改為0.05mg/m3。
美國(guó)礦山安全與健康管理局(MSHA)于2001年發(fā)布了DPM職業(yè)暴露標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)TC/EC比為1.3(EC/TC=0.77)作為轉(zhuǎn)換因子,建議TC的值為0.4mg/m3。而這一標(biāo)準(zhǔn)在2008年修改為0.16mg/m3(TC)。元素碳(EC)和總碳(TC)顆粒分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)的變更主要依據(jù)碳轉(zhuǎn)化系數(shù)(即EC/TC比),而該系數(shù)受到許多因素包括燃料類型和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷等的影響。
2、硫含量
燃料的變化可以顯著影響柴油廢氣的組成。Alander等人的研究表明,低硫/低芳烴燃料的引入減少柴油廢氣的污染。輕型至重型試驗(yàn)柴油車顯示雖然低硫低芳烴燃料不影響苯、甲苯、乙苯燈化學(xué)物質(zhì)的含量,但確實(shí)較大程度上減少了的排放的多環(huán)芳烴含量。
對(duì)配備重型柴油發(fā)電機(jī)的公交車隊(duì)的研究表明,與使用硫含量為500ppm的柴油燃料相比,使用低硫柴油燃料(50ppm硫)可使多環(huán)芳烴排放量減少90%以上。將燃料中硫含量從1473ppm降低到47ppm可顯著減少碳?xì)浠衔锱欧趴偭俊?/span>然而,添加甲醇的柴油燃料并沒有表現(xiàn)出與低硫燃料相同的優(yōu)點(diǎn),同樣條件下,添加甲醇的低硫柴油燃料碳?xì)浠衔锱欧趴偭吭黾印?duì)于添加乙醇的燃料,二甲苯在混合濃度下增加。污染物增加程度受發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載條件影響較大。
3、 生物燃料
生物柴油的使用與多環(huán)芳烴的下降有關(guān)。最常見生物柴油是幾種動(dòng)物或植物油源轉(zhuǎn)化而來,如牛脂、向日葵種子或油菜籽[5]。隨著燃料混合物中生物柴油含量的增加,不同污染物排放不成比例地減少。使用生物柴油可以減小顆粒物的質(zhì)量,但在某些條件下尺寸小于40nm的超細(xì)顆粒的數(shù)量則增加。
大多數(shù)研究表明,碳?xì)浠衔镫S著生物柴油的使用而減少,但變化程度高度依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特性。B10(生物柴油含量10%)輕型柴油發(fā)電機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)大豆油顯示苯和甲苯的排放量顯著減少。當(dāng)B20(生物柴油含量20%)在一臺(tái)重型發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了檢測(cè),有幾種芳烴如菲、乙苯和三甲基苯,隨著B20 共混物的使用,排放增加。
1、 多環(huán)芳烴
柴油廢氣中可以識(shí)別出數(shù)百種多環(huán)芳烴,但只有幾種已經(jīng)作為潛在的生物標(biāo)志物被瞄準(zhǔn),通常以萘、菲和芘作為多環(huán)芳烴的代表。Sobus等人對(duì)比了幾種高,中,低多環(huán)芳烴環(huán)境工作的員工尿液結(jié)果表明在低柴油接觸組,萘和菲的比例較低。在另一項(xiàng)研究中,焦?fàn)t工人尿液中萘、菲、芘三者濃度之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。但是多環(huán)芳烴,通常在許多排放源如煤,石油,木材,煙草,有機(jī)高分子化合物等有機(jī)物中檢測(cè)到,因此它們作為柴油尾氣的污染評(píng)判可能受到限制。
柴油廢氣的成分較復(fù)雜,含有大量廣泛發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)的混合物,雖然多種方法已應(yīng)用到柴油發(fā)電機(jī)排氣污染評(píng)判中,但是具有足夠特異性的生物標(biāo)志物的鑒定一直很困難。一些方法雖然通常經(jīng)過良好驗(yàn)證,但是當(dāng)前可用柴油尾氣暴露的生物標(biāo)志物往往表現(xiàn)出較高的個(gè)體差異,特別是二次源暴露的混淆效應(yīng)導(dǎo)致的可變性限制了大多數(shù)方法的有效性。未來,隨著科學(xué)技術(shù)的交叉和發(fā)展,會(huì)有更高效便捷準(zhǔn)確的方法應(yīng)用到柴油發(fā)電機(jī)排氣污染評(píng)判中。
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