什么是柴油？
柴油是一种广泛使用的燃料，但其燃烧会释放出对环境有害的致癌化合物。
图片：伊太郎
什么是柴油
柴油是用于公路和海上乘客和货物运输的燃料。在巴西，自 1976 年以来，法律禁止在轻型车辆中使用柴油发动机，目前该国仅在卡车、公共汽车和 4×4 牵引车（包括中型皮卡、SUV 和 交叉).
柴油是从石油中提取的油。在其组成中，有碳原子、氢原子，以及较低浓度的硫、氮和氧原子。与其他石油成分（例如汽油）相比，柴油密度更高（具有更长的烃链）且挥发性更低，这有助于通过蒸馏将其分离。
在此短视频中了解柴油与油的分离方式。
在燃烧过程中，柴油发动机排放的气体和颗粒物会降低空气质量。与联合国有联系的国际癌症研究机构 (IARC) 将这些排放物归类为对人类致癌。该机构的结论是，大量接触柴油排放会导致肺癌。
因为它具有更大的烃链，柴油具有更大的加热功率（燃烧时产生更多的热量）。这使得使用燃料的车辆更经济，也就是说，它们每行驶一公里消耗的燃料更少。但是，这并不能保证它对空气的污染更少。
在柴油发动机中，空气和燃料的混合物不如汽油均匀。柴油是一种挥发性较小的燃料，其发动机具有自燃操作的特性——这两种特性都使混合变得困难。这意味着，在柴油发动机中，为确保完全燃烧，燃烧室中必须有过量空气。在没有这种过量的情况下，由于不完全燃烧，会排放烟尘、一氧化碳 (CO) 和碳氢化合物 (HC)，而这种发动机对环境的污染是汽油的七倍。
产生的气体
柴油发动机的排放物由气体、蒸汽和颗粒物组成。组成气体和蒸气包括二氧化碳、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、硫氧化物和各种碳氢化合物——其中一些是挥发性有机化合物。这些空气污染物还可以彼此相互作用或进行光解，形成所谓的二次污染物，例如臭氧、过氧乙酰硝酸盐等。
根据一项研究，95% 以上源自柴油发动机废气的固体颗粒小于 1 立方微米（μm³ - 百万分之一立方米），这有助于它们吸入和渗透到肺部。元素碳（一种颗粒材料）会产生下图中的黑色烟灰。
可吸入颗粒物和臭氧是危险物质，在世界各大城市，它们分别产生了车队燃烧柴油的 40% 和 80%。
NOx 是柴油发动机以较高浓度排放的化合物之一。隧道研究表明，这些发动机产生的氮氧化物是汽油车的五倍，而卡车是造成大部分颗粒物排放的罪魁祸首。
柴油中的硫浓度也是一个问题。据研究，如果燃料中硫的浓度高，污染气体的排放量也会高，尤其是二氧化硫（SO2）和氧化硫（SO3），对人体健康造成损害。 SO2 与大气水分接触会生成硫酸 (H2SO4)，这对酸雨的形成有很大帮助，它可以酸化土壤和水，危害小藻类和昆虫的发育。
健康风险
SOx 和 NOx 会影响呼吸系统，导致短期哮喘发作和气道刺激，以及长期慢性心血管和呼吸系统疾病。一氧化碳会降低血液的携氧能力，颗粒物会导致呼吸系统过敏，还会传输其他污染物，如重金属和致癌有机化合物。
2002 年，美国环境保护署 (EPA) 发布了一份报告，警告长期接触柴油蒸汽的风险。根据该报告，长期吸入这些颗粒物质以及硫和氮氧化物，会导致人类癌症。 2013 年，Iarc 得出结论，柴油发动机排放确实会导致肺癌，也可能导致膀胱癌。
