工程机械润滑与应用专题.docx

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工程机械润滑与应用专题

工程机械润滑与应用专题

-----------中国润滑油网

第一章工程机械润滑的误区

一、工程机械润滑的误区

1、机油宁多勿少

我们知道，机油量少会造成供油不足、润滑不良，导致机械事故。

所以，加油时不能因怕油量不足而“宁可多加”。

实际上，油量过多不仅会使曲轴因转动阻力增大而增加动力消耗，而且油液易生气泡、乳化和溢漏，造成润滑不良。

2、黏度大的机油比黏度小的机油对发动机有利

滑润油黏度等级选得过高，会造成机油泵的泵送性能差，流量减少，并使其润滑性、洗涤性和散热性变坏，易使机件产生半干摩擦，引起烧瓦、抱轴等故障。

3、用高黏度的机油可解决发动机工作无力和窜机油问题

发动机工作无力、费机油和窜机油现象是发动机技术状况变坏的外部特征，“用高黏度机油可解决上述问题”的依据不足。

相反，会使发动机的启动阻力增大，润滑性能恶化，加剧机件的摩损。

4、一成不变的按机器要求的用油等级换油

机械使用说明书所规定的用油等级是针对一般工况而言的，在机器换油保养的实践中，还要考虑实际的使用条件，如果实际的使用条件比规定使用条件苛刻，则应（通过试验）选用高一档的油品，或适当缩短换油周期。

5、润滑油变黑就说明润滑油已变质

现代的润滑油，为改善其润滑性能都添加了适量的各种添加剂。

加有清净分散剂的内燃机械润滑油在使用不久后变黑属正常现象，不能认为“油已变质”而轻易更换；加有添加剂的润滑油往往会使轴承表面在使用过程中变黑，这也属正常现象。

因此，我们在确定润滑油是否已变质时，不能单凭视觉作判断，要进行综合分析。

有条件时应对油料进行检测化验，做到按质换油。

6、满毂润滑比空毂润滑效果好

在机器的换油保养及维修工作中常能看到：

除将轮毂轴承涂满润滑脂外，还将轮毂的空腔内也填满的现象，这种加脂法习惯上叫“满毂润滑”。

实践证明，轮毂轴承以空毂润滑方式为最好。

所谓“空毂润滑”是将轮毂轴承涂满润滑脂，而轮毂内腔仅薄薄地涂一层润滑脂用以防锈。

“满毂润滑”不仅浪费润滑脂，而且由于脂量过多，内摩擦增大，轴承温升提高，使润滑脂产生流失。

严重时，流失的润滑脂可能渗透到制动装置上，使制动失灵而造成事故。

工程机械的使用、管理及维修人员，应认清上述润滑方面的误区，使机器的换油保养等各环节均处于良性循环当中。

第二章工程机械用液压油的选择及使用

一、选择液压油的原则

1、选择工程机械用液油的依据

①、液压件

不同的液压元件对所用液压油都有一个最低的配置要求，因此选择液压油时，应注意液压件种类及其使用的材质、密封件和涂料或油漆等与液压油的相容性，保证各运动副润滑良好，使元件达到设计寿命，满足使用性能的要求。

液压泵是对液压油的黏度和黏温性能最敏感的元件之一，因此，常将系统中泵对液压油的要求作为选择液压油的重要依据（有伺服阀的系统除外）。

②、系统工况

如果对执行机构速度、系统压力和机构动作精确度的要求越高，则对液压油的耐磨和承载能力等的要求也越高。

根据系统可能的工作温度，连续运转时间和工作环境的卫生情况等，选油时须注意油的黏度、高温性能和热稳定性，以减少油泥等的形成和沉积。

③、油箱大小

油箱越小对油的抗氧化安定性、极压抗磨性、空气释放性和过滤性等要求就越高。

④、环境温度

针对工程机械在地下、水上、室内、室外、寒区、或是处于温度变化的严寒区，以及附近有无高温热源或明火等环境温度特点，合理选用液压油。

若附近无明火，工作温度在60℃以下，承载较轻时，可选用普通液压油，如果设备须在很低的温度下启动时，须选用低凝液压油。

综上所述，若液压油的质量合格，系统执行机构运动速度很高时，油液的流速也高，液压损失随之增大，而泄漏相对减少，故宜选择黏度较低的油；反之，当油的流速低时，泄漏量相对增大，将对工作机构运动速度产生影响，这是宜选择黏度较高的油。

