大氣中氮氧化物的危害因素及其防治措施

楊培剛

（廉江市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣東 廉江 524400）

現(xiàn)階段，環(huán)境污染不單單是區(qū)域性問(wèn)題，大氣污染已經(jīng)發(fā)展成為全球性問(wèn)題，對(duì)各國(guó)人民的生產(chǎn)生活造成了嚴(yán)重的影響。近幾年，由于全球變暖，導(dǎo)致溫室效應(yīng)的出現(xiàn)，與此同時(shí)，地球南北極臭氧層也遭到了嚴(yán)重破壞，各地區(qū)酸雨出現(xiàn)的頻率也在逐漸提升。每年全世界氮氧化物的排放量都處在上升狀態(tài)，這些因素是導(dǎo)致出現(xiàn)化學(xué)煙霧和酸雨的主要原因，所以，氮氧化物的治理工作迫在眉睫。

1 氮氧化物的來(lái)源和危害

1.1 氮氧化物主要來(lái)源

目前，人們?nèi)粘５纳钌a(chǎn)活動(dòng)需要消耗大量的石化燃料，而燃燒石化燃料產(chǎn)生的氮氧化物沒(méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)的處理就排放到大氣當(dāng)中，是導(dǎo)致大氣當(dāng)中氮氧化物增多的主要原因。導(dǎo)致大氣中氮氧化物過(guò)高的具體源頭有：第一，汽車尾氣。伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平得到了極大地提升，我國(guó)居民汽車持有量也在不斷增長(zhǎng)，因汽車尾氣造成的各種污染問(wèn)題也在不斷加劇[1]。汽車尾氣中包含上百種化合物，其中對(duì)人體危害最大的有一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒐腆w懸浮物以及氮氧化合物等。尾氣中氮氧化合物產(chǎn)生的原因是由于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行超負(fù)荷工作，燃燒室中出現(xiàn)褐色并且具有臭味的一種氣體。第二，現(xiàn)階段在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，使用的大部分是氮氧化肥，氮氧化肥播撒到田地中會(huì)出現(xiàn)一定程度的揮發(fā)，產(chǎn)生一部分氮氧化物，從而提升了大氣中氮氧化物含量。第三，各種工業(yè)在運(yùn)輸、粉碎、加工一些原材料的時(shí)候，同樣會(huì)產(chǎn)生氮氧化物，并且排放到大氣中。第四，各種資源和能源行業(yè)，如火力發(fā)電廠、煉焦廠以及鋼廠等，寒冷地區(qū)的供暖設(shè)施，會(huì)使用大量的燃料，從而將氮氧化物排放到空氣中。

1.2 氮氧化物的危害

氮氧化物的大量排放，會(huì)導(dǎo)致一系列環(huán)境問(wèn)題的出現(xiàn)，同時(shí)對(duì)人們的健康造成嚴(yán)重影響。氮氧化物主要有以下幾方面危害。第一，氮氧化合物會(huì)破壞臭氧層，當(dāng)?shù)趸锱c臭氧接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，將臭氧轉(zhuǎn)化為氧氣，因此會(huì)對(duì)平流層的臭氧造成嚴(yán)重影響，使其喪失隔離紫外線輻射的能力，對(duì)臭氧層造成嚴(yán)重破壞。第二，氮氧化物會(huì)對(duì)人體造成危害，氮氧化物進(jìn)入人體后，會(huì)與血液當(dāng)中的血色素結(jié)合，出現(xiàn)一定程度的血液缺氧，導(dǎo)致身體出現(xiàn)中樞神經(jīng)麻痹的癥狀，同時(shí)也會(huì)對(duì)人體的心臟等重要器官造成損傷。氮氧化物的吸入，會(huì)導(dǎo)致肺部出現(xiàn)損傷，身體抵抗力下降，容易感染呼吸系統(tǒng)疾病。第三，氮氧化物會(huì)在一定程度上阻礙植物進(jìn)行光合作用，植物的葉片氣孔可以吸收二氧化氮，并進(jìn)行溶解，這個(gè)過(guò)程會(huì)導(dǎo)致葉脈出現(xiàn)壞死現(xiàn)象，從而影響植物的正常生長(zhǎng)。第四，氮氧化物經(jīng)過(guò)陽(yáng)光的照射，會(huì)分解產(chǎn)生一部分氧原子，氮原子在經(jīng)過(guò)陽(yáng)光的照射與烴類化合物產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng)，其生成物具有的毒性遠(yuǎn)超原物質(zhì)，對(duì)空氣造成極大的危害，同時(shí)，會(huì)造成一定程度的連鎖反應(yīng)，與空氣中有害物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)形成光化學(xué)煙霧，這種物質(zhì)會(huì)降低能見(jiàn)度，并且嚴(yán)重危害人們的呼吸道和眼睛，甚至致癌。第五，氮氧化物在空氣中會(huì)產(chǎn)生硝酸與硝酸鹽這類細(xì)顆粒物，當(dāng)SOx、HNOX遇到粉塵產(chǎn)生反應(yīng)，會(huì)生成硝酸或者硝酸鹽氣溶膠這類危害更大的物質(zhì)，導(dǎo)致形成酸雨，當(dāng)進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的傳輸時(shí)，還會(huì)加劇該區(qū)域出現(xiàn)酸雨頻率[2]。

