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【关键词】 电动汽车 能源 环境 节能
1 引言
当今环境污染问题和能源消耗比重成为企业发展的主要研究方向。煤炭企业对日益严重的环境污染和不可再生能源的浪费有直接的责任。本文从当今社会的能源消耗和环境污染的直接体汽车研究出发,用数学模型客观证明煤炭企业煤制油和煤转电效率的重要性。
2 电动汽车与传统汽车在节能、减排等方面的对比模型
2.1 传统汽车与电动汽车能耗对比模型
(2)能耗对比结果。传统汽车平均百公里耗油10升,即7.25千克;电动汽车平均百公里耗电量为20千瓦时;汽车年均里程25000公里,火电厂煤耗平均值0.31千克/千瓦,气电发电标气耗0.1913立方米/千瓦时,油电发电油耗0.2千克/千瓦时。
根据模型式(1-3)计算美国,中国,日本以及世界的电动汽车与传统汽车耗能情况如表1。
(3)能耗对比结果分析。由表1可以看出,美国,中国,日本以及世界总计使用电动汽车均能节约化石能源,其中在日本使用电动汽车节约化石能源幅度最大,高达59.3%;在化石能源发电比例较高的中国,使用电动汽车节约化石能源的比例也达到47.6%;世界范围内使用电动汽车,平均比传统汽车节约化石能源54.98%。
2.2 传统汽车与电动汽车温室气体与污染物排放对比模型
汽车主要排放空气污染物和温室气体,汽车生产阶段与使用阶段均有排放。温室气体(GHG)排放主要以二氧化碳为主,传统燃油汽车在行使过程中空气污染物(AP)排放主要以粉尘,二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)为主。
(1)传统汽车与电动汽车生产阶段排放对环境影响对比模型。设,分别为电动汽车在生产阶段空气污染排放量和温室气体排放量,,分别为传统汽车在生产阶段空气污染排放量和温室气体排放量,和分别为汽车和蓄电池质量,和分别为生产每千克汽车和蓄电池产生空气污染物排放量,和分别为生产每千克汽车和温室气体产生温室气体排放量。则生产每辆传统汽车污染物与温室气体排放模型为:
(2)传统汽车与电动汽车使用阶段排放对环境影响对比模型。传统汽车行驶过程中消耗石油,排放温室气体和污染物,设、分别为传统汽车每百公里温室气体排放量和空气污染排放量,本文按照欧洲汽车尾气排放标准计算百公里温室气体排放量和空气污染排放量;汽车年均里程为,则传统汽车行驶过程中年均排放的污染物与温室气体分别为:
(3)排放对比结果。汽车生产阶段的污染物与温室气体排放基本稳定,根据模型式(4-5)计算电动汽车与传统汽车生产阶段空气污染排放量和温室气体排放量情况如表2。
传统汽车每百公里产生空气污染和温室气体排放量根据欧洲汽车尾气排放标准折算得到,对空气污染的考虑,空气中的污染物CO,NOx,SOx和挥发性有机化合物的特点是通过以下的加权系数:0.017,1,1.3和0.64。魍称车汽车使用阶段排放对环境影响如表3:
根据相关报告,煤、油、气生产每千瓦时电产生温室气体排放量分别为:,,;中国煤、油、气生产每千瓦时电产生污染物排放量分别为:,,;据统计发达国家发电效率比发展中国家的高40%左右,据此推算发达国家煤、油、气生产每千瓦时电产生污染物排放量分别为,,。
根据模型式(7-8)计算世界及主要国家的能源结构下使用电动汽车年均污染物及温室气体排放比较情况及生产与使用阶段年均总排放情况如表4。
(4)排放对比结果分析。由表4可以看出,各国和地区使用电动汽车均能大幅度减少温室气体的排放。由于煤炭发电在各国比重较大,电动汽车虽然在行使过程中本身不排放污染物,但是由于发电排放的污染物远超过传统汽车排放的污染物。中国表现最为明显,由于中国煤电发电比例高达79.1%,在中国使用电动汽车比传统汽车空气污染物的排放量高出4.6倍。
3 电动汽车广泛使用的影响
3.1 电动汽车广泛使用对化石能源消耗的影响
本节分别研究当电动汽车占汽车总数比例达到30%,50%,70%,100%四种情境下,由于推广电动汽车节约的化石能源量,以及所节约的化石能源量占该国家或地区能源消费总量的比例。推广电动汽车节约化石能源量为: (9)