通常，当工作压力高时，宜选用黏度高的液压油，因为解决高压时的泄漏问题比克服其黏阻更应优先；当工作压力较低时，宜选用低黏度的油。

环境温度高时，应采用黏度较高的油，反之，应采用黏度较低的油。

⑤、液压油的最后确定

液压油初步选定后，还须注意核查其货源、黏度、质量、使用特点、适用范围，以及对系统和元件材料的相容性，看各项指标是否能完全满足使用要求。

⑥、经济性

要综合考虑液压油的价格、使用寿命、以及液压系统和维护、安全运行周期等情况，着眼于经济效益好的品牌。

2、选择液压油的经济性分析

选择液压油时，不能只注意油价，而忽视了品种、质量、维护与再生等情况，如，在高温热源和明火附近的高温、高压和精密液压系统，要选用磷酸酯液抗燃液压油，不能因价贵而用价廉的含水抗燃液代替，这样会使液压泵过早的磨损，降低系统精度；又如，在高压液压系统中，应选用抗磨液压油，若选用便宜的机械油或防锈、抗氧液压油，则液压泵寿命会缩短。

以ISO黏度为等级为VG46的品种L-HH和L-HM油为例，分别用于相同的YB-D25型叶片泵（压力为12.5MPa，温度为65℃，转速为1500r/min），连续运行250h后测其磨损量，用L-HH油时泵的磨损量为用L-HM油时的63倍。

因此，在中高压系统中，不该使用L-HH或L-HL油，而要选用L-HM抗磨液压油。

对于寒区和严寒区室作作业工程机械的高压系统，则于气温低，环境温度变化大，应该选用高黏度指数的低温液压油，以使系统低温油液流动性好，冷启动容易，还会使系统在冬夏季用油一致，不致更换频繁。

高质量的抗磨液压油，热安定性高，水解安定性好，破乳化能力强，空气释放时间短，使用寿命长，可改善系统的运行状况，因此，高性能的液压系统应当用高质量的液压油。

选用高质量的液压油，虽然油价较贵，但油品的使用寿命长，液压元件磨损少，系统维护容易，生产效率高，因此，总的经济效益还是合算的。

二、液压油的合理使用

1、影响液压油的质量的因素

①、水

油中水分的含水量量按照国标GB/T1118.1-94的技术标准，经试验其质量指标应不大于痕迹.如果油中水分超标，则必须更换；否则，不但会损坏轴承，还会使钢件表面生锈，进而使液压油乳化、变质和生成沉淀物，防碍冷却器导热，影响阀门工作，减少了滤油器有有效工作面积，增大了油的磨蚀作用。

②、氧化

一般工程机械液压油的工作温度为30-80℃，液压油的寿命与其工作温度密切相关，经验告诉我们，当工作油温超过60℃后，每增加8℃，油的使用寿命就会减半，即90℃油的寿命是60℃油的10%左右，原因是油被氧化。

氧气和油中的碳氢化合物进行反应，使油慢慢氧化、颜色变黑、黏度上升，最后可能严重到氧化物不能溶解于油中，而以棕色黏液层沉积在系统某处，极易堵塞元件中的控制油道，使滚珠轴承、阀芯、液压泵的活塞等磨损加剧，影响系统正常运行。

氧化还会产生腐蚀酸液。

氧化过程开始慢慢地进行，当达到某种阶段后，氧化速度会突然加快，黏度会跟着突然上升，结果导致工作油温升高，氧化过程更快，累积的沉淀物和酸液会更多，最后使油液无法再用。

③、杂质

杂质不仅能磨损各运动件，而且一旦被卡在阀芯或其他运动副中，将影响整个系统的正常运行，导致机器产生故障。

④、空气

若液压油路中含有气体，当气泡溢出时会对管壁和元件产生冲击形成气蚀，使系统不能正常工作，时间稍长还会导致元件损坏。

⑤、理化反应

油箱内款清理干净的油漆等，会导致油品化学性质变化。

2、油液的检查与保养

含水量：

放出2-3cm3油到一个试管中，静置几分钟使气泡消失，然后对油加热，（如用打火机），同时在试管口顶端注意倾听是否有水蒸气轻微的“嘭嘭”声，如有，则说明油中含有水。

