大氣環境中氮氧化物的監測與控制探討

陳書紅

（樂陵市環境監測站 山東樂陵 253600）

引言

作為導致大氣環境指數“告急”的重要“元兇”，氮氧化物的超標排放不僅會形成酸雨或是臭氧空洞等環保問題，而且會影響生態、造成溫室效應，因此對其予以嚴密監測與嚴格把控極為關鍵。需將環保擺于心上，加強排放監測，嚴格執法，從源頭上把控與縮減氮氧化物排放，并切實采取針對性污染管控舉措，以還“藍天”于民眾、福澤百姓。

1 大氣環境中氮氧化物的監測

1.1 采樣點布設

因大氣環境中氮氧化物存在的濃度與氣溫、氣壓、風速以及太陽輻射等環境要素直接相關，且城市主道與干道大氣環境的氮氧化物也有著明顯的差異。因此，在進行城市大氣環境氮氧化物監測采樣點的布設時應嚴格注意做好如下幾點：

（1）在開展相應的環境監測任務前，應首先做好監測現場的調查，即對要監測區域周邊的地形、氣候、建筑及障礙物等進行勘察，查找監測區域內的相關資料，明確監測區域風向、風頻以及風速，以及當地平均氣溫、干濕度以及大氣穩定度的變化規律。

（2）完成監測前的調查工作后，即可進行布設能夠反映監測城市因氮氧化物影響環境空氣質量、污染水平以及污染物擴散情況的采樣點。

（3）采樣點應遠離圍墻、高樓、交叉路或是存在渦流的區域，應盡量布設在地勢開闊平坦、道路平直的地段，以最大限度減少與規避因采樣點設置不當而對監測結果造成的影響。

（4）對城市道路、交叉道口等應結合當地氣候特點進行采樣點位的布設，相關研究發現，城市道路汽車尾氣導致的氮氧化物污染物濃度、擴散高度與道路兩側的建筑的高度有關，平行風對氮氧化物污染的擴散有利，在建筑背風的一面通常污染物監測的濃度最高，且若建筑物的高度在上風向高下風向低時，污染物不容易擴散而在道路附近聚集，但在氮氧化物污染上升至下風向的建筑高度時，污染物則迅速發生擴散；當建筑物的高度在上風向低下風向高時，則在上風向建筑的背風面氮氧化物污染的濃度最大[2]。

1.2 樣品采集

（1）采樣過程

①短時間采樣（＜1h）。取裝有10ml 吸收液的多孔玻板吸收瓶2 支與裝有5～10ml 酸性高錳酸鉀溶液的氧化瓶1 支，用短硅橡膠管按照吸收瓶→氧化瓶→吸收瓶的順序進行串聯連接，然后按照0.4L/min 的流量采集一定量的氣體樣本（圖1）。

圖1 手工采樣示意圖

②長時間采樣（約24h）。取裝有25ml 或50ml 吸收液的大型多孔玻板吸收瓶2 支，對液面的具體位置進行標記；并取裝有50ml 酸性高錳酸鉀溶液的氧化瓶1 支，同樣按照吸收瓶→氧化瓶→吸收瓶的順序進行串聯連接，保持吸收液溫度控制在20℃±4℃，然后按照0.2L/min 的流量采集一定量的氣體樣本（圖2）[3]。

圖2 連續自動采樣示意圖

（2）采樣要求

①在進行氮氧化物污染物樣品的采樣前，應對系統氣密性進行檢查并校準流量，確保采樣流量相對誤差＜±5%，并選擇合理的時間段，以保證監測結果的精準性。

②樣品采集期間，應注意做好樣品的運輸與存儲，盡量避免陽光直射對樣品監測質量造成影響，當外界溫度＞25℃時且運輸及存放＞8h 時，應采取妥當的降溫措施。

③氮氧化物污染的濃度往往會受來往車輛以及自然風的影響，因此，氮氧化物的監測應選擇車流量較為平穩的時段，盡量規避車流量擁堵或夜間車流較少時采樣，同時還應盡量規避在大風天氣進行采集。

④汽車排放的廢氣往往會受到太陽輻射的影響而導致實際成分出現一定的變化，且太陽輻射的強弱更是對地面氮氧化物及臭氧的變化規律起著決定性作用，因此，在進行實際的采樣過程中，應盡量避免太陽輻射較強的時段，以有效減少較強的太陽輻射對采樣結果的影響。