为电动汽车每百公里消耗化石能源量;为传统汽车每百公里耗油量。得到四种情境下,由于推广电动汽车节约的化石能源量,以及所节约的化石能源量占该国家或地区能源消费总量的比例如表5。
3.2 电动汽车广泛使用对环境的影响
本节分别研究当电动汽车占汽车总数比例达到30%,50%,70%,100%四种情境下,由于推广电动汽车温室气体与污染物排放变化情况。根据表5,得到四种情境下,由于推广电动汽车排放温室气体与污染物变化情况如表6。
根据碳监测行动(CARMA)网站提供的数据,根据全球各国的CO2排放量排名数据,给出了电动车市场占有率分别为30%,50%,70%,100%情况时,二氧化碳年均减排量如占总排放量的比例如表7。
由表6-7可以看出,电动汽车的推广使用,对温室气体有着明显的减排效果,但是会多排其他空气污染物。
4 结语
由模型结果可以看出,因为在中国发电领域煤炭发电所占比重较大,现阶段支持电动汽车的发展受益不大。
参考文献:
有证据表明,汽车排气中许多烃类化合物有致癌作用,但这种作用是化合物本身的直接效应,还有许多物质的协同作用至今尚不清楚,据美国环保机构统计,美国每年的癌症病例中,约58%是由空气排气引起空气污染造成的。
氮氧化物能导致人的呼吸困难、呼吸道感染和哮喘等症状,同时使肺功能下降。尤其是儿童,即使短时间接触氮氧化物也可以造成咳嗽、喉痛。
尾气排放的有害物质不但增加了大气污染,破坏环境生态平衡,更重要的是,这些污染物在一定条件下会生成二次污染—光化学烟雾,对人体造成更大的危害,光化学烟雾是机动车排出尾气中的碳氢化合物、氮氧化物在特定的气温条件下,即静风、湿度低、温度高、并在阳光长时间照射时会产生一种复杂的烟雾,这种烟雾叫“光化学烟雾”。
20世纪40年代,在美国洛杉矶首先发现了光化学烟雾。每到秋冬季节,许多人的眼睛轻度红肿,嗓子疼痛,甚至还有人皮肤出现程度不等的潮红,丘斑疹等;人们还常会产生呼吸困难和疲乏的感觉。1955年九月,严重的汽车尾气加上气温偏高,洛杉矶再次出现了光化学烟雾,而且浓度非常高,光化学烟雾不仅影响了人们的呼吸道功能,特别是损伤儿童的肺功能;引发胸痛、恶心、疲乏等症状,导致了几千人受害,两天之内就有400多名65岁的老人死亡,生长在郊区的蔬菜全部由绿变褐,无人敢吃;水果和农作物减产,大批树木落叶发黄,几万公顷的森林有四分之一以上干枯而死。继1943年洛杉矶发生世界上最早的光化学烟雾事件后,在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现了这种烟雾。我国虽然只在少数城市发现过光化学烟雾,但随着城市汽车数量的急剧增加,我国很多城市也都存在着潜在的威胁。据有关部门初步测算,去年深圳机动车共排放碳氢化合物约2.3万吨,一氧化碳17万吨,氮氧化物4.5万吨,而排放总量以10%左右的速度增加。由于深圳北部受山脉阻隔,遇到夏秋静风、光照强烈的天气,如不采取切实有效的措施加以控制,很有可能出现“光化学烟雾”污染事件。
目前,汽车尾气控制和治理已成为世界重要课题,发达国家由于汽车总体技术较为先进,汽车尾气控制技术也较为先进,已经取得了重要进展,现在正向超低污染排放和零排放迈进,而我国在这方面起步较晚,许多控制技术处于探索和试用阶段,但我们正努力与国际接轨。控制汽车尾气污染措施有很多方面:可以使用清洁能源,如使用甲醇或改为电驱动;还可以改进操作条件,如改进气-燃料油的比例,改进内燃机设计,改进燃料油和其他添加剂的性质,如使用无铅汽油等,这些措施目前已取得一定的成效。在世界共同努力和关心下一定能在现有成果的基础上,研制出更有效,更完善的尾气净化技术,为地球大气环境净化发挥更大的作用。
论文关键词:汽车尾气污染危害
论文摘要:汽车作为人们的代步工具,在人类生活中占据着重要的作用。随着人们生活水平的提高,汽车数量迅速增加,汽车尾气产生的危害也越来越严重,对生态环境平衡及人类身体健康都造成了一定的损害,主要表现在人体患病率的增加以及光化学烟雾的产生,我们应及时对汽车尾气的污染重视起来并加强汽车尾气控制和治理。
参考文献:
[1]华爱红,李丽,丁国良.浅谈汽车尾气污染的危害及防治措施[J].科技资讯.2007.(04).
