氮的氧化物种类很多,有氧化亚氮、一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮等,总称为氮氧化物NO狓,其中NO和NO2是重要的大气污染指标。
氮氧化物主要来自重油、汽油、煤炭、天然气等矿物燃料在高温条件下的燃烧。此外,生产硝酸的工厂和使用硝酸的氮肥厂、有机中间体生产厂、染料厂、金属冶炼厂等也排放一定数量的氮氧化物,汽车尾气也是大气中NO2的主要来源。
NO狓中NO和NO2对人的危害最大。NO是一种无色气体,可通过气管、肺进入血液中和红细胞反应把血红蛋白变成正铁血红蛋白而对血液产生毒害,同时也作用于中枢神经而产生麻痹作用,引起痉挛、运动失调。NO2是棕红色具有刺激性气味的剧毒性气体,它的毒性是NO的4~5倍,能侵入到肺脏深处及肺毛细管,引起肺水肿而致死或因持续性闭塞性支气管炎而致死。在低浓度下长期吸入,例如在NO2体积分数2.5×10-6吸入3~5g,也会造成慢性支气管炎。
在阳光照射下,NO2可与环境中碳氢化合物反应生成光化学烟雾,对人体可能有致癌作用。
NO狓对植物的危害主要是抑制其光合作用,造成发育受阻,破坏其新陈代谢。
NO狓进入大气后,如被水雾粒子吸收就会形成硝酸、硝酸盐、亚硝酸盐等酸性雨雾,产生严重的腐蚀作用。
大气中NO狓可通过下面两个反应发生转化:
(1-)NO狓的光化学反应。
NO2能吸收全部可见光与紫外范围的太阳光谱,在吸收波长低于430nm的太阳光后会产生光化学反应。NO2光解的速度非常快,在较短的时期内就被太阳分解为NO和三重态3O原子立即同大气中的氧分子反应形成臭氧,又与NO反应生成NO2:
NO2+犺ν(290~430nm)→NO+3O(三重态)(29)
3O+O2+ →M O2+M(2-10)
O3+ →NO O2+NO2(2-11)
式中M是空气中其他能量吸收分子,一般为O2或N2。
(2)NO狓的催化氧化反应。
大气中NO狓形成的气溶胶,常以NH4NO3颗粒或NO2被某些颗粒物吸附的形式存在,它们可以经过均相反应和非均相反应的各种途径形成,既可在水滴中进行,也可能在非水溶液体系中进行。初期的氧化主要是形成NO狓,最后形成硝酸盐,大气中的微粒及液滴均能促使其形成硝酸气溶胶,所以NO狓最终是降至地面或地面水系。
目前,对于工业废气中氮氧化物的处理主要包括催化还原法、液体吸收法和吸附法,与其对应的治理材料如表2-3所示。
表2--3 氮氧化物的治理方法及特点
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