氮氧化物知識講座

氮氧化物氮氧化物〔nitrogenoxides〕包括多種化合物，如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮〔N0〕、二氧化氮〔N02〕、三氧化二氮〔N203〕、四氧化二氮〔N204〕和五氧化二氮〔N205〕等。除二氧化氮以外,其他氮氧化物均極不穩(wěn)定，遇光、濕或熱變成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又變?yōu)槎趸?。氮氧化物為非可燃物，不過都可以助燃，因此一氧化二氮、二氧化氮和五氧化二氮等遇高溫或可燃性物質(zhì)能引起爆炸，此外，氮氧化物具有不同程度的毒性，會破壞人體的中樞神經(jīng)，長期吸入會引起腦性麻痹，手腳萎縮等，大量吸入時會引發(fā)中樞神經(jīng)麻痹，記憶喪失，四肢癱瘓，甚至死亡等后果。1基本概念氮氧化物指的是只由氮、氧兩種元素組成的化合物。常見的氮氧化物有一氧化氮〔NO,無色〕、二氧化氮〔N02，紅棕色〕、一氧化二氮〔N20、五氧化二氮〔N205、等，其中除五氧化二氮常態(tài)下呈固體外,其他氮氧化物常態(tài)下都呈氣態(tài)。作為空氣污染物的氮氧化物〔NOx、常指NO和NO2。N2O3和N2O5都是酸性氧化物，N2O3的對應(yīng)酸是亞硝酸〔HNO2、N2O3亞硝酸的酸酐；N2O5的對應(yīng)酸是硝酸，N2O5是硝酸的酸酐。NO、N20、N2O4和N02都不是酸性氧化物。天然排放的NOx，主要來自土壤和海洋中有機物的分解，屬于自然界的氮循環(huán)過程。人為活動排放的NO,大部分來自化石燃料的燃燒過程，如汽車、飛機、內(nèi)燃機及工業(yè)窯爐的燃燒過程；也來自生產(chǎn)、使用硝酸的過程，如氮肥廠、有機中間體廠、有色及黑色金屬冶煉廠等。據(jù)80年代初估計，全世界每年由于人類活動向大氣排放的NOx約5300萬噸。NOx對環(huán)境的損害作用極大，它既是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，也是形成大氣中光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)和消耗O3的一個重要因子。在高溫燃燒條件下，NOx主要以NO的形式存在，最初排放的NOx中NO約占95%。但是，NO在大氣中極易與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，生成NO2，故大氣中NOx普遍以NO2的形式存在。空氣中的NO和NO2通過光化學(xué)反應(yīng)，相互轉(zhuǎn)化而到達(dá)平衡。在溫度較大或有云霧存在時，NO2進一步與水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸（HNO3〕在有催化劑存在時，如加上合適的氣象條件,N02轉(zhuǎn)變成硝酸的速度加快。特別是當(dāng)NO2與SO2同時存在時，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。此外，NOx還可以因飛行器在平流層中排放廢氣，逐漸積累，而使其濃度增大。NOx再與平流層內(nèi)的O3發(fā)生反應(yīng)生成NO與O2,N0與O3進一步反應(yīng)生成NO2和O2，從而打破O3平衡，使O3濃度降低，導(dǎo)致O3層的耗損。2理化性質(zhì)除五氧化二氮為固體外，其余均為氣體。