关于汽车尾气污染及其治理的问题研究

江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区 毕 业 设 计（论文） 题 目：关于汽车尾气污染及其治理的问题研究 系 ：机电工程系 专 业：汽车检测与维修 班 级：09汽车班 学 生：蒋诗敏 学 号：09314127 指导教师：晁云 职称：

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毕 业 设 计（论文）任 务 书

机电系 汽车检测与维修专业 09级（12 届）09汽车班 学生 蒋诗敏 题 目：关于汽车尾气污染及其防治问题的研究

专题题目（若无专题则不填）：

原始依据(包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：

通过学生在汽车试验室和实习单位的实践，并查阅相关书籍，学生应掌握汽车尾气的危害及其相关的防治方法。

课题在应用上要求可以为汽车设计及生产企业提供参考。在内容上要求做到详细的介绍汽车尾气的化学组成、形成机理、对环境的危害及其相关的防治方法，以利于保护环境和节约能源。

主要内容和要求：（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）：

本课题首先概述了中国目前汽车尾气的排放情况，然后介绍了尾气的形成机理、化学组成、尾气对环境的危害，最后对其相关的机内净化、机外净化、提高燃油品质、替代原料技术进行了论述。主要指标包括尾气有害物排放标准和净化的参数。 要求：

1、论文能够指引人们了解汽车尾气的危害及其相关的防治方法。

2、论文写作规范必须符合《江西理工大学（南昌校区）毕业论文统一格式的规定》与《毕业设计大纲》的相关规定。

3、论文结构严谨，逻辑性强，论述层次清晰，概念准确，语句通顺。 4、论点鲜明，论据确凿，材料翔实可靠，说服力强，有一定的学术水平。 5、论文有自己的见解，对所论的问题有深入的分析。 6、不得抄袭和剽窃他人成果。

日程安排：

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一 、2011年12月 确定论文的大致方向和相关资料的搜集 二、 2011年01月 完成论文文献综述、开题报告和论文提纲 三、 2011年02月 论文开题

四、 2012年03月 向指导老师提交论文初稿 五、 2012年04月 完成论文

主要参考文献和书目：

[1] 曹磊.全球十大环境问题.环境科学；1995，16：86-89 [2] 徐湘波.建筑物及汽车空调负荷.国防科技大学出版社；1996

[3] 肖益鸿.汽车尾气催化净化技术发展动向；中国有色金属学报；2004S1期 [4] 张林.城市交通与城市污染；环境保护；1982年03期

[5] 余南廉 .环境分析测试工作者的良师益友；江西冶金；1981年03期 [6] 颜幼平.几种新型的汽车尾气净化催化剂；广东化工；2005年10期 [7] 王立安.大力发展和推广天然气汽车；城市燃气；2006年11期 [8] 温雯.柴油机机内净化方法分析；北京汽车；2008年04期

[9] 张谦.机动车排放污染控制策略及应对措施；甘肃科技；2008年11期 [10]候岩峰.催化技术与等离子技术应用于柴油机尾气净化的研究；天津大学 [11]佟德辉.降低车用柴油机排放的SCR技术控制策略研究；山东大学；2009年

指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日

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毕业设计（论文）开题报告

机电工程系 汽车检测与维修专业 2009级（2012届） 汽车班 学生蒋诗敏

题 目：关于汽车尾气污染及其防治问题的研究 本课题来源及研究现状：

近年来，由于城市机动车辆迅速增加，汽车尾气污染也日趋严重。尤其是一些大城市，汽车尾气已成为大气污染的大户，氮氧化合物成为空气中的首要污染物，以广州、北京为首，其次是上海、武汉、郑州、沈阳等城市。据调查，北京市三环路以内在非采暖期，汽车排放的污染物占大气污染物的一半以上。北京、广州及我国的中、南部地区，特别是沿海城市均已发生或面临光化学烟雾的威胁。部分大、中城市出现煤烟机动车尾气混合型污染。空气污染引起人体呼吸系统疾病，造成人群死亡率增加。重庆市污染严重地区肺癌死亡率逐年上升，超过50人/10万，比相对清洁区高4.7倍。长沙市个别街区的肺癌死亡率高达94.36/10万。

尽管各个部门已认识到汽车尾气污染的严重性，并相应制定了一些手段,但是这些手段有很多不足之处，不能对汽车尾气污染予以严格的控制。自20世纪80年代以来，我国曾多次对机动车尾气进行大规模治理，但却起起落落，大家对机动车尾气的治理认识不一致，技术研究投资力度不足，这限制了我国污染防治技术水平的进度，还有对机动车尾气的危害认识不足和机动车增长量过快，我国机动车增长量远高于世界水平，但是道路面积的增长速度并不理想，致使区域面积内尾气排放量大增，而导致大气环境污染日趋严重。

课题研究目标、内容、方法和手段：

本课题研究目标是找出汽车尾气的危害及其相关的防治方法。

本课题研究内容是首先概述了中国目前汽车尾气的排放情况、然后介绍尾气的形成机理、化学组成、尾气对环境和人类的危害，并且对机内净化和机外净化还有改用燃料的一些防治方法进行了论述。

本课题的研究方法和手段是利用现代仪器和工具检测出机动车尾气的有害成分以及这些成分的形成机理，找出抑制其生成的方法，并且通过查阅权威人士的论文、网上搜索、查阅书籍、或咨询老师来研究。

设计（论文）提纲及进度安排：

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<一> 论文提纲： 一、前沿

二、大气污染的基本现状

三、汽车尾气对环境的危害及其危害分析 四、如何治理汽车尾气的危害

<二> 进度安排：

一 、2011年12月 确定论文的大致方向和相关资料的搜集 二、 2011年01月 完成论文文献综述、开题报告和论文提纲 三、 2011年02月 论文开题

四、 2012年03月 向指导老师提交论文初稿 五、 2012年04月 完成论文

主要参考文献和书目：

[1] 曹磊.全球十大环境问题.环境科学；1995，16：86-89 [2] 徐湘波.建筑物及汽车空调负荷.国防科技大学出版社；1996

[3] 肖益鸿.汽车尾气催化净化技术发展动向；中国有色金属学报；2004S1期 [4] 张林.城市交通与城市污染；环境保护；1982年03期

[5] 余南廉 .环境分析测试工作者的良师益友；江西冶金；1981年03期 [6] 颜幼平.几种新型的汽车尾气净化催化剂；广东化工；2005年10期 [7] 王立安.大力发展和推广天然气汽车；城市燃气；2006年11期 [8] 温雯.柴油机机内净化方法分析；北京汽车；2008年04期