[2]吴国正,马丽萍,贺克雕.汽车尾气的污染与防治[J].广东化工.2007.(05).
关键词:甲醇汽油,非常规排放,甲醇排放
中图分类号:TK411.5 文献标志码:A 文章编号:1005-2550(2013)03-0057-05
近年来,随着我国经济的迅猛发展,能源问题尤其是石油资源短缺日益严重。2011年我国进口石油2.65亿吨,对外依存度上升至56.7%。据有关预测,2020年我国石油消费量将达到4.5~5.0亿吨,对外依存度将超过60%,发展石油替代燃料迫在眉睫[1]。甲醇汽油因其低廉的价格以及优异的使用性能,颇受关注。2012年,国家工业和信息化部决定在两省一市(山西省、陕西省、上海市)进行甲醇汽油燃料汽车的试点运行,以期全面推广甲醇汽油。
但是,醇类燃料的理化特性与石油燃料差别较大,仅对其进行常规排放的研究不能满足环境保护的要求。实现真正的节能减排需要评估非常规排放对环境造成的冲击。天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室董素荣、宋崇林等人利用气相色谱技术,对汽油机使用乙醇汽油时的非常规污染物进行了研究并得出结论:三元催化转换器对乙醇汽油燃烧产生的甲醛和苯具有良好的催化作用,两者经过三元催化转换器后的浓度与汽油相比没有明显变化[2]。北京理工大学汽车动力性与排放测试国家专业实验室游秋雯、葛蕴珊等人利用高效液相色谱仪和热脱附气相色谱质谱联用仪,分析了汽油车排气中醛酮类化合物和挥发性有机物的组成及含量,同时利用电子低压冲击仪研究了颗粒物排放的粒径和质量浓度分布特征[3]。清华大学汽车安全与节能国家重点实验室张凡、王真等人对低比例甲醇汽油发动机冷起动中甲醇和甲醛的含量进行了测试,得出当三元催化转换器发挥作用之后,非常规排放基本上能够得到有效控制的结论[4]。
为研究不同比例的甲醇汽油非常规排放特性,借助一台可移动选择离子流管SIFT-MS and Profile 3质谱分析仪对两辆汽车燃用甲醇汽油及普通汽油的排放物进行了初步分析,并对排放物中甲醇的含量进行了进一步的分析。
1 试验设计
1.1 试验装置
由于发动机排气温度较高,同时考虑到质谱仪体积较大不易移动,试验采取了间接采样法进行尾气测试。所用采样器为25升容量的塑料密闭容器,通过一根无缝铜管与发动机排气管相连,每个样本采样10分钟。采样完成后将采样器密封并冷却,随后利用质谱仪对样本进行分析。
1.2 试验条件
2 试验结果及分析
2.1 质谱图分析
2.2 尾气中甲醇含量
3 试验的不足及改进方法
1)试验所用尾气收集装置的设计存在不足,导致不能对尾气中的成分进行定量分析,因此有必要对此进行改进,例如采样系统可以考虑借鉴使用汽车尾气采样常用的部分流及全流采样系统,如AVL SPC472等仪器;对采样袋也可以考虑使用密封铁制容器或者FEP(全氟乙烯丙烯共聚物)材质的采样袋,以便于消除储存容器材料对所收集的尾气造成的成分干扰。
2)仅对低怠速和2 500 r/min高怠速两个工况点开展了试验研究,后续将在发动机台架上进行多工况排放试验研究。
3)本文仅对试验结论进行了笼统地分析,后续将根据排放物的毒性进行重点分析,包括影响其形成的关键因素和合理的排放指标。
4 结论
本次试验利用可移动选择离子流管SIFT-MS and Profile 3质谱分析仪对两辆燃烧甲醇汽油的汽车尾气进行了分析,分析结果表明:汽车使用普通93号汽油、M15、M25、M85甲醇汽油排放气体中都存在未燃烧完全的甲醇,但其总量微小;燃用93#汽油时排放物成分相对较少,不含有正丙醇、乙酸乙酯、苯酚、丁酸四种物质。本次试验初步探讨了汽车燃用甲醇汽油时的非常规排放物种类,及未燃甲醇的变化趋势,对下一步研究甲醇燃料的非常规排放有一定的借鉴意义,尤其对甲醇排放的影响,可以消除人们对甲醇燃料排放物中甲醇含量的顾虑,对甲醇燃料的推广有一定的积极推动作用。
参考文献:
[1] 中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴-2011[D]. 中国统计出版社,2011.