2 氮氧化物的防治措施

2.1 低碳氮化物燃燒法

采用低碳氮化物燃燒法，在一定程度上改變?nèi)紵龡l件，減少氮氧化物的生成，或者破壞已經(jīng)產(chǎn)生的氧化物，進(jìn)而降低氮氧化物產(chǎn)生和排放。技術(shù)內(nèi)容主要包括：低過(guò)量空氣燃燒、煙氣再循環(huán)以及二段燃燒。我國(guó)氮氧化合物的防治技術(shù)中，關(guān)于降低氮氧化物的燃燒技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)單、成本較低等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在大氣污染防治工作中。

2.1.1 低氮氧化物燃燒技術(shù)

當(dāng)爐內(nèi)的空氣含量上升，氮氧化物整體的排放量就會(huì)增加，因此，為了有效降低氮氧化物的排放量，就需要降低鍋爐內(nèi)的空氣含量，這種方式可以有效提升鍋爐的熱效率，還可以明確空氣過(guò)剩系數(shù)，該系數(shù)必須與降低氮氧化物、鍋爐的熱效率以及燃燒效率等相符合，避免因空氣過(guò)量導(dǎo)致碳?xì)浠铩⑻亢凇⒁谎趸伎扇嘉镌黾右约帮w灰等，有效提升燃燒的效率。

2.1.2 煙氣再循環(huán)法

煙氣再循環(huán)法實(shí)質(zhì)上就是將燃燒過(guò)的空氣重新輸送進(jìn)燃燒區(qū)，從而降低燃燒區(qū)的溫度與氧氣濃度，有效降低氮氧化物的產(chǎn)生。這項(xiàng)技術(shù)是防治過(guò)程中使用最廣泛的方法，其效果十分顯著，整體的循環(huán)率通常情況下可以達(dá)到25～40%。

2.1.3 二段燃燒法

二段燃燒法實(shí)質(zhì)上是利用分段燃燒設(shè)備，在趨近于理論空氣含量的條件下進(jìn)行燃燒。將燃燒過(guò)程中需要用的空氣，分成兩批次輸送到相應(yīng)的設(shè)備中，就是將燃燒分割出兩個(gè)階段。

2.2 煙氣脫硝法

2.2.1 選擇性氮氧化物催化還原法

針對(duì)被氮氧化物污染的大氣，使用氮化氫作為還原劑進(jìn)行催化，促進(jìn)氮化氫能夠選擇性和氮氧化物產(chǎn)生反應(yīng)，不會(huì)與空氣中的氧氣產(chǎn)生反應(yīng)。通常情況下催化劑使用鉑、鈀金屬以及錳、鐵、銅等非金屬催化劑。整體的反應(yīng)溫度需要保持在400 ℃之內(nèi)，這樣才能充分展示其優(yōu)勢(shì)。

2.2.2 非選擇性氮氧化物催化還原法

使用符合要求的還原劑，在特定溫度的情況下，與被氮氧化物污染的大氣進(jìn)行反應(yīng)，針對(duì)一氧化碳以及二氧化氮進(jìn)行催化，將其還原為氮?dú)狻Ｕ麄€(gè)反應(yīng)過(guò)程，還原劑將會(huì)與氧氣產(chǎn)生反應(yīng)，形成沒(méi)有危害的水與二氧化碳。通常情況下，催化劑使用鉑以及鈀，整體反應(yīng)過(guò)程溫度應(yīng)保持在550～800 ℃之間，這樣才能達(dá)到理想效果。