[9] 张谦.机动车排放污染控制策略及应对措施；甘肃科技；2008年11期 [10]候岩峰.催化技术与等离子技术应用于柴油机尾气净化的研究；天津大学 [11]佟德辉.降低车用柴油机排放的SCR技术控制策略研究；山东大学；2009年

指导教师审核意见：

教研室主任签字： 年 月 日

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摘 要

随着汽车工业的不断发展，汽车的保有量不断增加，汽车在给人类带来方便的同时，也对人们的健康和社会环境造成了危害。如何应对并能解决由于汽车保有量高速发展造成的大气污染，并且适应汽车燃料结构的调整，这正是世界各国急需解决的问题，而解决的最好办法，就是大力发展天然气汽车。

本文首先介绍了中国目前汽车尾气的排放情况，尾气的形成机理、化学组成以及相关的机内净化、机外净化、提高燃油品质和替代原料技术。然后分析了汽车尾气对环境的影响及其危害，并从治理汽车尾气的角度提出大气污染治理的措施与方案。最后对如何发展天然气汽车理论和实践中的主要问题进行了尝试性的研究，大力指出发展天然气汽车是解决汽车尾气对大气污染问题的最好办法，并在理论上及实际操作方面为人类环境保护和我国汽车业提供了参考与借鉴。

关键词：大气污染 环境保护 汽车尾气 天然气汽车

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Abstract

With the development of automobile industry, the car retains the quantity increases ceaselessly; the car is in while the mankind brings convenience, but also on people's health and social environment harm. How to deal with and solve the car retains the quantity rapid development caused by atmospheric pollution, and adapted to the automobile fuel structure adjustment, it is world each country is badly in need of solving problems, and the best way to solve, is to promote the development of natural gas vehicle.

This paper first introduces the current situation of China automobile exhaust emission, emission mechanism, chemical composition and related internal purification, external purification, to improve the quality of fuel and alternative raw materials technology. Then the analysis of automobile exhaust on the environment 's influence and harm, and from the vehicle tail gas treatment of air pollution control measures and programs. Finally on how to develop natural gas vehicle in the theory and practice of main problem has made a tentative study to point out, develop natural gas vehicle automobile tail gas on the air pollution problem is the best way to, and in theory and practical operation for human environmental protection and China's auto industry to provide reference and use for reference.

Key Words: atmospheric pollution environmental protection Vehicle exhaust natural gas vehicle

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目 录

前 言 .................................................. 1 1.大气污染的基本现状 ..................................... 2 1.1什么是大气污染 ...................................... 2 1.2大气污染的现状分析 .................................. 3 2.汽车尾气对环境的影响及其危害分析 ....................... 4 2.1中国汽车业的发展情况分析 ............................ 4 2.2中国的汽车尾气排放情况分析 .......................... 5 2.3汽车尾气的形成及其化学组成 .......................... 6 2.4汽车尾气的危害性 .................................... 8 2.5汽车尾气排放对中国的影响 ........................... 10 3.如何治理汽车尾气污染 .................................. 11 3.1天然气汽车的优点 ................................... 12 3.2在国内逐步推广使用天然气汽车的可行性分析 ........... 14 3.3发展天然气汽车需解决的几个主要问题 ................. 17 结 论 ................................................ 21 参考文献 ................................................ 22 致 谢 ................................................ 23

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前 言

环境和能源是近一个世纪人类最关心的两个问题，也是我国乃至世界各国坚持走可持续发展的重要战略问题。高速发展的汽车保有量，给人类带来经济的繁荣和精神文明的发展，同时也给我们的城市带来了大气污染和汽车能源紧张等一系列问题。如何应对并能解决由于汽车保有量高速发展造成的大气污染，并且适应汽车燃料结构的调整，这正是世界各国急需解决的问题，而解决的最好办法，就是大力发展天然气汽车。

本文正是在这样的背景下，从汽车发展的角度来考虑当前的环保问题，着重针对大气污染的现状，对汽车尾气对环境的影响及其危害进行分析，并从治理汽车尾气的角度提出大气污染治理的措施与方法，并我国大力发展天然气汽车的一些关键问题，使之能成功地缓解并解决大气污染和汽车能源紧张等一系列问题，以获得持续发展的动力，同时能够对人类环境保护和我国汽车业提供现实的借鉴与指导意义。

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第一章 大气污染的基本现状

1.1什么是大气污染

大气污染是指人类活动和自然过程产生的污染物排入大气环境，导致大气质量下降。造成大气污染的自然因素有火山爆发、不利气象条件等。但更重要的因素是人们的生活和生产活动。如工业生产中会排放有害的工业废气和粉尘；采暖供热要燃用大量煤炭，排放烟尘和其它污染物；各种交通工具也会产生有害气体。

大气污染物主要包括总悬浮颗粒物（TSP）、降尘、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）等。大气污染的危害包括严重影响人体健康，造成癌症、呼吸系统疾病等病症，影响动植物生长，破坏自然景观和人工设施，改变大气能见度、温度、风速、降水等。严重的大气污染还可造成大范围、突发性的人体危害，如伦敦烟雾事件和洛杉矶光化学烟雾事件，均使成千上万的人同时发病。另外，长期生活在低浓度大气污染环境中的人群的健康状况也会不断恶化。

