2.2 环境保护法规
1.汽车排放污染的危害
汽车排放的污染物主要是燃料不完全燃烧的产物和有害的氧化物，包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）、二氧化硫（SO2）、微粒（PM）、醛类等。
汽车排放的污染物种类主要与发动机的燃烧机理和燃油的蒸发等因素有关，由于汽油发动机和柴油发动机的燃烧机理不同，所以它们排放的污染物的生成机理也不同。汽油机排放污染物主要是一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）；柴油机发动机排放污染物主要是微粒（PM）和氮氧化物（NOX）。这些污染物都会不同程度地危害人体健康以及植物的生长。
一氧化碳（CO）是空气供给不足时燃料没有完全燃烧而形成的产物，是无色、无味的有毒气体。一氧化碳吸入人体后，很容易与血液中的血红蛋白相结合，从而降低了血液的输氧能力，造成人体内缺氧，引起恶心、头晕、头痛、心跳加速等症状，轻者损坏中枢神经系统，形成慢性中毒，严重时会使人窒息死亡。
碳氢化合物（HC）是未燃烧和不完全燃烧的燃油和润滑油，以及燃油和润滑油裂解形成的产物。有一部分碳氢化合物（HC）来自曲轴箱窜气和燃油系统的蒸发，在汽车所排放到大气中的HC总量中，有25%是由于曲轴箱窜气所致，有20%是属于燃油系统的蒸发。排放的碳氢化合物会对人的眼睛和鼻子的黏膜、呼吸道、皮肤等产生强烈的刺激，碳氢化合物气体达到高浓度时，会引起恶心、呕吐、咳嗽、头晕等症状。
氮氧化物是在燃烧过程中形成的。氮氧化物（NOX）通常主要是指一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。内燃机在燃烧的过程中绝大部分是生成NO，其次有少量的NO2。NO高浓度时会使中枢神经出现障碍。NO2是褐色的气体，带有特殊的刺激性臭味，是内燃机排放的恶臭气味的污染物之一，吸入人体后，与血液中的血红蛋白结合后，使血液的输氧能力降低，会造成对心、肝、肾等的损伤。氮氧化物（NOX）也会对植物的生长造成不良的影响。氮氧化物还是生成光化学烟雾的重要物质。
二氧化硫（SO2）在内燃机排放中的含量主要取决于燃料中的含硫量。一般柴油机比汽油机排放的二氧化硫（SO2）多些。SO2在催化剂的表面逐渐堆积，会造成催化净化装置的劣化，影响其使用寿命。
微粒（PM）也称颗粒，主要是指污染物中的铅化物、炭烟和油雾。铅化物是在汽油中添加的作为抗爆燃剂的四乙基铅经过燃烧后所生成的化合物。人吸入铅化物会造成铅中毒。炭烟是燃料没有完全燃烧生成的碳化颗粒。由于燃烧机理不同，柴油机产生的炭烟比汽油机多，所以炭烟主要是柴油机排放的。炭烟也会对人体产生危害。
2.汽车排放法规与标准
（1）国外汽车排放法规与标准
为保护环境，各国相继制订了排放法规，用以控制汽车污染物排放。美国和日本最早于20世纪60年代就开始汽车排放控制，起步水平大致相当。1994年起美国执行极其严格的低排放汽车（LEv—Lov Exhaust Vehicle）法规后，美、日之间的距离略为拉开。欧洲控制排放起步比美、日晚，而且标准要求较松，但是到1992年实施欧洲第1阶段（欧1）排放法规后，进步明显，现已超过日本，接近美国LEV计划。美国、日本和欧洲的汽车排放法规形成当今世界三大汽车排放法规体系。不论哪个法规，对汽油机均要求控制废气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物的含量；而对柴油机，主要控制微粒及氮氧化合物。现主要介绍欧洲排放法规。
1970年和1982年，ECE（欧洲体系标准即联合国欧洲经济委员会，Economic Commission of Europe）对满载在3.5t以下（ECE15）和超过3.5t（ECE49）的汽车制定了相应的法规，当时法规只规定了对CO和HC排放量的限制，这是最早的汽车排放法规。1989年，ECE发布ECE83法规取代ECE15，后经三次修订形成了更严格的排放限值法规ECE93——欧Ⅰ（EuroⅠ），并于1993年生效，具体极限值见表2-1。
表2-1 EuroⅠ排放极限值
注：M1类车辆指除驾驶人座位外，乘客座位不超过八个的载客车辆。
N1类车辆指厂定最大总质量超过3.5t的载货车辆。