工程机械一般都在野外作业，几乎没有条件进行系统油液含水量的检查，最简单的查验办法是等整机静置一夜后，将油箱底部放油螺塞打开，放出少许油液到一个容器里，现场观察油液中是否含有水分。

气味和外观：

将未用过的油和用过的油各种油样一份，在相同的温度和玻璃皿中进行比较，如果油的颜色差别很大或有特殊的气味，说明用过的油已变质，需更换。

如果两种油样的颜色和气味无明显差别，此时可将两种油样同时放置一个晚上，若装有已用过油的容器底部出现沉淀，则系统中的油液就必须经过细滤油器过滤，并清洗油箱。

另外，还应注意以下用油事项：

①、开机前检查油位，检查各油路的开在是否处于正确的待机状态。

②、机器怠速运转5min左右，检查液位计油中是否有气泡存在，若是新车或新换的液压油，怠速时油标中出现气泡属正常，等气泡消失后才能允许机器作业。

③、密切注意油的温度。

当机器工作一段时间后，如果油温偏高最好能停机休息，待油温正常后再重新工作，以延长系统与油的使用寿命。

④、应注意液压系统的各种参数数值是否正常，还须注意系统外部特征--声响。

若系统中进气、有水或油路不畅等，都会发出异响。

同时仪表的读数波动显示值不正常，此时应及时停机、排查。

⑤、定期过滤液压油。

使油中杂质颗粒控制在规定的范围内。

⑥、定期更换液压油。

按照机器说明书的要求定期换油，同时更换滤油器，有条件检测的，应根据其结果判定是否换油；还可以根据机械器使用场地和系统要求来制定换油周期，并将换油周期纳入设备技术档案。

换油时注意：

新油与旧油应为同一牌号同一规格，换油前，应将旧油全部放完并冲洗干净，对阀体、液压缸等处放不出又冲洗不到的地方，可将回油管路拆开后放入临时油桶，等加入新油后，用点动发动机的方式，使新油将旧油置换出来，原则是注入新油是要经不低于系统过滤精度的滤油器过滤，若工地确实无条件，应在加入新油运行1h左右后更换系统中的滤油器；机器经换新油怠速运转后，应再次检查油位，必要时续加新油。

⑦、在洗车或机器期不用时，应将油箱罩住，以防空气中水分进入。

第三章ZL50装载机疑难故障及其原因分析

ZL50装载机在使用、检修过程中，往往会出现一些故障，原因很难查找，下面笔者针对几个疑难故障及其原因做一具体分析，以便帮助尽快找出故障原因，采取措施排除故障。

一、发动机的油底壳里不断涨透平油

这一故障让我们觉得奇怪，变速箱里的透平油根本就不可能漏到发动机的油底壳里去，但是，两者之间有一个通道，这就是曲轴后部的返油线。

条件满足时，变速箱里的透平油就会到发动机的油底壳里去。

其主要原因有两个：

1、导轮座与齿轮的配合间隙过大，致使旋转油封泄油量过大，本来导轮与齿轮的配合间隙应为0.2mm，该处的旋转油封也允许有一定的泄漏量，泄漏的油通过液力变矩器壳上的回油管回到变速箱油底。

当导轮座和齿轮的配合间隙过大时，导致泄油量过大，回油管不能及时将泄漏到液力变矩器壳里的油回到变速箱油底壳，油面上涨，而发动机飞轮壳和液力变矩器壳相连并相通，飞轮齿圈离飞轮壳间距只有10mm，当飞轮齿圈接触油面时，大量的油会到处飞溅，飞溅到缸体后壁上。

6135K9a型发动机没有曲轴后油封，其密封靠挡油盘、后端推力板与曲轴的正常配合间隙和曲轴后部的返油线，当泄漏的油流到曲轴后部时，会顺着曲轴后部的返油线被吸到发动机的油底壳里，使透平油不断进入油底壳。

2、工作泵或转向泵的油封泄漏，泄漏的透平油流到变速箱油底壳里，长期的泄漏我们无法发现，当变速箱的油面涨到一定高度时，变速箱里的透平油就会流到液力变矩器壳和发动机飞轮壳里，当飞轮齿圈接触到油面时，透平油就会飞溅到发动机缸体后壁，流到曲轴后部的返油线上，被吸到发动机的油底壳里。