[2] 董素荣,宋崇林等.乙醇-汽油燃料汽油机非常规污染物的排放特性[J].天津大学学报,2006(01):68-72.
[3] 游秋雯,葛蕴珊等.汽油车非常规污染物排放特性研究[J].环境科学,2009(02): 335-341.
关键词:低碳经济;汽车发动机;排放分析
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.006
1 低碳经济的产生背景
金融危机后我国的社会经济体系正在全面复苏,工业得到了大力发展,但同时也衍生了一些环境问题。石油煤炭等自然能源过度开采使用导致生态环境受到破坏,废弃物排放也对大气环境造成了污染。低碳经济理念提出后得到了大力支持,该经济体系注重可持续发展,优化工业生产对能源的使用,采用清洁能源代替石油煤炭的使用,节省生产成本的同时污染排放也得到了治理。
这样的发展理念下经济体系与各行业生产都得到了保障,清洁能源利用包含水利发电、风力发电等,借助生态环境特征来降低排放是低碳理念的具体体现。在该经济体系下,工业生产更具有长期发展的潜能,人们的生活环境得到明显的改善,为经济进步打下了坚实的基础。汽车作为主要的交通工具,运行使用期间会排放出尾气,全面实现低碳经济也需要对汽车尾气排放进行控制,提升燃料的使用效率。
2 控制汽车发动机排放的重要性
国民经济不断的发展进步,汽车已经成为了不可缺少的代步工具,汽车行业迅速发展衍生的是环境问题。传统生产理念下汽车的发动机损耗能源现象比较严重,甚至存在汽油燃烧不完全的情况,碳的总排放量已经超出了大气环境的容纳范围,造成了严重的空气污染。环保工作开展期间意识到了汽车发动机排放带来的问题,并采取一些治理手段,减少运行使用期间的碳排放量,在短时间内取得了显著的效果。排放量降低后,有害其他能够维持在空气的标准容纳范围呢,并逐渐得到分解,减轻了后期空气污染智力的资金投入量,汽车运行使用也能得到充足的动力,并不会对正常使用造成影响。由此可见。汽车发动机排放控制对环保工作开展以及汽车行业进步都起到了促进作用,是实现全面低碳经济体系的有效途径。
3 汽车发动机排放控制策略
3.1 制度政策的支持
仅仅依靠加大宣传力度来促进排放控制工作落实效果并不明显,更需要完善的制度体系作为保障来进行。随着低碳经济的全面响应,政府管理部门也加大了监管体系的完善,并出台政策对汽车生产行业进行控制,根据发动机排放量来制定收费标准,倡导大力发展公共交通,政策上支持绿色交通出行方式,减少碳排放的同时还能够缓解交通拥堵现状。政策支持还体现在排放检测标准的完善,初期我国执行的排放检测标准参照了西方国家,但在国情上与西方国家存在很大的不同,因此标准落实解读也遇到了很多冲突问题。近年来交通管理部门与环保部门相结合,考虑我国的实际情况,以全面落实低碳理念为目标,改进了控制标准,更具有可行性,并且解决问题的能力也有明显提升。
3.2 产业调整