1.2大气污染的现状分析

目前，中国能源结构以煤为主，占一次能源消费总量的75%，中国大气污染主要是由燃煤造成的，属于能源结构性的煤烟型污染。主要污染物是烟尘和二氧化硫。大气污染程度随能源消耗的增加而不断加重。1998年二氧化硫排放总量已达2090万吨，超过美国，成为世界最大的二氧化硫排放国。目前已有62.3%的城市，环境空气二氧化硫年平均浓度超过国家环境空气质量二级标准（保障人群在环境中长期暴露不受危害的基本要求），日平均浓度超过三级标准（人群在环境中短期暴露不受急性健康损害的最低要求）。可见我国城市大气二氧化硫污染程度之严重；城市总悬浮颗粒物超标普遍，1998年，全国城市年平均浓度达到289微克/立方米，超过国家二级标准。目前中国工业发展水平大体上相当于发达国家50年代初的水平，但大气环境污染程度与其60年代末期的公害泛滥时期相近，特别是冬季采暖期更为突出。在全国640个城市中，空气质量符合国家一级标准的不到1%，国内空气污染最为严重的十大城市（太原、北京、乌鲁木齐、兰州、重庆、济南、石家庄、青岛、广州、沈阳）均在世界污染状况最严重

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的20个城市之列。一些城市二氧化硫和悬浮颗粒物浓度已达到伦敦烟雾事件时的水平，如遇到不利于扩散的天气条件，很可能出现重大烟雾事件。

近年来，由于城市机动车辆迅速增加，汽车尾气污染也日趋严重。尤其是一些大城市，汽车尾气已成为大气污染的大户，氮氧化物成为空气中的首要污染物，以广州、北京为首，其次是上海、武汉、郑州、沈阳等城市。据调查，北京市三环路以内在非采暖期，汽车排放的污染物占大气污染物的一半以上。北京、广州及我国的中、南部地区，特别是沿海城市均已发生或面临光化学烟雾的威胁。 部分大、中城市出现煤烟-机动车尾气混合型污染。

图1-1汽车尾气对周围环境影响 图1-2汽车尾气减少对大气的污染

空气污染引起人体呼吸系统疾病，造成人群死亡率增加。重庆市污染严重地区肺癌死亡率逐年上升，超过50人/10万，比相对清洁区高4.7倍。长沙市个别街区的肺癌死亡率高达94.36人/10万。

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第二章 汽车尾气对环境的影响及其危害分析

汽车是现代文明的一个标志，它的蓬勃兴起只不过100多年的历史。20世纪初，人们对马路上来来往往的汽车并没有什么反感，因为那时汽车还不多。到了第二次世界大战结束以后，随着汽车数量的日益增加，汽车排放的废气成了世界上许多大城市空气污染的“祸首”。 2004年10月11日《文汇报》刊载“中国汽车社会灾难报告：尾气直接危害人民生活”一文，给了我们一组也许触目惊心的数字：

到2000年末，全世界汽车保有量已超过6亿辆。平均每千人拥有汽车116辆； 全世界的汽车保有量以每年3000万辆的速度递增，预计到2010年将达10亿辆； 目前，全世界有10亿多城市人口的健康受到空气污染的威胁；到2020年全世界死于空气污染的人数将达到800万；中国汽车保有量将在2005年达到3356万辆，2020年达到13103万辆； 在我国l1个最大城市中，空气中的烟尘和细颗粒物每年使5万人夭折，40万人感染上慢性支气管炎。

通过上面几组数字的对比，我们知道了汽车正在以及将给我们带来什么。 汽车给生活带来的便利、为社会做出的贡献有目共睹，但汽车给环境、给健康带来的危害却往往被忽略。在我国，数以千万计的汽车日复一日地污染着我们赖以生存的空气，越来越多的城市人充当着“吸尘器”的角色。

据权威机构预测。到2010年。我国许多大城市的汽车尾气排放量将比现在增长一倍。北京市在治理汽车尾气上所下的功夫有目共睹，但随着汽车数量的猛增，去年上半年汽车污染就已出现上升趋势；在广州，汽车尾气被市民评为“最不可忍受的污染物”；在郑州，汽车尾气成为空气质量大幅反弹的三大要素之一??

2.1中国汽车业的发展情况分析

在我国的一些城市，从“自行车王国”跨越到“汽车社会”也就是几年的时间。2002年，被称为“中国汽车元年”，在这一年里，业界对汽车增长速度使用频率最高的一个词是“井喷”。2003年，轿车更迎来了市场高达75.28%的增长率，中国汽车工业的发展步入了“快车道”。除了国内外汽车企业的进一步合

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纵连横之外，国内的家电、手机、烟酒等传统行业也开始大规模进军汽车制造业。2004年，新一轮的“造车运动”开始突破理性的藩篱，翻番的产量加速将中国向汽车社会推进。

据国务院发展研究中心研究，一个国家一般在拥有汽车的家庭达到10%-20%时便开始进入汽车社会。目前只有北京、深圳、东莞、广州4个城市达到或接近这个水平，而我国城镇百户家庭汽车拥有量在2010年将达到7.05%，到2015年将达到15.29%。中国汽车工业协会发布的最新报告显示，2004年1-7月份，我国汽车累计产量突破300万辆，达到303.05万辆，同比增长23.5%；累计销售289万辆，同比增长20.6%。预计中国汽车保有量将在2005年达到3356万辆，2010年达到5669万辆，2020年达到13103万辆。

中国汽车工业协会发布2010 年12 月汽车产销数据，12 月份我国汽车生产186.5 万辆，环比增长6.3%，同比增长22.3%; 销售166.7 万辆，环比下降1.8%，同比增长17.9%;全年累计产销双双超过1800 万辆，分别完成1826.5 万辆和1806.2 万辆，同比增长32.4%。

一方面，产销均突破1800万让中国汽车市场再次成为世界首位，这一纪录也超过了美国历史上销量最高的年份。但这个世界第一，是中国的市场第一，中国消费者的需求是第一，而中国的企业的规模和产销并不是世界第一，即使全部加起来也是这样。不仅中国的企业销量与占有率喜忧参半，汽车产量再创历史新高，也给能源、环境和交通带来了巨大压力。

中国润滑油信息网行业分析师认为，“合资自主”、“新能源”、“北京治堵”以及“1800万辆”四大关键词以较高票数被业界认为最能体现2010年中国车市整体印象。随着汽车产销量的激增，国内汽车保有量也迅速扩大。虽然中国千人汽车保有量还不足世界平均水平的一半，但已经给国内的能源供应、环境保护和道路交通带了巨大压力。近年来国内新增炼油能力全部被新增汽车吃掉，汽车尾气成为许多大城市空气污染的主要来源，全国600多个城市三分之二出现交通拥堵，北京、广州等一些超大城市已经车多为患。

