汽油机排出纳米级有机碳粒子的光学特性

汽油机排出纳米级有机碳粒子的光学特性

大气中存在的碳质气溶胶很大程度来源于烃燃烧，尤其是内燃机燃烧物的排放。通常认为汽油机排出的有机化合物来自燃油蒸发和润滑油的氧化。然而，一些研究表明，发动机排出的废气中含有纳米级的不同类别的有机碳颗粒。颗粒的物理和化学特性影响着人类健康和外界环境，以及对气候变化和气溶胶的建模。近日，一些政府监管机构（如美国环保局）针对小型汽油机的排放出台了法规，因为发现小型汽油机对空气污染比较严重。

采用各种非原位光学技术论述了小型汽油机排放出的纳米级有机粒子（NOC）特性，评估了其危害。试验用发动机为一台单缸、4冲程汽油发动机，排量为256.7mL（缸径×冲程：70mm×66.7mm）。使用石英探针对废气取样，通过去离子水将收集的水碳质颗粒积聚成水溶胶。用动态光散射（DLS）确定颗粒的尺寸和分布情况，利用透射电子显微镜（TEM）进一步证实。在无负荷情况下，粒子的流体力学直径在1.7～3.6nm范围，平均直径为2.4nm。在较高负荷下，发动机废气中粒径增加，这是粒子凝结的结果。采用紫外可见吸收光谱和红外光谱学分析颗粒的化学结构。从紫外可见吸收光谱学获得的带隙能量和振子强度数据表明，纳米级有机粒子含有3～5个芳环的聚芳族烃结构。红外光谱学分析进一步证实了脂族和羰基官能团在颗粒芳族结构中的存在。颗粒的尺寸以及在发动机中的高数浓度和结构特性，使得其对环境和人类健康危害极大。

刊名：Particuology（英）

刊期：2013年第11卷

作者：Bireswar Paul et al

编译：张振伟