分子式NOx。其中四氧化二氮是二氧化氮二聚體,常與二氧化氮混合存在構(gòu)成一種平衡態(tài)混合物。一氧化氮和二氧化氮的混合物,又稱硝氣（硝煙）。相對密度:一氧化氮接近空氣,一氧化二氮、二氧化氮比空氣略重。熔點：五氧化二氮為30°C，其余均為零下。均微溶于水，水溶液呈不同程度酸性。一氧化氮、二氧化氮水中分解生成硝酸和氧化氮。一氧化二氮300°C以上才有強氧化作用，其余有不同程度氧化性,特別是五氧化二氮，在T0C以上分解放出氧氣和硝氣。氮氧化物系非可燃性物質(zhì)，但均能助燃，如一氧化二氮(N2O)、二氧化氮和五氧化二氮遇高溫或可燃性物質(zhì)能引起爆炸。3侵入途徑主要經(jīng)呼吸道吸入。毒理學(xué)簡介，氮氧化物中氧化亞氮(笑氣)作為吸入麻醉劑,不以工業(yè)毒物論;余者除二氧化氮外,遇光、濕或熱可產(chǎn)生二氧化氮主要為二氧化氮的毒作用,主要損害深部呼吸道。一氧化氮尚可與血紅蛋白結(jié)合引起高鐵血紅蛋白血癥。人吸入二氧化氮1分鐘的MLC為200ppm。4主要分類CC°C)。溶于乙醇、二硫化碳，微溶于水和硫酸，水中溶解度4.7%(20°C)。性質(zhì)不穩(wěn)定，在空氣中易氧化成二氧化氮(2N0+02-2N02)。一氧化氮結(jié)合血紅蛋白的能力比一氧化碳還強，更容易造成人體缺氧。不過，人們也發(fā)現(xiàn)了它在生物學(xué)方面的獨特作用。一氧化氮分子作為一種傳遞神經(jīng)信息的信使分子，在使血管擴張，免疫，增強記憶力等方面有著及其重要的作用。CC以下時呈暗褐色液體。在-ll°C°C°C，蒸氣壓101?3lkPa(2l°C)，溶于堿、二硫化碳和氯仿，微溶于水。性質(zhì)較穩(wěn)定。二氧化氮溶于水時生成硝酸和一氧化氮。工業(yè)上利用這一原理制取硝酸。二氧化氮能使多種織物褪色，損壞多種織物和尼龍制品，對金屬和非金屬材料也有腐蝕作用。氮氧化物〔NOX〕種類很多，造成大氣污染的主要是一氧化氮〔NO〕和二氧化氮〔N02〕，因此環(huán)境學(xué)中的氮氧化物一般就指這二者的總稱。就全球來看，空氣中的氮氧化物主要來源于天然源，但城市大氣中的氮氧化物大多來自于燃料燃燒，即人為源，如汽車等流動源，工業(yè)窯爐等固定源。據(jù)計算，各種燃料燃燒產(chǎn)生的氮氧化物量為：1噸煤，8-9公斤而以汽油、柴油為燃料的汽車，尾氣中氮氧化物的濃度相當(dāng)高。在非采暖期，北京市一半以上的氮氧化物來自機動車排放。氮氧化物與空氣中的水結(jié)合最終會轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽，隨著降水和降塵從空氣中去除。硝酸是酸雨的原因之一；它與其它污染物在一定條件下能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧污染。北京市從防止機動車尾氣污染入手，防治措施有強制安裝機外凈化器；嚴(yán)格控制新車污染；推廣使用清潔燃料等等。室內(nèi)空氣中的氮氧化物污染主要來自室外空氣污染。在國家“十二五環(huán)保規(guī)劃”中，氮氧化物將成為繼二氧化硫之后的實行總量控制的污染物。對于總量控制消減主要來源于電廠的煙氣脫硝、燃煤鍋爐的煙氣脫硝、機動車尾氣治理等方面。對于氮氧化物的嚴(yán)格控制標(biāo)志著中國已經(jīng)從單純控制酸雨的二氧化硫向全面控制酸性氣體排放的方向走出了新的一步。