另一方面，产销均突破1800万的中国汽车市场，不仅在数量上，在质量上也有了很大的进步。2010年，中国汽车工业延续了上年发展态势，在购置税优惠、以旧换新、汽车下乡、节能惠民产品补贴等多种鼓励消费政策叠加效应的作用下，汽车产销创全球历史新高，再次蝉联全球第一。各车型全面增长，自主品

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牌份额有所提升，汽车出口逐步恢复，大企业集团产销规模整体提升，行业经济效益明显提高。

据中汽协分析，2011年中国汽车产业仍将呈现较好的发展态势。一方面宏观经济仍将快速发展，城乡居民生活水平稳步提高，城镇化、工业化进程加快，出口逐步恢复;另一方面，虽然一些大城市车多为患，但许多三、四线城市汽车保有量相对较低，还有着巨大的增长空间。

2.2中国的汽车尾气排放情况分析

2004年“两会”期间，一份由19位政协委员联名提交的《关于出台有效措施，治理汽车污染建议案》引起了有关方面的关注。该议案以大量的调查数据和事实，突显了我国突飞猛进的汽车工业给环境所造成的灾难性后果。

抛开能源、占地以及交通等诸多问题，滚滚车流给我们的环境带来的污染已经到了触目惊心的地步。有资料显示，中国的汽车尾气排放标准比大多数发达国家落后近10年，并且执行情况参差不齐。即使是达到排放标准的车辆，其排放的一氧化碳(CO)数量也是欧洲车辆的2倍左右，碳氢化合物(HC)和氮氧化物排放数量是欧洲车辆的3倍以上。与美国标准相比，中国汽车CO排放量上限高出56%，NOx高出32%，HC则高出3倍以上。虽然上海和北京标准较高，但是与欧洲和美国相比仍然宽松很多。专家指出：我国各大城市污染正在从煤烟型污染向汽车尾气型污染转化。

有调查表明，南方许多城市的机动车尾气已成为大气污染的首要来源。广州市空气主要污染源为：机动车尾气占22%，工业排放占20.4%，建筑工地扬尘占19.2%。作为第一批环保模范城市的深圳，如今机动车尾气污染竟然已占大气污染的70%，每年排放各种有害物质达20多万吨，并且还在以每年超过20%的速度上升。北京的汽车污染形势一样严重。随着城市煤烟型污染控制取得成效，今后城市机动车排放污染对空气质量的影响将越来越突出。

2.3汽车尾气的形成及其化学组成

汽车尾气污染物主要包括：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒（某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾）、臭气（甲醛等）。据统

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计，每千辆汽车每天排出一氧化碳约3000kg，碳氢化合物200—400kg，氮氧化合物50—150kg；美国洛杉矶市汽车等流动污染源排放的污染物已占大气污染物总量的90%。汽车尾气可谓大气污染的“元凶”。

汽车尾气最主要的危害是形成光化学烟雾。汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物在阳光作用下发生化学反应，生成臭氧，它和大气中的其它成份结合就形成光化学烟雾。其对健康的危害主要表现为刺激眼睛，引起红眼病；刺激鼻、咽喉、气管和肺部，引起慢性呼吸系统疾病。光化学烟雾能使树木枯死，农作物大量减产；能降低大气的能见度，妨碍交通。

汽车尾气中一氧化碳的含量最高，它可经呼吸道进入肺泡，被血液吸收，与血红蛋白相结合，形成碳氧血红蛋白，降低血液的载氧能力，削弱血液对人体组织的供氧量，导致组织缺氧，从而引起头痛等症状，重者窒息死亡。

汽车尾气中的氮氧化合物含量较少，但毒性很大，其毒性是含硫氧化物的3倍。氮氧化合物进入肺泡后，能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生剧烈的刺激作用，增加肺毛细管的通透性，最后造成肺气肿。亚硝酸盐则与血红蛋白结合，形成高铁血红蛋白，引起组织缺氧。

汽车尾气中的碳氢化合物有200多种，其中C2H4在大气中的浓度达0.5ppm（十万分之一）时，能使一些植物发育异常。汽车尾气中还发现有32种多环芳烃，包括3,4-苯并芘等致癌物质。当苯并芘在空气中的浓度达到0.012ug/m3时，居民中得肺癌的人数会明显增加。离公路越近，公路上汽车流量越大，肺癌死亡率越高。

汽车尾气中的二氧化硫和悬浮颗粒物，会增加慢性呼吸道疾病的发病率，损害肺功能。二氧化硫在大气中含量过高时，会随降水形成“酸雨”。

汽车尾气中的铅化合物可随呼吸进入血液，并迅速地蓄积到人体的骨骼和牙齿中，它们干扰血红素的合成、侵袭红细胞，引起贫血；损害神经系统，严重时损害脑细胞，引起脑损伤。当儿童血中铅浓度达0.6~0.8ppm时，会影响儿童的生长和智力发育，甚至出现痴呆症状。铅还能透过母体进入胎盘，危及胎儿。

汽车尾气排放主要有油箱泄漏、燃料蒸发和排气管排放三种方式，其成分比较复杂，含有上千种化学物质。人们常常可以看到小轿车后面排气管喷出的团团白烟，柴油汽车和三轮摩托车还冒着滚滚黑烟，而且夹带着难闻的气味，加上喇叭声和汽缸振动的噪声，更是令人厌恶。据统计，1000千克汽油通过汽车发动

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机燃烧产生动力后，要排出10-70千克尾气。另外，还有从燃料和燃烧系统中蒸发、泄漏出来的气体和汽油，约有20-40千克。汽车发动机空档运转时排出的一氧化碳最多，约占排气量的5%。汽车缓慢行驶时，排气管喷出的烟是黑的，这说明燃料燃烧不完全，很多碳粒随气体排出。汽车高速行驶时，车尾喷出团团白烟。此时排气量最大，白烟中氮氧化物含量很高，这是汽油在高温燃烧下产生的一种有害气体。