⑤由于大氣環境中的水蒸氣會直接影響太陽輻射的變化，進而對水汽有關的光化學過程產生影響，因此，應規避在水汽較大的情況下進行樣品的采集。

⑥大氣環境中的二氧化氮在溶于水后會生成硝酸酸霧與氣溶膠，其會直接影響實際采樣的質量與精準性，因此，氮氧化物的樣品采集工作應避免雨天進行。

⑦樣品采集結束后，為避免溶液出現倒吸，應在關閉采樣泵抽氣的同時將采樣系統中的止水夾或電磁閥進行閉合。

1.3 數據分析

通過連續監測數據發現，在上班高峰時段，交通較為擁堵繁忙，道路車流量相對較大，此階段監測所對應的氮氧化物濃度也相對較高；在下午13：00～15：00 車流量相對較少，監測所得的氮氧化物濃度也相對較低；對于刮風時段，因空氣流動加速了氮氧化物擴散，監測所得到的氮氧化物濃度也相對較低。

2 大氣環境中氮氧化物的控制

2.1 總量控制措施

（1）控制目標

按照國家、區域、城市三個層次的標準，制定氮氧化物的減排控制目標，其中，國家目標主要以燃煤電廠污染源排放控制為主，區域目標主要以重工業等發達地區的工業源排放為主，如對京津冀、長三角等作為重點區域進行控制，并結合氮氧化物排放的貢獻率，提升治理的針對性。

（2）控制方式

首先，提升脫銷設備的覆蓋率，尤其是要加強對鋼鐵業、制造業、焦化業等氮氧化物重點排放行業脫銷設施的安裝，以從污染源頭做好氮氧化物的減排控制。其次，加強氮氧化物排放的監督檢查，確保重點污染排放企業脫銷設備的運行處理效果，進而確保氮氧化物的達標排放，盡量做到超低排放要求。此外，加強發達城市、運輸業集中等城市移動源排放的占比，尤其要加大對機動車排放及非道路移動源的控制，統籌做好燃油品質的控制，合理調整運輸產業結構，對于排放超標的老舊車進行淘汰，多措共舉做好氮氧化物的減排控制。

2.2 控制標準體系

（1）完善氮氧化物控制總體思路

明確氮氧化物排放控制目標，并以此為基礎對排放標準進行修訂；同時，燃煤電廠、鋼鐵行業、制造業等是導致大氣環境氮氧化物污染的重點行業，應針對重點污染行業出臺相應的氮氧化物減排控制政策，提高大氣環境準入門檻及排放標準。

（2）健全氮氧化物控制標準體系

結合國外氮氧化物污染控制標準，制定氮氧化物、臭氧協同控制的標準體系，對于氮氧化物嚴重污染地區，可制定區域性污染聯防聯控制度體系，以通過多目標控制來實現氮氧化物的達標排放。

2.3 綜合控制措施

（1）汽車尾氣控制

對以機動車為主的移動排放源進行嚴加把控，制定嚴格的新車排放標準，可從如下兩個方面入手：一是，對汽車發動機的設計與工藝進行優化，不斷完善機動車的相關性能，以盡量減少整個過程中有害物的生成；二是，安裝催化轉化裝置，利用氧化劑（CO、HC）對氮氧化物進行催化還原，并利用氧氣將剩余的CO、HC 進行催化燃燒，進而實現對汽車尾氣的凈化處理；三是，加大新能源汽車的研發力度，積極采取鼓勵性措施，對新能源汽車進行推廣，減少燃油汽車的占比，進而降低氮氧化物的排放。

（2）重點行業控制

①嚴加把控以燃煤電廠為主的固定污染源排放，對于火電行業氮氧化物的排放可結合我國氮氧化物控制技術及產業現狀，對工藝落后的小火電機組進行淘汰，推廣應用低氮燃燒設備，并采取妥當措施對燃煤電廠進行煙氣脫硝，進而最大限度控制氮氧化物的排放。

②在2019 年頒布的《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》（環大氣[2019]35 號）中，對于氮氧化物排放量較大的鋼鐵行業進行了周密部署，對于脫銷設備覆蓋不到、脫銷工藝分散的進行集中整治，并優先選擇高效、合理的脫銷設備，進而實現鋼鐵行業氮氧化物的超低排放標準。

③對于水泥、陶瓷、磚瓦等制造行業爐窯氮氧化物排量超標的情況，應加大鍋爐脫銷設備的覆蓋率及推廣力度，并嚴格依照《工業爐窯大氣污染綜合治理方案》（環大氣[2019]56 號）的減排要求，抓好重點區域、重點行業及排量較大企業的脫銷設備安裝速度，科學選擇高效、穩定、無二次污染的脫銷工藝，進而有效實現氮氧化物的達標排放[4]。

結語

氮氧化物的超標排放作為重要環保問題，其不僅會形成酸雨，致使土壤酸化、植物死亡、物品被腐蝕，而且還會與碳氫化合物在紫外線的作用下形成光化學煙霧，危害人們的身心健康。因此，各地方政府及環保部門務須要切實加大對大氣中氮氧化物的重視程度，加強監測并結合監測結果切實采取妥當減排控制措施，進而促使區域大氣中氮氧化物含量符合標準要求。