二、刚大修的发动机机油消耗过甚，并且冒蓝烟

有时刚大修过的发动机机油消耗过甚，并且冒蓝烟，原因主要有以下几个：

1、缸壁间隙过大，活塞环弹性不足。

2、刮油环损坏。

3、气门导管与气门杆配合间隙过大或气门油封损坏。

4、活塞环侧隙和背隙过大。

前面3个原因检修时一般都很注意，活塞环的侧隙和背隙这两个技术数据很容易被忽视，但是活塞环的侧隙和背隙过大产生消耗机油的程度要比其他原因严重得多，因为当活塞环侧隙和背隙过大时，由于活塞的高速往复运动，活塞环在活塞环槽中上下跳动，活塞环周围的机油会被挤到活塞环上部，在进气冲程时，活塞上部有真空度，机油会被吸到活塞顶部而燃烧或碳化。

由于发动机的高速运转，大量的机油会被吸到活塞顶部，产生机油消耗过甚的情况。

三、制动效果不佳

ZL50装载机的制动系统为气顶油盘式制动，当制动效果不佳时，我们可以先做常规检查，具体内容有油制动总泵及管路是否漏油、气制动总泵过气量大小、加力罐活塞是否卡滞、油制动总泵的皮碗、皮圈是否损坏。

如果常规检查找不到故障的原因，我们可以用定量分析的方法，先确定故障所在的部位，分段查找。

通过计算，当制动气压为6.5kg/cm2时，油制动管路的压力应为100kg/cm2，我们将制动分泵的放气螺丝拆除，连接一块压力表，当制动气压为6.5kg/cm2时，踏下制动踏板，测量油制动管路的压力，若压力在100kg/cm2左右，说明故障不在制动总泵，故障原因应是部分制动分泵活塞卡滞，制动分泵不能全部起作用，因而制动效果不佳。

若压力不足，并且最高压力是恒值，则可以确定制动总泵的活塞、皮碗或皮圈密封不良，总泵内部有泄漏。

若连续踏下制动踏板3次，制动管路的压力一次比一次高，并且最高压力达不到100kg/cm2，此故障的原因有两个：

1、加力罐推杆与油制动总泵活塞的间隙过大。

其正常值应为0.5mm，间隙过大，减少了活塞的推油行程，使制动液补助量不足。

2、油制动总泵的密封不良，制动管路里的制动液少量回到总泵，使油泵的推油量无法补足。

这些故障的出现，我们在维修时觉得无法下手，但是，只要我们以理论和实践做指导，认真分析，找出故障的可能原因，制定出排除故障的检修工艺，那么我们的检修工作就容易得多。

第四章装载机常用湿式制动系统

装载机的工况相对来说比较恶劣，因为在工作过程中频繁的前进后退及变换档位，所以制动系统耗损较严重，并且会有大量的热量产生，气顶油式制动系统因为发热量大，所以在高原地区需要另外一套水冷却系统，而全液压湿式制动系统的摩擦片浸没在齿轮油内，散热效果较好，抗污染能力强，使用寿命长，制动更为安全可靠，在国际上被广泛的应用，并逐渐取代气顶油式制动系统。

现今的全液压湿式制动系统大都由以下几种元件构成：

动力泵：

一般制动系统都单独有一个泵，以满足整机制动需要，排量一般不大，大都为齿轮泵。

充液阀：

为制动系统提供一个稳定的压力，并控制充液压力、流量，使多余的液压油分流到其它系统，保证制动系统的可靠。

行车制动阀：

系统的主要控制元件，为减压阀，使系统高压油经减压后进入轮边制动器，为了便于操纵，制动阀的翻转角度与输出压力成近似正比，装载机上所用都是双回路制动阀。

驻车制动阀：

可为电控或手动开关阀，提供压力油使驻车制动器脱开。

蓄能器：

蓄能装置，使整机在熄火后短时间内仍能进行制动，并减少系统的充液时间。

各个公司根据自己的整机配置对其进行不同的改进，使其更加合理，但基本原理都相同。

下面进行简要介绍：

除了常规的湿式制动系统外，卡特公司在其所配的电控电动机及全自动变速箱机型上推出了复合制动系统，该系统将降档和中位器的控制逻辑都集中在了左侧制动踏板上，使其脚制动阀的翻转角度及输出制动压力与整机的主控制器相关联，如图：