自1886年德国人C·本茨取得世界上第一项汽车专利以来，汽车技术发展很快，是使用最广泛的机动交通工具。目前，汽车所用能源主要是矿物燃料，如汽油、柴油等等。在发动机内，气化的燃料与空气混合后，在气缸内被压缩，经电火花点火，混合气体燃烧而膨胀做功，成为汽车行驶动力。燃烧后的产物随着尾气排出发动机。目前可从尾气中检测出来的污染成分有80余种，其中主要有碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳烟(C)等。HC、NOx还是在空气中形成光化学烟雾的主要参与者。二十世纪四十年代的洛杉矶光化学烟雾事件是典型的汽车尾气污染事件。

随着汽车通行量的增加，汽车尾气已经逐渐成为城市大气环境的主要污染物(见表1)。汽车尾气对城市大气污染的“贡献”与汽车行驶状况相关，例如，HC、CO的排放量会随着车速提高而减少，NOx则相反。

表1日本东京各种污染源对大气污染的贡献率(%)

污染一氧化碳（Co） 氮氧化物(NOx) 碳氢化合物(HC) 二氧化硫(SO2) 物 污染源 汽车 工厂 飞机 合计

目前，我国汽车使用量比工业发达国家少得多，我国各大城市影响大气质量的最主要污染物还是总悬浮颗粒物(TSP)，其中出现机率较多的是可吸入颗粒物(PM10)。但是由于我们对汽车尾气污染物净化的防治措施不力，尾气污染物的排放状况相当于工业发达国家在20世纪50年代的水平。例如，美国小汽车尾气污

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99.7 0.1 0.2 100

36.0 64.0 0 100

98.0 2.0 0 100

1.0 99.0 0 100

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染物平均排放量为3.0g/km，我国则为60-80g/km；北京的汽车行驶量仅为洛杉矶的1/10，而CO和HC排放总量却与其水平相当；我国城市道路面积约为工业发达国家的1/5，而汽车尾气对城市大气的污染程度却超过了那些国家。现在，我国已加大了对汽车尾气排放的管理，并加快了城市道路建设，争取在近几年内情况大有改观。

2.4汽车尾气的危害性

机动车排气污染物对生态、城市环境都产生严重的污染，并且直接、持续地危害人体健康。

根据美国的研究报导，大气中的污染物，50%来源于汽车，最新的研究表明，车辆的排放物质达140多种，如非甲烷碳氢化合物、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、铅、二氧化硫、醚、甲醛及粉尘等。其中有些是易挥发的有机物(VDC)，这些物质与氮氧化物发生化学反应形成地面臭氧层，造成对人体及动植物的危害。1943年9月美国洛杉矶市的空中出现了黄、白、紫色飘浮的烟云，这种烟云使人们喉痛、头晕并导致几百人死亡、上千人身体受到不同程度的损害，后来经过几十年的研究才搞清这次烟云的罪魁祸首是汽车尾气排放物引起的光化学烟雾。另据世界银行报导：全世界各大城市空气中的铅污染，90%是来自含铅汽油，即汽车尾气；10%来自工厂和电厂。仅在发展中国家统计，受铅害儿童高达1800多万，因铅中毒而使大脑受到永久性损伤。埃及开罗每年大约有800多名婴儿因母亲受铅毒害夭折。号称科技发达的美国其学龄儿童约9.1%的孩子血铅水平已达到损坏健康的程度，铅中毒多发生于神经系统，造成中毒性脑病，严重妨碍儿童的智力发育，对中枢神经的损害是不可逆转的，死亡率极高。铅是积蓄性毒物，也是潜在的致癌物。全球大气国内的铅含量已到了骇人听闻的程度：40亿吨。铅污染已经威胁到人类的生存成为全球亟待解决的大课题。

2.5汽车尾气排放对中国的影响

凡事都需从两面看。汽车对经济的拉动是事实，而治理污染付出的代价也不应视而不见。以北京为例：北京现在每年在大气治理上要花费100亿元人民币，到2008年总共要花费近1000亿元人民币，其中用于机动车尾气治理的少说也得

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有几百亿。如果把全国的情况算起来，那将是一个天文数字。

同时，覆盖在中国城市上空的以汽车尾气为主的烟雾更导致了庞大的医疗成本。世界银行发布的报告显示：中国肺病发病率在过去30年翻了一番。因空气污染导致的医疗成本增加以及工人生病丧失生产力，使得中国GDP的5%被抵消掉。中国的污染如此严重，以至于美国国务院不允许家庭成员患哮喘的外交官在中国某些城市任职。

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第三章 如何治理汽车尾气污染

在发展汽车工业的同时，应该改进汽车工艺，研究开发环保型的汽车，研究发展汽油的代用品。针对汽车排气污染，加强出厂管理，提高其整车性能；加强落户管理；加强运行及维护管理；改善道路设施；改变燃料结构，大力推广天然气汽车；向发达国家学习，大力研究，开发汽车尾气净化技术，安装先进高效的尾气净化装置。在交通管理方面，应进一步加强研究，发展公共交通事业，疏通道路，减少汽车怠速，慢速行驶的时间。

减少汽车尾气污染的有效办法是采用清洁车用燃料。美国《清洁空气条例》对清洁燃料定义为：能使汽车排气污染低于常规汽油或柴油的燃料或能源，包括代用燃料和专门配制的汽油和柴油。根据这一定义。目前使用的车用清洁燃料有：电、太阳能、甲醇、乙醇、新配方汽油、天然气和液化石油气。

上述清洁燃料中，电和太阳能能够实现汽车的零排放，甲醇、乙醇也能大大改善汽车的排放。但由于它们的费用一般比汽油高出1倍以上，人们难以接收，推广受到限制。而天然气、液化石油气凭借其低廉的价格和方便的加气服务在世界各国得到广泛推广。目前，世界上有天然气汽车650多万辆，其中LPG汽车530万辆，加气站22000多座，年供LPG987万吨；压缩天然气汽车122万辆，加气站2870座。中国现有天然气汽车(NGV，LPGV总称)4000多台，加气站50多座，建立了一定的物质和技术基础。

