環境空氣氮氧化物檢測方法中氧化物的氧化效率對比

李峰

摘? 要：氮氧化物主要來自土壤、海洋中有機物分解以及化石燃料燃燒，該物質是酸雨、光化學煙霧、臭氧消耗等環境問題的主要因素之一，對環境損害作用極大。因此，該文針對環境空氣以及固定污染源廢氣中氮氧化物檢測方案有效性展開對比分析，以期可以為相似項目提供良好參照。

關鍵詞：氮氧化物檢測;氧化效率;效率對比

中圖分類號： TQ126? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

氮氧化物是由氮、氧2種元素組成的一系列的化合物。通常來說， 一氧化氮、一氧化二氮、二氧化氮、五氧化二氮等氮氧化物較為常見。其中，五氧化二氮較為特殊，常態下，該化合物呈現為固體;而常態下，其他氮氧化物基本都呈現為氣態。

根據《環境空氣質量標準》相關內容，環境空氣污染物涉及一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、總懸浮顆粒物等。其中，氮氧化物空氣污染物通常為一氧化氮和二氧化氮[1]。

氮氧化物的來源可以分為天然排放與人類活動2種。前者主要來自有機物分解所成，后者則主要來自化石燃料的燃燒，例如飛機、鍋爐等燃料燃燒，硝酸應用過程等。在高溫燃燒條件下，氮氧化物主要以一氧化氮的形式存在，最初排放的氮氧化物中一氧化氮約占95%。 但是，一氧化氮在大氣中極易與空氣中的氧發生反應，生成二氧化氮，所以大氣中氮氧化物普遍以二氧化氮的形式存在[2]。

在溫度較大或有云霧存在時，二氧化氮容易與水分子作用形成酸雨。如遇上合適的氣象條件，二氧化氮轉變成硝酸的速度更加快。氮氧化物與平流層內的臭氧反應生成一氧化氮與氧氣，一氧化氮與臭氧反應生成二氧化氮和氧氣，從而打破臭氧平衡，使臭氧濃度降低，形成臭氧層空洞。從環境保護角度來看，氮氧化物是造成環境損害的重要因素之一，該化合物不僅是酸雨、大氣光化學煙霧的重要組成部分，也會大量消耗臭氧，是臭氧層空洞的主要原因之一[3]。

該實驗擬研究廢氣和環境空氣中一氧化氮被2種不同方法中的氧化物氧化的效率的高低，以尋求檢測方法最優的氧化物質、最高的氧化效率。

1 實驗部分

串聯的第一支吸收瓶中的吸收液，可以吸收廢氣、空氣中的二氧化氮，通過系列反應，生成偶氮染料（粉紅色）。然而，一氧化氮則不與吸收液相反應，而是與酸性高錳酸鉀或重鉻酸鉀進行氧化反應（在一氧化氮通過氧化瓶或氧化管時），最后在串聯的第二支吸收瓶中的吸收液吸收，從而生成偶氮染料（粉紅色）。

經過上述步驟生成的偶氮染料，其二氧化氮的含量與波長540 nm處的吸光度呈現為正比關系。通過第二支吸收瓶中的吸光度測定，經過系列計算，可以得到兩支吸收瓶內二氧化氮和一氧化氮的質量濃度。通過將二者的質量濃度相加，計算結果即為總的氮氧化物的質量濃度。

2 采樣實驗

制作氧化管：用12%鹽酸浸泡河沙一夜，后用水沖洗烘干至中性。將三氧化鉻及河沙按1∶20混合，加水調勻，烘干。烘干后置于氧化管中，兩端塞好脫脂棉。

制作氧化瓶：稱取 25克高錳酸鉀，放于燒杯（1 000? mL）中，隨后加入 500 mL 水、1 mol/L 硫酸溶液500 mL，攪拌均勻后，貯于棕色試劑瓶中。

2.1 環境空氣

取出一支內裝 10 mL 酸性高錳酸鉀溶液的氧化瓶以及兩支內裝 10 mL 吸收液的多孔玻板吸收瓶，使用短硅橡膠管，在二者間串聯一個氧化瓶，以 0.4 L/min流量采氣 24 L，并采用同步監測手段，使用4臺采樣機器進行監測。

另取2支內裝 10 mL 吸收液的多孔玻板吸收瓶和一支氧化管，用短硅橡膠管將氧化瓶串聯在二支吸收瓶之間，以 0.4 L/min 流量采氣 24 L。 同時用四臺采樣機器同時進行同步監測。

2.2 有組織廢氣

取出一支內裝 30 mL 酸性高錳酸鉀溶液的氧化瓶以及兩支內裝 75 mL 吸收液的吸收瓶，按順序串聯一個空的多孔玻板吸收瓶，一支氧化瓶、2個內裝 75 mL吸收液的多孔玻板吸收瓶，以 0.2 L/min 流量采氣，采至第二個吸收瓶呈微紅色停止。 同時用六臺采樣機器同時進行同步監測。

另取2支內裝 75 mL 吸收液的多孔玻板吸收瓶和一支內裝三氧化鉻的氧化管，按順序串聯一個空的多孔玻板吸收瓶，一支氧化瓶、1個內裝 75 mL 吸收液的多孔玻板吸收瓶，以 0.2 L/min 流量采氣，采至第二個吸收瓶呈微紅色停止。 同時用6臺采樣機器同時與氧化瓶試驗進行同步監測。

采樣后放置 20 min后立即測定。

采樣前檢查采樣系統的氣密性，用皂膜流量計進行流量校準。采樣期間，樣品運輸和存放過程中應避免陽光照射。運輸和存放樣品應采取降溫措施。每次采樣，需要做 2 個以上現場空白測試。采樣現場需準備吸收瓶（含有吸收液），且吸收瓶需與樣品在同等的條件下運輸、保存，運輸過程中需要防止污染，直到抵達實驗室。

實驗室實驗部分：使用6 支 1 mL具塞比色管，為制備亞硝酸鹽標準溶液系列做好準備。每支管中分別移取一定體積的亞硝酸鈉標準工作液，加水至 2.00 mL，加入顯色液8.00 mL。將各管液體混勻，在暗處放置，本案取 20 min，使用10 mm 比色皿，在波長 540 nm 處，以水為參比測量吸光度，用最小二乘法計算標準曲線的回歸方程。

檢測標準曲線見表1。

3 檢測結果

從上述試驗中得出結論：環境空氣氮氧化物測定中氧化瓶氧化效果比氧化管氧化效果好。

固定污染源廢氣中氮氧化物測定中氧化管氧化效果比氧化瓶氧化效果好。

4 結論

環境空氣中包括2點。1）氧化瓶與空氣中一氧化氮接觸比表面積大，氧化效率高。2）氧化瓶持續氧化效果比氧化管好。3）氧化瓶能克服空氣或者吸收瓶中水汽影響，而氧化管需要保持干燥才能發揮氧化效果。否則容易導致氧化效果失效。

固定污染源廢氣中包括2點。1）固定污染源廢氣中溫度較高，采樣時間短，氧化管能克服水汽影響。2）固定污染源廢氣中氮氧化物濃度較高，氧化管短時間氧化效率比氧化瓶高。

參考文獻

[1]中華人民共和國環境保護部.HJ 479-2009，環境空氣 氮氧化物（一氧化氮和二氧化氮）的測定[S].北京：中國環境科學出版社—2009：10-13.

[2]國家環境保護總局.HJ/T 43-1999，固定污染源排氣中氮氧化物的測定鹽酸萘乙二胺分光光度法[S].北京：中國環境科學出版社，1999：5-9.