汽车行业改进生产加工工艺对降低排放也有很大的促进作用,改进启动部分来提升燃料的使用效率,废弃物排放量自然会减少。能源方面的改进也是急需进行的,例如电动能源汽车代替传统的汽油驱动汽车,可以减少对石油的使用量,同时也治理了尾气排放问题,符合低碳经济体系中提倡的节能减排。汽车行业发展期间,要维持良性的市场竞争体系,通过技术创新来增大经济收益,在行驶稳定性与能源转化形式上有需要创新。汽车作为最普遍的汽车行驶能源,具有存储方便性能稳定的特点,技术不断的发展进步,电能也逐渐得到了汽车行业的重视,平均运行成本要比汽油燃料低很多,所提供的能量也能够满足汽车的形式需求。清洁能源使用是汽车行业未来的主要发展方向。
3.3 技术革新
尾气排放是现阶段汽车使用所不能避免的,但空气环境的恶化程度已经十分明显,需要在尾气治理方面加大力度。二氧化碳等碳物质的排放是低碳经济背景下主要的治理对象,碳物质排放过多也是造成温室效应的主要原因。可以通过对汽车安装尾气处理装置来对尾气进行净化,经过处理达到环保标准,尾气排放对空气造成的影响也因此而减小。尾气排放超标不仅仅会造成汽车运行使用成本增大,针对碳污染进行的治理工作也需要投入大量的资金,并且对环境造成的污染也十分严重。由此可见采用技术手段对尾气进行处理的效率是十分明显的。
针对汽车发动机进行技术创新,使发动机的运行方式更合理,发动机改进对促进整体汽车行业发展都有很大的帮助。创新方面主要是针对提升燃料使用效率来进行的,这样可以避免出现因燃料燃烧不充分造成的碳物质排放量增大的现象。现阶段使用的技术方法时增压与催化措施,在制作原料上有明显的改进,在压力作用下汽车得到了更充分的燃烧,并且控制过程也更高效合理,汽车行驶得到了充足的动力,即使因交通问题出现临时停车,在发动机控制下也不会出现过多的燃料损耗。
变速箱是调节能量供应的基础模块,将电子技术应用到其中能够提升控制精准度,不容易出现损耗现象。技术改进期间要确定一个合理的参数体系,提升发动机运行使用的性价比,电子控制的成本更低,通过高温压力处理将燃料转换成小颗粒,燃烧才能更充分进行,最终排放的尾气碳物质含量会减少很多。在这一转换过程中,燃料会充分的与氧气相融合,增大了可燃性。
目前发动机的研究不仅是对现有的动力燃料的发动机进行技术改进,也有对于新能源技术的研发,天然气发动机、水燃料发动机、液态空气发动机等的研发成功,推动了水、氢气、液态混合空气等新型燃料代替石油,降低了发动机排量对环境的污染。
4 结论
在目前气候日趋恶化,传统可利用能源逐渐减少的情况下,低碳经济作为具有广泛社会性的前沿经济理念,已经成为世界经济发展的主要方向。汽车产业的发展需要基于清洁能源开发,对于汽车的核心发动机的排放提出了更高的要求。我们仍然需要做出更多的研究与探索。
参考文献:
[1]方大春,张敏新.低碳经济的理论基础及其经济学价值[J].中国人口.资源与环境,2011(07).