近年来，世界各国寻求解决由于汽车保有量高速发展造成的大气污染和汽车燃料结构的调整，一直努力地寻找解决途径，如氢气汽车、甲醇汽车、电动汽车、天然气汽车等。如何应对并能解决由于汽车保有量高速发展造成的大气污染，并且适应汽车燃料结构的调整，这正是世界各国急需解决的问题，而解决的最好办法，就是大力发展天然气汽车。天然气汽车简称NGV(即以压缩天然气-CNG、液化天然气-LHG和液化石油气-LPG为燃料的汽车)由于它排放性能好，可调整汽车燃料结构，运行成本低、技术成熟、安全可靠，所以被世界各国公认为最理想的替代燃料汽车。

中国的燃气汽车，近几年来，由于国家及各地政府的重视，在中国天然气总公司，四川、哈尔滨等有关企业的推动下，发展非常迅猛，规模不断在扩大，孕育着中国燃气汽车一个潜在的大市场。

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3.1天然气汽车的优点

1）优良的排放性能，有利于环境保护

天然气、液化石油气的挥发性好。能与空气充分混合，完全燃烧，废气中的一氧化碳、非甲烷碳氧化合物；氮氧化合物等有害成分大为减少，没有黑烟和积碳。与汽油相比，天然气汽车排气中的CO。下降90%左右，HC下降50%左右，NOx下降约30%，CO2下降10%以上，噪音降低40%，且无苯、铅及粉尘污染。 2）燃料的经济性能得到提高，运作费用下降

据国外有关资料及上海市公交总公司对比试验表明，用LPG作燃料时，燃料消耗比用汽油时节省不小于10%。价格上，目前深圳的车用LPG价(2800元/吨)比97#汽油价(3667元/吨)便宜24%，比90#汽油价(3334元/吨)便宜17%。两项相加总的费用可下降30%左右。

3)使用天然气、液化石油气更安全可靠

NGV、LPGV系统设有紧急切断、安全放散；充装限制、超流量自动截止等装置，不易泄漏和爆炸燃烧。表2[3]、表3[4]、表4[5]、的数据可以说明，天然气汽车可以像汽油车一样安全运行。

表2 天然气燃料和油品燃料燃烧的极限值和自然温度

发动燃料类别 在空气中点燃的限值％ 自燃温度℃

压缩天然气 液化石油汽 汽 油 柴 油

5—15 2—9 0.7—8 1.1-8

L—450 365 280 240

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表3 意大利的天然气汽车爆炸危险性

年 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983

天然气气数 407，655 586，663 729，174 761，298 804，236 859，807 922，223 969，065 995，626 1，001，912

天然气汽车数 104，889 170，029 210，753 229，188 253，470 275，756 304，469 324，336 328，187 342，273

爆炸数 6 5 2 1 2 2 2

每1000个气瓶爆率

0.0147 0.0085 0.0027 0.0013 0.0024 0.0023 0.0021

表4漏气概率

部 件 每年发生一次的漏气概率

天然气管线 加气管线

气瓶和仪表装置的联接处

系统整体

4）有较高的经济效益

1.75×10-8 4.96×10-7 1.1×10-7 0.623×10-6

在相同的当量热值时，一般将 1 立 方米天然气的价格控制为约 1 升汽油柴油的一半。 如果各类发动 机的热效率比较近， 则天然气汽车燃料费用大约是汽油车或柴 油车的一半，而且使用汽车的运行费用大幅度降低，就汽车窗体 顶端发动机而言，天然气容易扩散，在发动机中容易和空气均匀 混合，燃烧比较完全、干净、不容易产生积碳，抗爆性能好，不 会稀释润滑油，因而使发动

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机汽缸内的零件磨损大大减少，使发 动机的寿命和润滑油的使用期限大幅度增长。 这些都会降低汽车 的保养和运行费用，提高汽车使用的经济性。

5）有较好的社会效益

与石油燃料相比，气体燃料在制备 过程中能量损失较小，对大气的有害排放污染物少。从燃料来源 考虑，对环境保护是更有利的。 乌鲁木齐云鹏在飞汽车维修有限公司 8803257 3、比较安全。CNG 汽车的气瓶或气罐等都很结实可靠。天 然气本身比空气轻(LPG 除外)，稍有泄漏，很快就会扩散到大气 中。气体燃料系统的各个部件，特别是密封部分，都经过严格的 检查。因此，天然气作为汽车燃料是比较安全的。

6)机件使用寿命长

天然气、液化石油气燃烧过程中不产生焦油、无积碳、且呈气态，润滑油不会被稀释，燃烧运转平稳、噪音小，因而发动机的寿命为汽油的3倍。 7)发动机的热效率高

LPG辛烷值高达103—105，天然气更高达107以上，故抗暴性能好，对提高发动机的热效率有明显优势。

3.2、在国内逐步推广使用天然气汽车的可行性分析

在国内逐步推广使用天然气汽车的可行性是基于如下几点： 1)有利于能源结构的调整

可在我国的燃料构成中减少煤炭的占有量，增加天然气的比重。据统计资料表明，1995年在我国生产的一次能源结构中，煤炭占76.9%，原油占18.9%，水电占1.9%，核电占0.4%，天然气仅占1.9%，而在世界的能源结构中，天然气占23.1%，超过我国10倍多。 2)充足的气源保证

世界石油探明储量约136亿吨，还能开采40多年，1993年探明的天然气储量是130万亿m3，还可以用100多年。我国天然气探明的只有4.3%，预测总储量大约为7—20万亿m3，潜在资源量在40万亿m3以上，能够保证年产1000亿m3的水平。目前，四川、陕北、新疆、莺歌海四大气区及华东已开采并向或将向重庆、成都、上海、海口、北京、西安等城市供气，这是发展天然气汽车产业坚

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实的物质基础。沿海开放区域，近几年大量进口液化石油气，1995年为232.54万吨，1996年为358万吨。山东、上海、浙江、江苏、福建、广东、广西、海南等省市都建有大量的液化石油气码头及储运设施，计划建设的12座大型低温LPG储运设施，库容达168.3万m3，在2000年前有望建成的深圳、汕头、宁波、太仑、陈山五个LPG低温储运项目年运转量将达500万吨以上，如此巨大的储运设施单从民用来说很难满负荷运转，必将寻求的用气增长点，LPGV将是一条很好的途径。

3)天然气汽车技术成熟

从1930年世界第一辆天然气汽车在美国出现后发展至今，已有60多年历史，技术已相当成熟。现在，问题的关键是我们在起步阶段如何通过比较，引进符合国情的技术与设备，加以吸收和改进达到国产化目标。

