淺談氮氧化物對城市環境污染現狀及防治

許培棟

（珠海市斗門區環境保護監測站 廣東 珠海 519000）

摘要：近年來，能源消耗帶來的環境污染越來越嚴重，氮氧化物的治理已經成為人們關注的焦點之一。本文結合筆者多年的工作經驗，對氮氧化物的來源和對環境的污染進行詳細分析，并對城市氮氧化物污染的防治措施進行討論，以作參考。

關鍵詞：環境監測；氮氧化物；環境污染；大氣防治

大氣是環境的重要組成部分，是人類生存必不可少的物質。潔凈的大氣對生命至關重要。但是人類社會的生活消費、交通、工農業生產排放的廢氣，造成了嚴重的大氣污染。對人類、動植物的生長和生存造成嚴重危害。NOx是一種主要的大氣污染物。NOx的存在對環境物質、人類及其生物都會產生嚴重的危害。

一、NOx的來源

NOx的種類很多，它是一氧化二氮（NO）、一氧化二氮（N2O）、二氧化氮（NO2）、四氧化二氮（N2O4）、五氧化二氮（N2O5）等的總稱。造成大氣污染的主要指NO和NO2。大氣中的一部分NOx是由天然源產生的，高空中的閃電可以使氮氣和氧氣化合生成NOx，平流層注入，NH3的氧化，生物質的燃燒，土壤的釋放等都可產生NOx。據相關統計，人為污染源一年向大氣排放NOx約5.21×107噸，人類活動排放的NOx主要來自各種燃料的燃燒過程，其中工業窯爐和汽車排放最多。此外，硝酸的生產或使用過程，氮肥廠，有機中間體廠，有色及黑色金屬冶煉廠的某些生產過程也有NOx的生成。燃料燃燒時，生成NOx的途徑有二種：一是在高溫下空氣中的氮被氧化，生成熱致NOx，溫度越高，氧的濃度越大，NOx的生成量越大；二是燃料中各種氮化合物、吡啶（C5H5N），呱啶（C5H11N）和煤中的鏈狀和環狀含氮化合物等被分解生成燃料NOx。由燃料燃燒生成的NOx主要是NO，而在一般鍋爐中只有10%的NO氧化成NO2，主要反應如下：

N2+O2→2NO，N+O2→NO+O

N2+O→NO+N，2NO+O2→2NO2

二、我國城市NO2污染現狀及污染特征分析

隨著中國人口的不斷增加，國民經濟的持續穩定增長和人民物質文化生活水平的不斷提高，未來20年中國NOx排放量將呈現穩步增長的趨勢。如果不采取進一步的控制措施，到2020年和2030年，全國能源消費導致的NOx排放總量將分別達到3154萬t和4296萬t。預測到2020年前后將超過美國成為世界第一大NOx排放國，如此巨大的排放量將給公眾健康和生態環境帶來災難性的后果。2012年2月29日，國務院常務會議同意發布新修訂的《環境空氣質量標準》。新標準不僅增設了飽受關注PM2.5濃度限值，還增設臭氧8小時平均濃度限值，收緊了二氧化氮的濃度限值，這也對我國NOx控制提出了新的挑戰。實際上，"十一五"以來，盡管二氧化硫完成了減排任務，但是全國113個環保重點城市空氣中的二氧化氮濃度一直沒有下降。2010年，環境保護重點城市總體平均二氧化氮濃度與上年相比反而略有上升，這種增長態勢一直持續到2011年上半年。環境保護部發布的《2011年上半年環境保護重點城市環境空氣質量狀況》顯示，與2010年上半年相比，2011年上半年全國113個環境保護重點城市空氣中二氧化氮平均濃度上升5.7%，而短期內這種上升的趨勢很難扭轉。如果按2006年版《環境空氣質量標準》來衡量，2010年所有環境保護重點城市均能夠達到0.04mg/m3的標準限值。但如果按新發布的空氣質量標準，將有35個城市也就是31%的城市沒法達到標準限值。我國NOx減排形勢依然嚴峻。

三、進一步加強城市環境NOx污染的防治措施

3.1催化還原法

催化還原法是利用不同的還原劑在一定溫度和催化劑的作用下將NOx還原為無害的氮氣和其他不含氮的組分。凈化過程中。根據還原劑是否與氣體中的氧氣發生反應分為選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法。選擇性催化還原法是工業上應用最廣的一種脫硝技術。利用還原劑在催化劑作用下有選擇性地與煙氣中的氮氧化物發生化學反應，使之生成氮氣和水，從而減少煙氣中氮氧化物排放應用于電站鍋爐、工業鍋爐等。理想狀態下可使NOx的脫除率達90%以上，但實際上由于氨量的控制誤差而造成的二次污染等原因使得通常僅能達到65%～80%的凈化效果。由于此法效率較高，是目前能找到的最好的可以廣泛應用于固定源NOx治理的技術。選擇性非催化還原法是向煙氣中噴氨或尿素等含有NH3基的還原劑。在高溫（900～1100℃）和沒有催化劑的情況下，通過煙道氣流中產生的氨自由基與NOx反應，把NOx還原成N2和H2O。在選擇性非催化還原反應中，部分還原劑將與煙氣中O2發生氧化反應生成CO2和H2O。

3.2液體吸收法

液體吸收法是用水或酸、堿、鹽的水溶液來吸收廢氣中的氮氧化物，使廢氣得以凈化的方法。按吸收劑的種類可分為水吸收法、酸吸收法、堿吸收法、氧化一吸收法及液相絡合法等。由于吸收劑種類較多，為中小型企業廣泛使用。液體吸收方法的主要問題是不能用于機動車尾氣治理，其次是吸收液的再生或處置不好解決。

3.3固體吸附法

固體吸附法是一種采用吸附劑吸附氮氧化物以防其污染的方法。目前常用的吸附劑有分子篩、活性炭、硅膠等。

3.4生化處理技術

生化法處理氮氧化物廢氣技術只是近10多年才逐步發展起來的，目前研究的只是強化和優化該過程。主要是從強化傳質和控制有利于轉化反應過程的條件兩方面著手，憑借細胞固定化技術，可提高單位體積內微生物濃度。通過對溫度、pH等環境因素的控制，使微生物處于最佳生長狀態，提高其對NOx的凈化率等。隨著研究的不斷深入，該技術將會從各方面得到全面的發展。

3.5其他措施

（1）植樹造林，綠化環境利用植物美化環境、調節氣候，吸收大氣中的NOx氣體，可以大面積長時間連續地凈化大氣。據報道，落葉樹木對NOx等氣體的吸收能力和解毒作用比長綠樹木要強得多。

（2）"排煙脫氮"除NOx。"排煙脫氮"是指應用液態或固態的吸收劑或吸附劑來吸收或吸附NOx，以達到脫氧的目的。目前排煙脫氧的方法有催化還原法和吸收法等.催化還原法是應用Pt或Cu、Cr、Fe、Mo、CO、Ni等的氧化物為催化劑，以H2、NH3、H2S及CO等為還原劑，將煙氣中的NOx還原為N2。

四、結束語

綜上所述，在用車方面應加強監督管理完善在用車檢測、維護管理體系，解決電力行業二氧化硫和氮氧化物控制中遇到的煤質煤種復雜多變的問題，不斷為氮氧化物控制提供科技支撐開展大氣污染物的協同效應、氮氧化物污染源清單、排放與環境質量標準、排放量同環境質量的關系、監測技術體系和控制策略、柴油車的氮氧化物控制技術研究等方面的基礎研究工作。

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