当踏板翻转在A区时整机只是进行普通行车制动，而在B区时主控制器发出降低发动机输出的指令，C区时变速箱则自动将档位置空档，切断动力输出，从而降低车桥油温而延长制动器的使用寿命，降低了使用成本。

另一种是在脚制动阀上加电控动力切断阀开关，当进行工作时，操作人员将开关打开，制动的同时通过切断阀切断变速箱动力输出，降低制动力矩，使系统减少功率损失。

而在普通行车时开关关闭，制动时不切断动力输出。

但在现场工作时操作人员可能忘记将开关打开，使其失去效果。

一种新的制动系统：

本系统为全液压湿式制动系统（其原理见附图1），本系统只有一个脚制动阀（参数见附图2），但可以实现行车制动、紧急制动与驻车制动三种情况。

基本工作原理如下：

由液压泵输出的压力油经充液阀A、B口向两个蓄能器充液，N口去整车的其它系统。

脚制动阀在a-b间内有限位装置并在b点有点触开关。

当行车制动时，踩下制动阀踏板，蓄能器中的高压油进入前后桥湿式制动器，实现制动，制动阀角度、压力输出及操纵力在0-a区间内；而需紧急制动时，操作者会加大力度踩动脚踏板，翻转踏板，踏板压缩限位弹簧，克服ａ点的操纵力，制动阀行程到达b点，点触开关被闭合，传递信号E给整机控制器，使变速系统的压力暂时为零，切断动力输出，当松开脚制动阀后，点触开关断开，变速系统的压力恢复正常，以加强制动效果。

而进行停车制动时，也切断动力输出。

当车辆在坡道上行驶或作业时，由于操纵力存在阶跃并反馈给操纵者，所以避免选择切断动力制动，使起步时不会产生“溜坡”等不稳定现象。

第四章工程机械液压系统固体颗粒污染的分析与控制

工程机械的工作可靠性和使用寿命与液压系统的污染状况有着极为密切的关系。

根据国内外统计资料，工程机械液压系统的故障大约有70%是由于液压系统的污染引起的，其中由固体颗粒污染物引起的液压系统故障占总污染故障的60%~~70%。

液压系统的污染直接影响着整个液压系统的工作好坏。

液压系统目前面临需要克服的难题是如何有效地降低和控制系统的污染，以确保各种液压元件及整个系统的可靠性和使用寿命。

因此，合理分析和有效控制液压系统的污染是确保工程机械液压系统正常工作并延长使用寿命的关键。

一、液压系统污染物的来源

液压系统的污染源主要有潜在污染物、再生污染物和浸入污染物.归纳起来，液压系统中的污染物的类型大致可分为固体颗粒、空气、水、化学物质和微生物等，其中，固体颗粒污染造成的危害最大。

二、固体颗粒的危害与产生的原因

在各类污染物中，固体颗粒是液压系统中最普遍且危害性最大的污染物.在液压系统污染造成的故障中，20%源于腐蚀，而50%的机械性磨损是由于固体颗粒的存在所造成的元件表面损坏所致.