4)国家重视、政府各委、办、局积极支持国务院领导非常重视

在李鹏总理1996年12月在参观国内外改装的代用燃料汽车时指示：压缩天然气汽车很有前途，我国有煤和天然气，发展天然气汽车更现实，今后要加大开发代用燃料汽车的力度；邹家华副总理在对国家科委呈报的“关于加快发展我国天然气汽车的报告”中批示：在国内天然气资源可靠保证的条件下，采取积极稳妥的方针，不能一哄而上，做好试验工作，要保证安全第一，要严格气瓶的安全标准；朱镕基总理在北京治理大气污染的紧急措施会上也做出了重要批示：国务院完全支持北京市为控制大气污染所采取的紧急措施，国务院各部门和中央在京单位必须全力支持和严格遵守，希望北京市加大执法力度，切实监督执行，造福北京人民。由国家科委牵头的，国家 发展步入了由国家政府行为来推动的轨道，开始了我国发展燃气汽车的新阶段。国家各部、委、局也都给以很大的支持，如国家计委和外经贸委给有关城市的立项申请及外国政府贷款，国家科委组织的“燃气汽车在我国的应用”由软课题研究进入了实际推广阶段，国家环保局、机械局、劳动部、技术监督局，公安部、建设部等都做了大量积极而有成效的政府职能工作。国家科委将于 年月召开全国 示范城市会议，对我国发展 做出具体布置，中国汽车研究中心，中国燃气汽车分技术标准委员会将对出台的八个国家及行业标准召开全国范围宣贯会议，以进一步推动我国天然气汽车在全国健康有序和步入规范化的发展道路。

5）国内各地方政府行为力度加强，发展形势很好

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1. 成立了政府燃气汽车领导机构，由该机构对项目统一组织协调、推进项目的整体开发和推广。

2.结合本地城市特点，制定有关的发展规划、优惠政策、标准法规、技术路线等。

3.项目整体开发朝健康、有序、积极稳妥方向迈进。各城市都对城市公共交通车、的士车作为主要开发对象；对进口技术、部件装置、加气站设备的筛选都做大量的科研、实验工作；国产化产品已经开始生产投入市场。 6)国内改车、建站情况 (见表5)

从1998年下半年，全国改车建站的速度普遍加快，个别城市进入了批量改装。上海改3000辆，深圳1800辆，四川改1500辆。项目的总体发展看，气站建设在全国各地普遍滞后，出现了改车、建站不配套的现象，主要是由于①技术标准出台晚；②气站建设涉及政府主管部门太多，审批手续复杂；③城市土地紧张，规划困难；④一次性投资大，资金短缺，短期内资金回收慢；⑤油气站合建问题，在规范上和具体审批上，涉及安全问题，各地都非常慎重。所以气站建设在一段时期内发展速度不会太快。

表5 全国天然气汽车改车及加气站统计(截止到1998年) 地 区 重庆及四川 新疆自治区 哈尔滨市 大庆油田 北京市 上海市 中原油田 吉林油田

天然气汽车 CHG 4000 156 182 110 86

16

加气站 CHG 3l 6 2 1 3

LPG 6 4 3 2 5

LPG 621 300 35 120 3000

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廊坊市 深圳市 广州市 海口市 西安市 辽河油田 大港油田 香 港 合 计 总 计

53 1 3 3 4594

10567

l800 43 29 3 2 30 5983

2 1 46

7l

建设中3座

l l 4 25

7)汽车主机生产厂的积极参与

中国燃气汽车的发展初期是从燃气极丰富的油田和新疆、大庆等地兴起的，接着汽车尾气污染严重而又有资源的城市开始发展。当中国燃气汽车的市场开始达到一定的规模时，必然要促进和带动我国的汽车工业对它的关注和参与。例如：一汽气研所投放泸州市公交公司CAGl02N公交车10台CNG客车，经运行试验良好；长安胜利汽车公司LPG／汽油两用燃料中巴将批量投放市场；松花江LPG／汽油两用微型车已上国家生产目录；捷达、富康、夏利等一批LPG／汽油两用燃料轿车也都试验成功。 应看到，中国主机厂对燃气汽车发展的研究还仅仅处于研究、试验，试车的初级阶段，与国外先进的成熟的规模系列化对比还有相当大的距离。但是这些汽车主机厂的参与对最终在我国发展燃气汽车，实现适合我国国情的燃气汽车产业将起到重要作用。 8)发展天然气汽车的资源问题

首先让我们了解一下，中国和世界平均水平一次能源的消费结构：

表6 中国和世界一次能源消费情况

煤％ 石油％ 天然气％ 电力％

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世界 中国

27.2 75

39.7 17.3

23.2 1.8

10 5.9

从表6看中国的石油、天然气消费水平远低于世界平均水平，天然气包括(LPG) 发展空间很大。其次，据有关部门统计，世界和中国石油使用期在40-50年，中国的天然气储量约40万亿m3，可使用80年以上，特别是我国新疆、四川、大庆及海上油气田，天然气资源丰富、目前我国年生产量才200亿m3，发展潜力很大。我国现有CNGV4500 辆，年消耗CNG才6750 万m3。LPG的供应一方面靠国产石油炼厂生产，现有生产能力可达到800万吨；另一方面东南沿海从中东、东南亚进口，1998年进口400万吨以上，而且进口气、质量好、完全符合汽车用气标准。所以我国目前LPG的生产、贮运能力及靠进口好的气源，发展LPG汽车是不存在资源问题的。我国现有LPGV6000 辆，年耗气才6万吨。

3.3发展天然气汽车需解决的几个主要问题

天燃气汽车认识上存有误区近十几年来，我国燃气汽车从无到有，到目前逐步普及推广，对改善城市空气质量起到了显著作用。然而回顾我国燃气汽车的发展历程，不难发现许多令人担忧的问题制约着燃气汽车的发展，加快发展燃气汽车成了保护城市环境和汽车工业的现实选择。但还有许多人对燃气汽车的认识不够确切。

