浅谈氮氧化物对城市环境污染现状及防治

许培栋

（珠海市斗门区环境保护监测站 广东 珠海 519000）

摘要：近年来，能源消耗带来的环境污染越来越严重，氮氧化物的治理已经成为人们关注的焦点之一。本文结合笔者多年的工作经验，对氮氧化物的来源和对环境的污染进行详细分析，并对城市氮氧化物污染的防治措施进行讨论，以作参考。

关键词：环境监测；氮氧化物；环境污染；大气防治

大气是环境的重要组成部分，是人类生存必不可少的物质。洁净的大气对生命至关重要。但是人类社会的生活消费、交通、工农业生产排放的废气，造成了严重的大气污染。对人类、动植物的生长和生存造成严重危害。NOx是一种主要的大气污染物。NOx的存在对环境物质、人类及其生物都会产生严重的危害。

一、NOx的来源

NOx的种类很多，它是一氧化二氮（NO）、一氧化二氮（N2O）、二氧化氮（NO2）、四氧化二氮（N2O4）、五氧化二氮（N2O5）等的总称。造成大气污染的主要指NO和NO2。大气中的一部分NOx是由天然源产生的，高空中的闪电可以使氮气和氧气化合生成NOx，平流层注入，NH3的氧化，生物质的燃烧，土壤的释放等都可产生NOx。据相关统计，人为污染源一年向大气排放NOx约5.21×107吨，人类活动排放的NOx主要来自各种燃料的燃烧过程，其中工业窑炉和汽车排放最多。此外，硝酸的生产或使用过程，氮肥厂，有机中间体厂，有色及黑色金属冶炼厂的某些生产过程也有NOx的生成。燃料燃烧时，生成NOx的途径有二种：一是在高温下空气中的氮被氧化，生成热致NOx，温度越高，氧的浓度越大，NOx的生成量越大；二是燃料中各种氮化合物、吡啶（C5H5N），呱啶（C5H11N）和煤中的链状和环状含氮化合物等被分解生成燃料NOx。由燃料燃烧生成的NOx主要是NO，而在一般锅炉中只有10%的NO氧化成NO2，主要反应如下：

N2+O2→2NO，N+O2→NO+O

N2+O→NO+N，2NO+O2→2NO2

二、我国城市NO2污染现状及污染特征分析

随着中国人口的不断增加，国民经济的持续稳定增长和人民物质文化生活水平的不断提高，未来20年中国NOx排放量将呈现稳步增长的趋势。如果不采取进一步的控制措施，到2020年和2030年，全国能源消费导致的NOx排放总量将分别达到3154万t和4296万t。预测到2020年前后将超过美国成为世界第一大NOx排放国，如此巨大的排放量将给公众健康和生态环境带来灾难性的后果。2012年2月29日，国务院常务会议同意发布新修订的《环境空气质量标准》。新标准不仅增设了饱受关注PM2.5浓度限值，还增设臭氧8小时平均浓度限值，收紧了二氧化氮的浓度限值，这也对我国NOx控制提出了新的挑战。实际上，"十一五"以来，尽管二氧化硫完成了减排任务，但是全国113个环保重点城市空气中的二氧化氮浓度一直没有下降。2010年，环境保护重点城市总体平均二氧化氮浓度与上年相比反而略有上升，这种增长态势一直持续到2011年上半年。环境保护部发布的《2011年上半年环境保護重点城市环境空气质量状况》显示，与2010年上半年相比，2011年上半年全国113个环境保护重点城市空气中二氧化氮平均浓度上升5.7%，而短期内这种上升的趋势很难扭转。如果按2006年版《环境空气质量标准》来衡量，2010年所有环境保护重点城市均能够达到0.04mg/m3的标准限值。但如果按新发布的空气质量标准，将有35个城市也就是31%的城市没法达到标准限值。我国NOx减排形势依然严峻。

三、进一步加强城市环境NOx污染的防治措施

3.1催化还原法

催化还原法是利用不同的还原剂在一定温度和催化剂的作用下将NOx还原为无害的氮气和其他不含氮的组分。净化过程中。根据还原剂是否与气体中的氧气发生反应分为选择性催化还原法和选择性非催化还原法。选择性催化还原法是工业上应用最广的一种脱硝技术。利用还原剂在催化剂作用下有选择性地与烟气中的氮氧化物发生化学反应，使之生成氮气和水，从而减少烟气中氮氧化物排放应用于电站锅炉、工业锅炉等。理想状态下可使NOx的脱除率达90%以上，但实际上由于氨量的控制误差而造成的二次污染等原因使得通常仅能达到65%～80%的净化效果。由于此法效率较高，是目前能找到的最好的可以广泛应用于固定源NOx治理的技术。选择性非催化还原法是向烟气中喷氨或尿素等含有NH3基的还原剂。在高温（900～1100℃）和没有催化剂的情况下，通过烟道气流中产生的氨自由基与NOx反应，把NOx还原成N2和H2O。在选择性非催化还原反应中，部分还原剂将与烟气中O2发生氧化反应生成CO2和H2O。

3.2液体吸收法

液体吸收法是用水或酸、碱、盐的水溶液来吸收废气中的氮氧化物，使废气得以净化的方法。按吸收剂的种类可分为水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化一吸收法及液相络合法等。由于吸收剂种类较多，为中小型企业广泛使用。液体吸收方法的主要问题是不能用于机动车尾气治理，其次是吸收液的再生或处置不好解决。

3.3固体吸附法

固体吸附法是一种采用吸附剂吸附氮氧化物以防其污染的方法。目前常用的吸附剂有分子筛、活性炭、硅胶等。

3.4生化处理技术

生化法处理氮氧化物废气技术只是近10多年才逐步发展起来的，目前研究的只是强化和优化该过程。主要是从强化传质和控制有利于转化反应过程的条件两方面着手，凭借细胞固定化技术，可提高单位体积内微生物浓度。通过对温度、pH等环境因素的控制，使微生物处于最佳生长状态，提高其对NOx的净化率等。随着研究的不断深入，该技术将会从各方面得到全面的发展。

3.5其他措施

（1）植树造林，绿化环境利用植物美化环境、调节气候，吸收大气中的NOx气体，可以大面积长时间连续地净化大气。据报道，落叶树木对NOx等气体的吸收能力和解毒作用比长绿树木要强得多。

（2）"排烟脱氮"除NOx。"排烟脱氮"是指应用液态或固态的吸收剂或吸附剂来吸收或吸附NOx，以达到脱氧的目的。目前排烟脱氧的方法有催化还原法和吸收法等.催化还原法是应用Pt或Cu、Cr、Fe、Mo、CO、Ni等的氧化物为催化剂，以H2、NH3、H2S及CO等为还原剂，将烟气中的NOx还原为N2。

四、结束语

综上所述，在用车方面应加强监督管理完善在用车检测、维护管理体系，解决电力行业二氧化硫和氮氧化物控制中遇到的煤质煤种复杂多变的问题，不断为氮氧化物控制提供科技支撑开展大气污染物的协同效应、氮氧化物污染源清单、排放与环境质量标准、排放量同环境质量的关系、监测技术体系和控制策略、柴油车的氮氧化物控制技术研究等方面的基础研究工作。

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