1、固体颗粒的组成与分布的固体颗粒主要由剥落物、胶质、金属粉末、空气中带来的粉尘、砂子、研磨粉、沉积物和纤维等组成。

2、固体颗粒的主要来源固体污染物主要来源于以下几个方面：

①、系统硬管管道内壁附着的片状铁锈，酸洗后残留在管内的化学药品类；

②、硬管在切割和套丝等加工过程中存留的铁屑；

③、密封件，密封圈残渣。

由于结合部位的锐边及尺寸予紧等条件限制，可能将密封件部分损坏，损害部分直接进入系统；

④、高压软管总成内部灰尘及部分接头部位残留胶状碎片；

⑤、液压系统装配现场由于环境因素进入管道内部的石子、尘土等，这种情况并不多见；

⑥、液压元件内部存留的型砂残留物、加工铁屑、密封残渣等。

由于液压元件出厂前都经过必要的清洗和检验，所以这种情况不多见。

3、固体颗粒污染的危害

①、粘着和堵塞过滤器孔眼和各种间隙、通道，从而使液压泵运转困难，产生气蚀和躁声。

②、破坏润滑油膜，增大机器的摩擦力和磨损。

固体粒子会使厚度小于固体粒子尺寸0.6倍的润滑油膜破坏而失效，从而使机器的摩擦力和磨损明显增大。

磨损有五种磨损形式：

磨料磨损、冲蚀磨损、粘着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。

其中最主要的是磨料磨损。

以上每一种磨损都会产生新的磨损，从而进一步加剧元件的磨损。

磨损会导致液压元件产生泄露，效率降低，使用寿命缩短甚至损坏。

③、加速密封材料磨损，增加外泻漏量。

固体颗粒会加速液压缸密封装置的损坏，使液压缸运动表面拉伤、磨损，导致液压缸内外泄漏增加，推力不足或动作不稳定，爬行，速度下降，产生异常响声与振动。

④、部分或全部堵塞液压元件的孔隙，使控制元件动作失灵

⑤、固体颗粒中的金属和金属化合物粒子会对油液的氧化，变质起催化作用，油液的氧化将劣化油液质量，降低润滑性能。

当元件的间隙被固体颗粒所淤塞，会产生磨损的链式反应，磨损链式反应的产生是因为系统中的磨损污染物不能得到有效的控制，使得系统元件进一步磨损，产生更多的固体颗粒。

从而进一步影响整个液压系统的性能。

因此，采取有效措施去除油液污染物，尤其是固体污染物，是保证工程机械液压系统正常工作的前提。

三、防空措施

液压系统的污染控制，贯穿于液压系统的设计，制造、装配、使用和维护等整个过程，解决液压系统污染不可能完全去除污染物，而是通过污染控制措施，使系统的污染度保持在系统关键液压元件的污染承受范围以内，从而达到合理的平衡。

对液压系统污染的控制主要有两种措施：

一是防止污染物侵入系统；二是对系统油液进行过滤净化。

1、设计阶段的污染控制

在设计阶段，应慎重选用易于产生颗粒杂质而污染系统油液的装置、结构等。

如从控制固体颗粒污染角度，宁可选凸缘连接结构而少用管接头，因为装配维修时管接头产生大量磨屑；油箱呼吸口设计位置高一些，并尽量掩蔽些，以防雨水和灰尘侵入；软管可选用加衬里的油管等等。

在设计阶段最重要的是滤油器的设计和选择。

设计时，可考虑在对液压油污染较敏感的液压元件进油处增设吸油滤油器，在容易产生磨屑的液压元件的回油处滤油器，在关键性液压元件的进油口设置辅助滤油器，在污染物侵入量大的系统中，安装旁路过滤以作为在线滤油器的补充，改善清洁度，延长滤油器使用寿命等等。

2、制造阶段的污染控制

外协外购件如各种阀，高压软管，缸等以及液压油要严格进行进厂检验。

关键件需进行加载，跑合和清洗。

除外购的液压元件以及一些软管外，在现场配制的液压管道必须经过酸洗除锈。

管道按以下工艺流程进行：

脱脂、酸洗、中和、钝化、干燥、涂油、封闭。

酸洗前应将经过脱脂处理后的管子用净化压力水冲去关内外壁的碱性溶液和洗去油污。

所有密封面，丝扣等必须涂油覆盖以后才能进行清洗。

酸洗处理后，必须对管道进行打压冲洗，打压冲洗是液压系统装配过程中非常重要的环节。

管道经过打压冲洗以后，可以将管道中杂质冲去。

冲洗时重点对焊口、法兰、变径、三通及弯头部位定时进行均匀敲打，使这些部位的杂质振落随油一起冲走。

应注意管道的酸洗与打压冲洗应在装配前夕进行，因为过早进行这些处理而长期搁置不用，管道装配时仍有生锈的可能性。

装配前，所有需要清洗的液压元件和辅件都必须清洗干净且用密封塞闭油口，装配时，首先要防止环境污染，有条件可使室内压力高于室外，防止大气灰尘污染。

其次，采用干装配，即各元件清洗后用干燥的压缩空气吹干以后装配。

最后，装配人员应将装配工具、滤网以及加油容器保持清洁，并严格按照有关的操作规程进行装配，尽量减少人为因素所造成的污染。