5計算方法1對于抽取采樣法〔含稀釋法和完全抽取法〕，如果分析儀中已經(jīng)內(nèi)置了NO2轉(zhuǎn)換器，此時，NOx濃度值即為煙氣中NO和NO2濃度的之和，N0x(mg/m3)=N0x〔ppm〕*2.054。2如果分析儀中沒有內(nèi)置NO2轉(zhuǎn)換器，則NOx濃度輸出即為煙氣中NO濃度，此時，需要用換算系數(shù)將NO濃度值修正為NOx〔設(shè)定換算系數(shù)的依據(jù)是NO2含量一般不超過NO含量5%〕:采取脫硫措施的燃煤、燃油鍋爐排放氮氧化物含量計算:采取干法除塵的其他燃煤、燃油鍋爐或燃?xì)忮仩t排放氮氧化物計算6性質(zhì)主要包括一氧化氮、二氧化氮和硝酸霧，以二氧化氮為主。一氧化氮是無色、無刺激氣味的不活潑氣體，可被氧化成二氧化氮。二氧化氮是棕紅色有刺激性臭味的氣體。五氧化二氮為硝酸的酸酐，與水化合形成硝酸。7臨床表現(xiàn)急性中毒:吸入氣體當(dāng)時可無明顯癥狀或有眼及上呼吸道刺激癥狀，如咽部不適、干咳等。常經(jīng)6?7小時潛伏期后出現(xiàn)遲發(fā)性肺水腫、成人呼吸窘迫綜合征?？刹l(fā)氣胸及縱膈氣腫。肺水腫消退后2周左右出現(xiàn)遲發(fā)性陰塞性細(xì)支氣管炎而發(fā)生咳嗽、進行性胸悶、呼吸窘迫及紫紺。少數(shù)患者在吸入氣體后無明顯中毒癥狀而在2周后發(fā)生以上病變。血氣分析示動脈血氧分壓降低。胸部X線片呈肺水腫的表現(xiàn)或兩肺滿布粟粒狀陰影。硝氣中如一氧化氮濃度高可致高鐵血紅蛋白癥。處理急性中毒后應(yīng)迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。立即吸氧。對密切接觸者觀察24?72小時。及時觀察胸部X線變化及血氣分析。對癥、支持治療。積極防治肺水腫,給予合理氧療;保持呼吸道通暢,應(yīng)用支氣管解痙劑,肺水腫發(fā)生時給去泡沫劑如消泡凈,必要時作氣管切開、機械通氣等;早期、適量、短程應(yīng)用糖皮質(zhì)激素，如可按病情輕重程度，給地塞米松10?60mg/日，分次給藥,待病情好轉(zhuǎn)后即減量,大劑量應(yīng)用一般不超過3?5日,重癥者為預(yù)防阻塞性細(xì)支氣管炎，可酌情延長小劑量應(yīng)用的時間;短期內(nèi)限制液體入量。合理應(yīng)用抗生素。脫水劑及嗎啡應(yīng)慎用。強心劑應(yīng)減量應(yīng)用。出現(xiàn)高鐵血紅蛋白血癥時可用1%亞甲藍(lán)5?10ml緩慢靜注。對癥處理。8危害氮氧化物可刺激肺部，使人較難抵抗感冒之類的呼吸系統(tǒng)疾病，呼吸系統(tǒng)有問題的人士如哮喘病患者，會較易受二氧化氮影響。對兒童來說，氮氧化物可能會造成肺部發(fā)育受損。研究指出長期吸入氮氧化物可能會導(dǎo)致肺部構(gòu)造改變，但仍未可確定導(dǎo)致這種后果的氮氧化物含量及吸入氣體時間。以一氧化氮和二氧化氮為主的氮氧化物是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的一個重要原因.汽車尾氣中的氮氧化物與碳?xì)浠衔锝?jīng)紫外線照射發(fā)生反應(yīng)形成的有毒煙霧,稱為光化學(xué)煙霧.光化學(xué)煙霧具有特殊氣味,刺激眼睛,傷害植物,并能使大氣能見度降低.另外氮氧化物與空氣中的水反應(yīng)生成的硝酸和亞硝酸是酸雨的成分.大氣中的氮氧化物主要源于化石燃料的燃燒和植物體的燃燒,以及農(nóng)田土壤和動物排泄物中含氮化合物的轉(zhuǎn)化