氮氧化物(NOx)是大气中主要的气态污染物之一,包括多种化合物,如氧化亚氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2 O4)、五氧化二氮(N2 O5)等。其中,大气中含量较多且主要构成污染的是NO和NO2。
NOx主要来源于两个方面,分别是天然源和人为源。其中天然源占总来源的90%,包括闪电、森林或草原火灾、大气中氨的氧化、土壤中微生物的硝化作用以及海洋中有机物的分解,这些均属于自然界的氮循环过程,每年约生成5 ×108 t NOx。人为发生源由人类活动而产生,据美国统计,人为活动排放的NOx约55.5%来自交通运输,约39.5%来自固定燃烧源,约3.7%来自工业过程,约13%来自其他源。具体包括以下方面。
1.工业源 空气中的NOx,最大的来源是火力发电。据统计,2013年,我国NOx排放总量超过2 227.3万t;在来源方面,其中火力发电等工业是最大来源,NOx排放量达1 545.7万t,占到全国排放总量的69.4%。
2.机动车尾气 NOx更重要的来源是机动车尾气。当汽车行驶时,内燃机燃烧过程的1 600℃高温和富氧条件生成了NOx。虽然汽车中含有使NOx和CO相互反应变成CO2和N2的催化剂,但这种反应效率并不是百分之百,部分NOx没有反应完全而被直接排放到大气中。据统计,2013年我国机动车保有量达到2.238亿辆;全年NOx排放量达640.5万t,占总量的28.8%;分类别来看,汽车排放582.9万t,占91.1%,其中柴油车排放的NOx约占机动车排放NOx总量的70%。
3.生活源 采暖燃烧的锅炉也是NOx的一大来源。据统计,2013年生活源产生NOx40.7万t,占总量的1.8%。尤其在冬季采暖季节,如北京冬季大气中的NOx浓度是夏天的10倍,尽管冬季排放的NOx并没有比夏天多10倍,但由于夏天大气氧化性能好,能将NOx快速转化。因此,冬季大气的氮氧化物污染问题显得更严重。(www.xing528.com)
4.其他 工业生产过程化学试剂的挥发。由于浓硝酸并不稳定,硝酸生产厂在生产浓硝酸时,很容易发生歧化反应生成NO和NO2,故而被认为是一大污染源。
据统计,全世界由自然源生产的NOx每年约为50×107t,人类活动所产生的NOx每年约5×107t。从数字上可以看出,人类活动产生的NOx仅为自然界的十分之一,然而由于其生产源比较集中,且大多数在人类活动的环境区域内,因而其危害更为严重。
从NOx形成的过程看,它可分为一次污染物和二次污染物两类。一次污染物是指由污染源直接或间接排入环境的污染物,其物理和化学性状并未发生变化,常见的NO、NH3等为一次污染物;二次污染物是指排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或生物的作用下发生改变,或与环境中其他物质发生反应所形成的物理、化学性状与一次污染物不同的新污染物,它常比一次污染物对环境和人类的危害更大,NO2、MNO3(硝酸盐)等多为二次污染物。
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