欧Ⅰ排放标准强化了有害排放物的限值，将M1（1）类和N1（2）类汽车的限值加以区别，规定了气体燃料汽车排放物的测量方法，新的生产一致性检查方法，并且第一次将液体燃料汽车分成三组，即A组（使用含铅汽油）、B组（使用无铅汽油）和C组（使用柴油）。在这一规定中，还对未装催化转化器使用含铅汽油的汽车和使用无铅汽油的汽车以及柴油车有害排放物的种类和限值作出具体规定，同时还确认N1类汽车的（HC+NOX）质量分数排放量比M1类汽车多1.25倍。
在ECE93（EuroⅠ）之后，ECE于1996年对其再次进行修订，制定了ECE96（EuroⅡ）法规。该法规对使用无铅汽油和柴油的汽车的排放限值作出了更为严格的要求；对生产一致性采用了新的检查方法；明确了火花点火发动机和使用液化石油气的汽车排放的测定方式；在该标准中还增加了试验速度段；规定了强制耐久性试验（8万km）及汽车在转毂试验后在密闭室中放置24h测定燃油蒸气泄漏量；保留了怠速时对CO排放量的限制，见表2-2。
表2-2 EuroⅡ排放限值
EuroⅢ的主要变化是取消了汽车发动机尾气取样开始前45s的加热阶段，在催化转化器还处于冷的阶段就测定CO和HC的排放量。EuroⅢ和EuroⅣ都规定了燃油蒸气的测量方法和限值，同时规定在汽车上要安装排气净化系统的随车故障诊断装置，并对在用车净化系统的可靠性检测及燃油品质提出了更高的要求，见表2-3。
表2-3 无铅汽油车ECE2000（EuroⅢ）及ECE2005（EuroⅣ）法规排放限值 单位：（g/km）
（2）国内汽车排放法规与标准
我国汽车排放标准的建立与实施起步较晚。汽车排放污染物控制工作始于1979年《中华人民共和国环境保护法（试行）》颁布以后，机械工业部和交通部于1983年提出机动车排放控制标准。1984年4月1日起实施GB3842～3844.83《四冲程汽油车怠速排放污染物》等排放标准。1989年制定了参照ECE15.03和采用ECEl5.04法规的GBl1641～11642.89《轻型汽车污染物排放标准》。1994年5月起实施GB14761.1～14761.7.93共7项汽车排放标准，完善了我国汽车排放控制标准体系，对汽油车怠速污染物、柴油车自由加速烟度和全负荷烟度排放限值有所加严。
由于世界三大排放标准体系中，欧洲法规在标准的严格程度、道路交通情况等方面比较适合我国的实际情况，在充分吸收欧美的经验后，我国全面等效采用了欧盟技术内容和部分前欧共体（EEC）法规的基础上形成了中国排放法规体系。于2001年4月16日在全国实施了相当于欧Ⅰ限值的GB18352.1.2001《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（Ⅰ）》，它适用于装配点燃式四冲程发动机及压燃式发动机，最大总质量≥400kg，最大设计车速≥50km/h的在用汽车。其主要有以下内容：
1）装配点燃式发动机的车辆排气污染物限值。装配点燃式发动机的车辆，其排气污染物是指CO、HC和NOX。其中HC以正己烷当量表示，而NOX以NO表示。汽车进行怠速、双怠速和加速模拟工况检测，见表2-4。
表2-4 装配点燃式发动机的车辆怠速试验排气污染物限值
2）装配压燃式发动机的车辆排气污染物限值 装配压燃式发动机的车辆，其排气污染物是指排气管排出的可见污染物，见表2-5。其自由加速试验排气可见污染物限值见表2-6、表2-7。
表2-5 装配压燃式发动机的车辆双怠速试验排气污染物限值
①HC体积浓度值按正己烷当量计算。
②M1指车辆的设计乘员数（含驾驶人）不超过6人，且车辆的最大设计总质量不超过2500kg。
③N1指设计乘员数（含驾驶人）超过6人，或车辆的最大总质量超过2500kg，但不超过3500kg的M类车辆。
表2-6 装配压燃式发动机的车辆自由加速试验排气可见污染物限值
表2-7 装配压燃式发动机的车辆自由加速试验烟度排放限值
而GB18352.2.2001《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（Ⅱ）》等效于欧Ⅱ排放法规，于2004年7月1日起在全国实施。2005年4月27日，国家环保总局会同国家质监总局颁布了《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）》等5项机动车污染物排放新标准。其中，轻型汽车国Ⅲ排放标准，自2007年7月1日起实施，国Ⅳ排放标准自2010年7月1日起实施。北京于2008年在国内率先对新车实行“国Ⅳ”排放标准，2010年国内新车销售全面实施“国Ⅳ”标准。