2.3 液體吸收法

主要包括：吸收還原法、氧氣還原法、堿液吸收法、水吸收法以及酸吸收法等[3]。

3 從工業(yè)方面降低氮氧化合物排放

降低工業(yè)污染，控制氮氧化物的排放，優(yōu)化煤炭行業(yè)的深加工技術(shù)。煤炭的燃燒以及煤炭的質(zhì)量對(duì)于大氣污染具有重大影響，為了能夠有效降低氮氧化合物對(duì)大氣造成的污染，可以選擇使用脫硫以及固氮技術(shù)，以提升煤炭整體的質(zhì)量。

完善優(yōu)化煙氣凈化方面的技術(shù)。如通過(guò)科學(xué)方法改良燃煤鍋爐，這種方法能夠有效降低氮氧化合物整體排放量。現(xiàn)階段，通過(guò)使用科學(xué)的煙氣凈化技術(shù)，在排放過(guò)程中針對(duì)含有有害物質(zhì)的煙氣做凈化處理。

4 從城市空間與生活污染角度進(jìn)行氧化物排放治理

調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，以減少源頭排放量。城區(qū)范圍的擴(kuò)大，以及工業(yè)生產(chǎn)加工需求量的增加，直接導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)的氮氧化物排放量增加，這一現(xiàn)象對(duì)大氣污染產(chǎn)生了極大的威脅，再加上城市高新區(qū)的空間布局與第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促使無(wú)污染項(xiàng)目、高新技術(shù)等市場(chǎng)化發(fā)展水平不斷增強(qiáng)，所以應(yīng)按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)劃分產(chǎn)業(yè)區(qū)，并實(shí)施統(tǒng)一管理。大致來(lái)說(shuō)，工業(yè)區(qū)采取問(wèn)責(zé)制度，政府及有關(guān)部門(mén)應(yīng)對(duì)污染排放企業(yè)加以懲戒。

積極做好綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與發(fā)展。城鄉(xiāng)發(fā)展過(guò)程中，集中供熱、供水、供暖等，能夠減少原煤的浪費(fèi)，這是城市環(huán)境綜合治理的基礎(chǔ)，同時(shí)也是防治大氣污染的有效措施。現(xiàn)階段，我國(guó)很多煤礦企業(yè)仍然沒(méi)有從源頭上控制好污染物的源頭，再加上技術(shù)工藝水平較為落后，煤礦沒(méi)有得到充分燃燒、對(duì)此，工業(yè)回收余熱資源與充分利用可燃?xì)怏w等，能夠讓城市氣化與集中供熱的效率更高。

5 借鑒先進(jìn)的治理經(jīng)驗(yàn)

氮氧化物的節(jié)能減排防治工作，應(yīng)結(jié)合本國(guó)國(guó)情與企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)實(shí)際情況，合理地引進(jìn)或借鑒國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，如歐美實(shí)施氮氧化物的質(zhì)量監(jiān)控措施，主要以氮氧化物的濃度為控制標(biāo)準(zhǔn)，在相應(yīng)的國(guó)家法律法規(guī)約束下，促使氮氧化物排放量得到控制。又或者一些歐洲國(guó)家采取限制私家車出行、免費(fèi)公交等方式，以及國(guó)家間簽署公約，力圖從源頭上控制跨界污染與酸雨污染等環(huán)境污染問(wèn)題，現(xiàn)已得到較好的環(huán)境保護(hù)效果。而亞洲一些國(guó)家也積極采取措施，來(lái)實(shí)現(xiàn)氮氧化物的減排，如日本實(shí)施城市空氣監(jiān)控，來(lái)降低城市氮氧化物的含量超標(biāo)問(wèn)題。雖然日本在氮氧化物總量控制上已經(jīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但是空氣質(zhì)量沒(méi)有得到良好的改善，對(duì)此采取了進(jìn)一步的措施，如控制機(jī)動(dòng)車氮氧化物的排放量等，以此改善空氣污染。

6 結(jié)語(yǔ)

氮氧化物污染已經(jīng)成為全球性的問(wèn)題，防治工作任重道遠(yuǎn)，政府需要提高防治力度，人民也需要積極地行使自己的監(jiān)督權(quán)力。氮氧化物的治理需要從源頭著手，堅(jiān)持流動(dòng)源與固定源為目標(biāo)，側(cè)重于機(jī)動(dòng)車的尾氣排放及水泥、電力等行業(yè)的氮氧化物污染預(yù)防，從政策與經(jīng)濟(jì)上加大區(qū)域環(huán)境污染的管理，以點(diǎn)帶面地做好此項(xiàng)工作的推廣。