不少人认为，将燃油汽车改装成燃气汽车，就达到了环保要求，就可以称作清洁汽车了。其实这是不确切的。首先，清洁汽车是一个相对的、动态的概念，是指运用各种技术使汽车尾气排放指标优于现行排放法规，并能达到下一阶段排放法规要求的汽车。具体到我国，目前只有达到欧洲Ⅱ号标准的汽车才可称作清洁汽车，而且当欧洲Ⅱ号标准成为我国排放标准时，达到欧洲Ⅲ号或Ⅳ号标准的汽车才能是清洁汽车。其次，事实证明，油改气，无论是液化石油气还是压缩天然气对化油器汽车控制排放虽有一定作用，但由于技术水平因素，排放改善还十分有限，即使匹配较好，也难达到国家现行的欧洲Ⅰ号标准。只有基于电喷技术基础上的两用燃料车和单一燃料燃气汽车，才能大幅度降低汽车排放污染。第三，气质好坏对燃气汽车的排放影响也很大，国产液化气基本上不能满足车用气质要

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求，现有的LPG汽车使用的大都是进口气，而CNG如果脱硫脱水不彻底，也难以达到控制污染的效果。由于这些认识误区的存在，燃气汽车改装工作往往是一改了之，导致它在实际运用中名不符实，燃气汽车推广工作留于形式。

我国对燃气汽车的研究始于80年代中期，至今经过努力，许多技术环节在借鉴国外经验的基础上，已取得较大进展，成功地将燃油车改装成油气两用燃料车，主要改装车型有桑塔纳、捷达、富康、夏利等。据了解目前我国已有5万辆左右的燃气汽车投入运行。然而，我国燃气汽车技术水平与国外先进技术相比，还存在相当大的差距，国外燃气汽车技术已经发展到第四代，已开始在燃油喷射系统的基础上发展燃气汽车。而我国一些关键技术还不够成熟，如燃气如何适应不同车辆的工况、专用气瓶等技术都未真正解决，另外在改装件的生产上也没有完全过关，不少零件还需要依赖进口或是与国外合作生产。从应用领域看，目前我国的燃气汽车主要是将汽油车进行改装，技术相对而言较成熟，但对于柴油车改装只能说是刚刚起步，恰恰这一点，对我国来说尤为重要，因为柴油车占我国机动车辆保有量相当大的比重，因此柴油车的改装技术是至关重要的。国发展天然气汽车才刚刚起步，因此，社会上普遍对发展天然气汽车了解不多，支持不够，尤其在征地、办理审批手续、建站改车、改装车辆行驶、年检困难；建站改车投资大，政府没有法规和经济上扶持政策，推广天然气汽车仅仅是企业行为很难发展，因此，急需解决以下几个主要问题。 1)加强天然气汽车管理、协调工作

天然气汽车成为一项产业，涉及政策、技术、经济、社会绪多方面，综观世界各国发展天然气汽车的历程，均是一项政府行为，必须有主管部门进行协调与组织。国家及地方各级政府应建立相应的组织机构。 2)尽快制订统一的技术标准

目前，各地开发天然气汽车的力量分散、技术不高，执行标准不统一，甚至无标准可执行，因此急需制订一套既有水平、又符合国情的行业或国家标准。可喜的是，该问题已引起国家有关部委的重视，有关加气站、钢瓶、转换装置及改装车的标准正在制订中。 3)政府给予适当的优惠政策

世界许多国家均颁布奖励条例，以鼓励民间企业共同开发研究，积极推广天然气汽车，各国给予天然气汽车的税收优惠详见表7[6]。因此，建议有关部门

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将天然气汽车列入绿色工程计划、火炬计划、减免税收并给予一定的拨款和低息贷款。

表7 各国对车用LPG和汽、柴油征税(不包括增值税)对比 国家 意大利 荷 兰 日 本 澳大利亚 希 腊 西班牙 法 国

汽油 100 100 100 100 100 100 100

柴油 74 62 60 100 65 73 61

车用LPG 31 11 18 0 14 14 38

备注

(1) (2) (2)

(1)需加上附加的养路费。(2)只适用于公共交通。

4)天然气汽车转换装置及相关设施国产化

目前，国内的天然气汽车转换装置及相关配套设施的开发与生产远远跟不上需要。因此，有必要组成产业集团，集中力量引进和吸收国外先进技术，开发和生产有关设备，逐步实现国产化，才能保证天然气汽车项目的顺利发展。 5）将加气站列入城市总体规划

改车与加气是两项相辅相承的工作，没有充足、方便的加气站必将影响改车的积极性，上海市由于加气站不足且远离市区，改装的116部车至今只剩下上海煤气公司自身的16台车在运行。因此，在国内大中城市土地资源普遍紧张的条件下，将加气站纳入城市总体规划是合理布点和减少土地资源浪费的有效措施。

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结 论

大气污染已引起了国人的重视，环境保护已列入了我国可持续性发展战略。经过本文分析，我们知道，在其他更清洁的燃料大规模推广使用之前，在中国推广使用天然气汽车势在必行。中国的大气污染治理工作已经迫在眉睫，与此同时中国燃气汽车事业迎来了很好的发展机遇，并已经开始进入了一个新的历史时期，所以应大力发展天然气汽车、开展治理大气污染这些功在当代，造福千秋的伟大事业。

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参考文献

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致 谢

在本文撰写的过程中，我的指导老师晁云老师不辞辛苦，给予了严谨的指导及全力的帮助，晁老师在具体实践中非常注重培养学生独立工作能力和分析能力，他学识渊博、视野宽阔、治学严谨，有着求实、创新的作风。这些使我终生受益。借此机会，要向晁老师表示衷心的感谢和深深的敬意。

感谢江西理工大学晁云老师和胡昱帆老师的大力支持，还要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。同时也感谢本人所在生产实习的单位为我提供了这次难得的学习机会。

最后，衷心感谢您在百忙之中评阅论文。

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致 谢

在本文撰写的过程中，我的指导老师晁云老师不辞辛苦，给予了严谨的指导及全力的帮助，晁老师在具体实践中非常注重培养学生独立工作能力和分析能力，他学识渊博、视野宽阔、治学严谨，有着求实、创新的作风。这些使我终生受益。借此机会，要向晁老师表示衷心的感谢和深深的敬意。

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