我国轻型汽车排放标准的发展历程见表2-8。
表2-8 我国轻型汽车排放标准的发展历程
3.汽车排放污染控制
（1）国外排放污染的控制
国外机动车污染物排放控制起源于美国加利福尼亚州的洛杉矶地区，20世纪40年代由于工业的发展，车辆剧增，加上当地自然环境条件的制约，曾出现“洛杉矶光化学烟雾事件”，60年代初，该市机动车保有量已超过400万辆。因此，1959年加利福尼亚州最早提出立法控制机动车污染物的排放，1961年颁布限制机动车排放的强制性法规。随后美联邦政府也颁布了相关法规。日本于1966年、欧洲经济共同体于1970年相继以不同的方式制定了自己的机动车排放控制法规。结合相应的法规，汽车技术上也做了较大的改进。
1）美国汽车排放污染控制技术。美国对机动车节能减排的控制在世界上是比较早的，它采取减排控制技术和不断强化减排控制法规相结合的原则，取得了较好的效果。表2-9列出了美国机动车减排控制的宏观进程和各种汽车减排控制技术。
表2-9 美国汽车排放污染控制技术
2）日本汽车排放污染控制技术。日本政府通过不断出台和完善节能法律法规，并配之与各项政策措施，形成了健全的节能法规体系，使各项节能工作始终体现了法制化、规范化的特点。
日本是仅次于美国的汽车生产大国，国土狭小，排放污染更为突出。1966年日本就对新车采用四工况法进行监测，规定CO排放小于3%，1969年修订CO排放小于2.5%；1970年要求安装PCV通风装置，同时规定小型车CO小于1.5%、轻型车CO小于3%；1972年要求新车加装燃油蒸发回收装置，规定蒸发量每次试验不超过29；1973年采用十工况法，对污染物的控制扩大至HC和NOX；1975年建成无铅化汽油供给体系。日本对汽车污染物的控制比美国起步晚，但20世纪70年代以来，它对氮氧化合物的控制进程却比美国快。
日本的机动车排放法规是在全国范围内强制执行的，也以型式认证方式进行控制。其型式认证分为型式认定和型式认可两种，在出售时每一辆车都附有汽车厂出具的认定证书，车辆注册时仍要进行监测，对申请型式认定的汽车厂需对其进行质量保证体系和试验设备能力的认定。新型车的认证试验由运输省“交通安全公害研究所”进行，在用车的定期检验在各地陆运署的287条监测线上进行，法规限值分为平均值和最高值，单辆汽车排放不超过最高限值，而一个季度平均数不能超过法规平均值。
实施办法中也有耐久性要求，按车辆型式进行分类，生产厂质量保证体系认定、退回制度、产品车抽验、在用车定期检验等。
3）欧洲汽车排放污染控制技术。欧洲标准是由欧洲经济委员会（ECE）的排放法规和欧盟（EU）的排放指令共同加以实现的。排放法规由ECE参与国自愿认可，排放指令是EU参与国强制实施的。欧共体实行的也是型式认证，按车型对汽车进行分类，认证要求对汽车厂质量保证体系进行认定。新车的认证和产品的一致性试验由认证权力部门授权的技术机构进行。1986年开始实施汽油无铅化，1993年无铅汽油的占有率达到55%。1992年8月起欧共体开始实施FM计划。排放法规方面，欧洲分别于1992年、1996年、2000年、2005年实施了欧I、欧II、欧III和欧Ⅳ排放标准。2006年12月13日，欧洲议会通过了有关新的汽车排放标准：欧Ⅴ和欧VI标准。欧V标准主要针对柴油和汽油轿车及轻型商用货车，而欧Ⅵ标准单独针对柴油轿车。欧V和欧Ⅳ排放标准大幅度提高了对轿车和客车在炭烟颗粒和氮氧化物排放量方面的要求。按照欧V排放标准，柴油轿车的颗粒物排放量将减少80%；而实行欧VI标准后，柴油轿车的氮氧化物排放量将比目前减少68%。欧V标准要求从2009年9月起，所有在欧洲销售的柴油车必须加装颗粒物过滤器，现有的柴油车可以在2011年1月之前改装完毕。欧Ⅵ标准将于2014年起实行。
（2）我国排放污染的控制
在制订和实施国家排放标准的同时，按照《大气污染防治法》、《环境保护法》、《环境影响评价法》等法律的规定，国家环保总局在控制机动车排放污染方面采取了很多有效措施，目前已建立了包括新车环保型式核准生产、一致性检查等环境监管体制。同时国家采取了一系列经济政策支持清洁汽车的发展，国家环保总局会同国家财政部等部门于2001年对提前达到国家第二阶段排放标准的低污染汽车减征30%的消费税。到2004年前后国家已分车型，分类别全面实施国家第二阶段汽车排放标准，污染控制效果较为明显。根据国家环保总局掌握的情况，轻型车各类污染物的排放已经比未控制前削减90%以上。