大氣中二氧化硫和氮氧化物的污染及防治方法

李勇華

（441302197710205419 廣東惠州 516001）

二氧化硫（化學式：SO2）是大氣中常見污染物，無色氣體，有強烈刺激性氣味。大氣中二氧化硫來源很廣，一些工業企業如化工、皮革、冶金、建材等行業也排放一定數量的SO2[1]。它主要來自硫化物礦物的焙燒、冶煉和化石燃料的燃燒過程，其中90%來自于燃料燃燒過程，以火電廠排放量最大。

氮氧化物包括一氧化氮和二氧化氮等氮化物，有NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4等，其中 NO2、NO 是大氣中主要氮氧化物，以 NOx表示。NOx主要來源于2個方面，分別為人為源和自然源，人為源排放的NOx絕大多數源于燃燒過程[2]。在NOx中NO占90%以上，NO2的數量很少，僅占5%～10%。

1 氮氧化物和二氧化硫的危害

1.1 氮氧化物的危害

1.1.1 對植物的危害作用

植物葉片葉孔吸收了NOx，容易遭成葉脈壞死，抑制了植物的光合作用，從而植物的生長和發育，使產量降低。

1.1.2 形成光化學煙霧

NOx在陽光的照射下產生氧原子，排放到大氣后有助于形成O3，導致光化學煙霧的形成[3]，光化學煙霧的主要成分為PAN、O3、H2SO4。光化學煙霧的總反應式：NO+HC+O2+陽光→NO2+O3，其中HC為碳氫化合物，一般指VOC，其作用使NO轉變成NO2不利用O3，使臭氧富集。光化學煙霧不僅減少可見光，對人的眼睛和呼吸道有毒害作用，甚至致癌。

1.1.3 NOx是形成酸雨的主要污染物

在大氣中NOx可以形成硝酸鹽顆粒物和HNO3，硝酸鹽顆粒與粉塵共存時，可形成毒性更大的硝酸或硝酸鹽氣溶膠，形成酸雨，一旦發生遠距離傳輸，加速區域性酸雨的惡化。

1.1.4 NOx對臭氧層的破壞作用

對平流層中的臭氧層的破壞作用表現在NOx可與O3反應，從而使O3變成了O2，使之失去對紫外光輻射的屏蔽作用。

2 二氧化硫的危害

2.1 SO2對大氣的污染

據有關資料統計反映我國大氣中的SO2含量遠遠超過國際環境空氣SO2標準，為每立方米3mg～248mg，SO2直接排入大氣中污染大氣，由于SO2本身具有不穩定性，容易與水蒸汽結合形成亞硫酸，亞硫酸被氧化成硫酸。

SO2+H2O→H2SO3H2SO3+H2O→H2SO4

SO2在陽光的照射下，在金屬粉塵鐵、錳、釩的催化下，還可以氧化成三氧化硫

SO2+1/2O2→SO3SO3+H2O→H2SO4

無論以什么形式形成的硫酸分子，在潮濕的空氣中與水蒸汽結合生成硫酸霧即酸雨，硫酸霧的毒性比SO2的毒性強10倍。

2.2 二氧化硫對植物的危害

由SO2污染形成的酸雨致使植物細胞受到酸化，植物新陳代謝和酶細胞作用失常，甚至使原生質凝固。導致植物發育不良、生長遲緩，進而迅速枯萎死亡。所以二氧化硫對植物的危害程度，因濕度、溫度和光等氣象因子而不同，與植物品種的遺傳特性有很大差異。

2.3 二氧化硫對人和動物的危害

SO2可以使人和動物呼吸道狹窄、加大呼吸阻力，造成呼吸道疾病；在高濃度時，還會侵害中樞神經系統和心臟等部位，使人和動物昏迷，直至死亡。如1956年發生的倫敦煙霧事件，造成數千人死亡。由此可見，二氧化硫的污染直接影響到人與動物的生命安全。據動物研究證明硫酸霧引起生理反應比二氧化硫氣體強4～20倍。

3 氮氧化物和二氧化硫污染的防治方法

3.1 氮氧化物污染的防治方法

3.1.1 燃燒技術的改進

目前采用燃燒方式的改進，有以下幾種形式：（1）分段燃燒；（2）二級燃燒；（3）低氧燃燒；（4）排氣循環燃燒；（5）降低空氣比；（6）注入蒸汽或水；（7）濃差燃燒，其中效果最好的是二級燃燒和濃差燃燒。燃燒方式的改進已成為我國控制NOx排放的一個發展方向。

3.1.2 燃燒后的處理

對燃燒產生的含NOx的煙氣進行處理的方法，即煙氣脫硝，是當前治理NOx污染最重要的方法之一，煙氣脫硝有干法和濕法。濕法包括絡合吸收法、直接吸收法、氧化吸收法、微生物凈化法和液相還原法等；濕法是用水或酸、堿、鹽的水溶液吸收廢氣中的NOx；干法有吸附法、電子束照射法和催化還原法等。

4 二氧化硫污染的防治方法

4.1 選用固硫劑

固硫劑一般為鈣系固硫劑，利用固硫劑中的CaO與SO2反應生成CaSO4，溫度控制在400℃～900℃。但是窯爐溫度達到900℃以上時，硫酸鈣發生分解[4]。這種方法使部分硫份轉化成灰渣，從而減少排放SO2。

4.2 循環硫化床燃燒脫硫技術

其技術優點：（1）脫硫效率高、燃料適應性廣且燃燒效率高，通常在900℃左右時，恰好是脫硫劑發揮作用的最佳反應溫度，在燃燒煤中加入一定量的石灰石，就可以取得較好的脫硫作用；（2）燃煤系統簡單、低溫燃燒能降低NOx排放量；（3）排放的灰渣能夠綜合利用；（4）燃煤負荷調節范圍大，調節速度快，負荷可調到30%左右。

4.3 煙氣脫硫凈化技術

有代表性的煙氣脫硫技術如下：石灰石-石膏法、噴霧干燥法、海水脫硫法、爐內噴鈣尾部增濕活化法、排煙循環流化床脫硫技術和電子束法等。

[1]周琴.大氣中SO2的污染與防治對策.內蒙古環境保護,2002,9(3)：12-13.

[2]徐青,鄭章靖,等.氮氧化物污染現狀與控制措施.安徽農業科學,2010,38（29）：16388-16391.

[3]胡和兵.氮氧化物的污染與防治方法.環境保護科學,2006,8(4)：5-7.

[4]袁文獻.SO2對大氣的污染及防治.中國硅酸鹽學會環境保護分會2004年學術年會論文集,2004:270-271.