据圣保罗大学 (FM-USP) 医学院大气污染实验室研究员 Paulo Saldiva 称，在污染物中，最有害的是颗粒物质。据研究人员介绍，这些颗粒会积聚在肺泡中，加重呼吸系统疾病，并进入血液，可能会影响其他器官。例如，在圣保罗市，据估计，空气中可吸入颗粒物（烟雾、煤烟等）的浓度每增加 10 微克每立方米 (µg/m³)，就会增加老年人因缺血性心脏病住院的比例为 1.5%，儿童和老年人因肺部疾病住院的比例超过 4%。
排放控制
公共部门采取了一些措施，旨在减少这些污染物向大气中的排放。其中，我们可以提到环境车辆检查和空气污染控制计划。
环保车辆检验
环境车辆检测是为了检测汽车污染物的排放而设立的。在检查过程中，会对排气系统进行测试，以检查气体、污染物和噪音的水平。由各州和市政府负责进行检查。
空气污染控制计划 (Proconve)
1986 年，国家环境委员会 (Conama) 制定了机动车辆的空气污染控制计划 (Proconve)，目的是减少和控制来自移动源（机动车辆）的大气污染。然后设定了国家和进口机动车辆的最后期限、最大排放限制和技术要求。
技术进步
已经开发了多种技术来最大程度地减少汽车产生的污染气体。它们有助于使燃料更清洁并制造低排放发动机。在现有的那些中，有些值得强调：
催化剂和颗粒材料过滤器
这些技术的出现是为了处理和/或保留废气。催化剂由两种化学物质（钯和钼）组成，它们与气体反应，将它们转化为水蒸气、二氧化碳和氮气（无毒气体）。有不同类型的催化剂。颗粒物过滤器具有过滤发动机燃烧过程中产生的部分气体的功能。根据法律，自 1983 年以来，所有汽车都必须配备催化转化器。然而，由于车队年龄较大，仍有柴油动力车辆（如公共汽车和卡车）在没有良好催化剂的情况下流通。
直喷
该技术允许将燃料直接喷射到燃烧室中。因此，空气和燃料之间的混合物较小并且进气歧管中的等待期被跳过。在这种类型的发动机中，燃料以最少的空气喷射到燃烧室最热的部分。燃料在燃烧室内扩散的方式允许更规律和更完整的燃烧。
这种用于柴油发动机的直接喷射选项从 1950 年代就已经出现了。之前只有间接喷射，其中有一个燃烧预燃室。该预燃室旨在确保燃料和压缩空气之间正确混合。
直接喷射可提高发动机效率并降低油耗。然而，在柴油发动机中，它会产生更多的 NOx 作为反应副产物。一些汽车制造商一直试图通过生产特定催化剂、废气再循环等措施来解决这个问题，这些措施提高了发动机生产的价格。
在大众汽车欺诈案中——确认该公司篡改柴油发动机排放的污染气体被公之于众——氮氧化物排放量比环境保护局规定的限值高出 10 到 40 倍（ EPA)，并且首批 1100 万辆汽车确认在 2.0 直喷涡轮柴油发动机上运行了欺诈性软件。
低硫柴油
2012 年，环境立法和 Proconve 07 强制开始在该国创建和使用低硫含量柴油，即柴油 S10 和 S50（分别为百万分之 10 (ppm) 和 50 ppm）的过程. 20 年来，巴西的柴油从 13,000 ppm 的成分上升到目前的 10 ppm。这与发动机技术一起使排放水平与欧洲相似。
燃料中较低浓度的硫可以减少硫氧化物的排放，也有助于减少其他污染物的排放，例如 NOx 和颗粒材料。这是因为燃烧过程中产生的三氧化硫与水结合会形成硫酸。这种酸会腐蚀发动机的金属部件。换句话说，硫会侵蚀发动机部件，例如催化转化器，因此会导致该设备的效率降低。
降低硫含量的主动性很好，但必须更新车队（在旧发动机中不会出现预期的效果），并且如上所述，必须进行检查。了解有关巴西 S10 和 S50 柴油的更多详细信息。