关键词:专利检索;治理雾霾;大气污染;有效措施
空气是人们生存发展不可或缺的自然要素,空气质量对人类的生存环境有着重要的影响。如今,雾霾天气在日常生活中出现的频率越来越高,对人们的生产生活造成了极为恶劣的影响,为了促进生态文明建设,实现可持续发展,改善人民群众的生存环境,必须要采取相应措施应对大气污染。
一、以雾霾为主的大气污染原因和危害
(一)形成原因
雾霾天气主要是发展方式粗放、产业结构和能源结构不尽合理造成的,其根源还在化石能源,一个是烧煤,一个是燃油,另外发展方式比较粗放,排放了大量的污染物,具体原因如下:1、大气空气气压低,空气不流动是主要因素。由于空气的不流动,使空气中的微小颗粒聚集,漂浮在空气中。2、地面灰尘大,空气湿度低,地面的人和车流使灰尘搅动起来。3、汽车尾气是主要的污染物排放,近些年城市的汽车越来越多,排放的汽车尾气是雾霾的一个因素。4、工厂制造出的二次污染。5、冬季取暖排放污染物。
(二)危害分析
雾霾以及大气污染对人类社会的危害十分严重,主要体现在威胁人体健康以及影响社会正常活动两方面。首先,雾霾中的可吸入颗粒物特别是pm2.5能够通过呼吸系统直接进入人体的肺部,诱发尘肺等多种疾病,对人身健康造成巨大的威胁。其次,雾霾天气导致能见度比较低,影响了航空、高速公路等交通运输的正常运行。同时由于能见度较低,也会导致车祸的频发。
二、治理雾霾及大气污染的主要措施
(一)优化产业结构
根据国民经济发展的现状,积极进行产业结构的调整,发展高新科技产业,实现各个产业之间的协调发展,减少工业活动带来的大气污染。大力发展低碳经济和绿色经济,不断的引进新技术,提高能源资源的利用效率,开发利用太阳能、风能等新型能源。对工业生产中的燃煤污染进行严格控制,控制燃煤量,尽量使用新型无污染能源代替煤炭,减少煤炭的使用量,有效的改善我国的能源结构。也可以通^新技术的应用,比如脱硫技术,能够有效降低煤炭燃烧过程中产生的大气污染,减少燃烧形成的二氧化硫等有害气体。
(二)控制机动车尾气排放
大力发展公共交通,如今我国的汽车保有量越来越高,不仅造成了拥堵问题,更加剧了尾气排放对于大气环境的污染。发展城市公共交通,提倡市民绿色出行,也能够有效的减少汽车尾气的排放。相关部门可加大公共交通建设投入,完善城市公共交通网络,不仅方便了市民的出行,同时也能够改善城市的交通环境,减轻车辆拥堵情况。
提高车辆的燃油品质能够有效减少有毒尾气的排放。随着科技水平的不断提高,还可大力发展新能源汽车,减少大气污染。从机动车的类型方面来说,要加大老旧车辆的查处力度,尾气排放超标的车辆不允许上路。配备尾气净化装置,将机动车尾气经过净化之后再排入空气之中。
(三)加大扬尘治理力度
扬尘污染也是城市建设过程中常见的污染类型,政府等相关部门应加强对扬尘污染的治理,根据各地实际情况制定合理的扬尘处理措施,对建筑工地的施工操作行为进行规范,在施工现场做好围挡作业,对于违规施工现象进行治理,加大渣土车的控制管理工作,从源头治理扬尘。加强对市政路面的洒水作业,也能够有效的缓解扬尘污染。
(四)运用法律手段严厉打击污染
目前我国关于此方面的法律法规还不够完善,无法有效的控制大气污染行为,这要求立法部门不断完善政策法规,加大对污染行为的惩戒力度,提高违法成本。同时执法部门在进行大气污染防治的过程中,要严格按照法律法规进行执法,加强执法队伍建设,做到有法可依、执法必严,为大气污染防止创造良好的法律环境。
(五)大力植树造林
绿色植物能够通过光合作用吸收空气中的有害气体,并产生大量的氧气,有效的降低了空气中有害气体的浓度,缓解大气污染。同时,绿色植物还可以吸附空气中的颗粒物,起到净化空气的作用。在城市发展建设的过程中,应大力植树造林,做好园林绿化工作,提高绿色植物的覆盖面积,充分l挥绿色植物在环境保护中的重要作用,有效的环节大气污染现象。
(六)加强宣传力度
对于雾霾的治理和大气污染的防止,不应只是政府部门的工作,这是关系到全人类生存的重大问题,应该做到全民共同参与。所以应环保部门通过知识讲座、报刊、网络等形式加大宣传力度,使民众充分了解我国大气污染的现状以及保护环境的重要性,使民众自觉自愿的参与到大气污染的防治工作当中,充分发挥民众的监督作用,若发现污染行为及时上报当地环保部门,加强环境保护。
三、结语
综上所述,通过对大气污染的原因及危害的分析,探寻了防治大气污染的有效措施。人类的生存离不开空气,大气污染严重的影响着人们的生存环境,对人体健康造成了巨大的威胁,每一个人都应积极参与到大气污染防治中来,改善人类的生存环境,提高生活质量。
参考文献:
[1]丁宏.治理雾霾与防治大气污染[J].资源节约与环保,2015(12):137.