大气中氮氧化物的危害因素及其防治措施

2021-11-30杨培刚

皮革制作与环保科技 2021年15期

杨培刚

（廉江市环境监测站，广东廉江 524400）

现阶段，环境污染不单单是区域性问题，大气污染已经发展成为全球性问题，对各国人民的生产生活造成了严重的影响。近几年，由于全球变暖，导致温室效应的出现，与此同时，地球南北极臭氧层也遭到了严重破坏，各地区酸雨出现的频率也在逐渐提升。每年全世界氮氧化物的排放量都处在上升状态，这些因素是导致出现化学烟雾和酸雨的主要原因，所以，氮氧化物的治理工作迫在眉睫。

1 氮氧化物的来源和危害

1.1 氮氧化物主要来源

目前，人们日常的生活生产活动需要消耗大量的石化燃料，而燃烧石化燃料产生的氮氧化物没有经过专业的处理就排放到大气当中，是导致大气当中氮氧化物增多的主要原因。导致大气中氮氧化物过高的具体源头有：第一，汽车尾气。伴随社会经济的快速发展，人们的生活水平得到了极大地提升，我国居民汽车持有量也在不断增长，因汽车尾气造成的各种污染问题也在不断加剧[1]。汽车尾气中包含上百种化合物，其中对人体危害最大的有一氧化碳、碳氢化合物、固体悬浮物以及氮氧化合物等。尾气中氮氧化合物产生的原因是由于汽车的发动机进行超负荷工作，燃烧室中出现褐色并且具有臭味的一种气体。第二，现阶段在农业生产活动中，使用的大部分是氮氧化肥，氮氧化肥播撒到田地中会出现一定程度的挥发，产生一部分氮氧化物，从而提升了大气中氮氧化物含量。第三，各种工业在运输、粉碎、加工一些原材料的时候，同样会产生氮氧化物，并且排放到大气中。第四，各种资源和能源行业，如火力发电厂、炼焦厂以及钢厂等，寒冷地区的供暖设施，会使用大量的燃料，从而将氮氧化物排放到空气中。

1.2 氮氧化物的危害

氮氧化物的大量排放，会导致一系列环境问题的出现，同时对人们的健康造成严重影响。氮氧化物主要有以下几方面危害。第一，氮氧化合物会破坏臭氧层，当氮氧化物与臭氧接触时会产生化学反应，将臭氧转化为氧气，因此会对平流层的臭氧造成严重影响，使其丧失隔离紫外线辐射的能力，对臭氧层造成严重破坏。第二，氮氧化物会对人体造成危害，氮氧化物进入人体后，会与血液当中的血色素结合，出现一定程度的血液缺氧，导致身体出现中枢神经麻痹的症状，同时也会对人体的心脏等重要器官造成损伤。氮氧化物的吸入，会导致肺部出现损伤，身体抵抗力下降，容易感染呼吸系统疾病。第三，氮氧化物会在一定程度上阻碍植物进行光合作用，植物的叶片气孔可以吸收二氧化氮，并进行溶解，这个过程会导致叶脉出现坏死现象，从而影响植物的正常生长。第四，氮氧化物经过阳光的照射，会分解产生一部分氧原子，氮原子在经过阳光的照射与烃类化合物产生一定的化学反应，其生成物具有的毒性远超原物质，对空气造成极大的危害，同时，会造成一定程度的连锁反应，与空气中有害物质产生反应形成光化学烟雾，这种物质会降低能见度，并且严重危害人们的呼吸道和眼睛，甚至致癌。第五，氮氧化物在空气中会产生硝酸与硝酸盐这类细颗粒物，当SOx、HNOX遇到粉尘产生反应，会生成硝酸或者硝酸盐气溶胶这类危害更大的物质，导致形成酸雨，当进行较远距离的传输时，还会加剧该区域出现酸雨频率[2]。

2 氮氧化物的防治措施

2.1 低碳氮化物燃烧法

采用低碳氮化物燃烧法，在一定程度上改变燃烧条件，减少氮氧化物的生成，或者破坏已经产生的氧化物，进而降低氮氧化物产生和排放。技术内容主要包括：低过量空气燃烧、烟气再循环以及二段燃烧。我国氮氧化合物的防治技术中，关于降低氮氧化物的燃烧技术，具有操作简单、成本较低等优点，因此被广泛应用在大气污染防治工作中。

2.1.1 低氮氧化物燃烧技术

当炉内的空气含量上升，氮氧化物整体的排放量就会增加，因此，为了有效降低氮氧化物的排放量，就需要降低锅炉内的空气含量，这种方式可以有效提升锅炉的热效率，还可以明确空气过剩系数，该系数必须与降低氮氧化物、锅炉的热效率以及燃烧效率等相符合，避免因空气过量导致碳氢化物、炭黑、一氧化碳可燃物增加以及飞灰等，有效提升燃烧的效率。

2.1.2 烟气再循环法

烟气再循环法实质上就是将燃烧过的空气重新输送进燃烧区，从而降低燃烧区的温度与氧气浓度，有效降低氮氧化物的产生。这项技术是防治过程中使用最广泛的方法，其效果十分显著，整体的循环率通常情况下可以达到25～40%。

2.1.3 二段燃烧法

二段燃烧法实质上是利用分段燃烧设备，在趋近于理论空气含量的条件下进行燃烧。将燃烧过程中需要用的空气，分成两批次输送到相应的设备中，就是将燃烧分割出两个阶段。

2.2 烟气脱硝法

2.2.1 选择性氮氧化物催化还原法

针对被氮氧化物污染的大气，使用氮化氢作为还原剂进行催化，促进氮化氢能够选择性和氮氧化物产生反应，不会与空气中的氧气产生反应。通常情况下催化剂使用铂、钯金属以及锰、铁、铜等非金属催化剂。整体的反应温度需要保持在400 ℃之内，这样才能充分展示其优势。

2.2.2 非选择性氮氧化物催化还原法

使用符合要求的还原剂，在特定温度的情况下，与被氮氧化物污染的大气进行反应，针对一氧化碳以及二氧化氮进行催化，将其还原为氮气。整个反应过程，还原剂将会与氧气产生反应，形成没有危害的水与二氧化碳。通常情况下，催化剂使用铂以及钯，整体反应过程温度应保持在550～800 ℃之间，这样才能达到理想效果。

2.3 液体吸收法

主要包括：吸收还原法、氧气还原法、碱液吸收法、水吸收法以及酸吸收法等[3]。

3 从工业方面降低氮氧化合物排放

降低工业污染，控制氮氧化物的排放，优化煤炭行业的深加工技术。煤炭的燃烧以及煤炭的质量对于大气污染具有重大影响，为了能够有效降低氮氧化合物对大气造成的污染，可以选择使用脱硫以及固氮技术，以提升煤炭整体的质量。

完善优化烟气净化方面的技术。如通过科学方法改良燃煤锅炉，这种方法能够有效降低氮氧化合物整体排放量。现阶段，通过使用科学的烟气净化技术，在排放过程中针对含有有害物质的烟气做净化处理。

4 从城市空间与生活污染角度进行氧化物排放治理

调整产业结构，以减少源头排放量。城区范围的扩大，以及工业生产加工需求量的增加，直接导致工业生产的氮氧化物排放量增加，这一现象对大气污染产生了极大的威胁，再加上城市高新区的空间布局与第三产业的发展，促使无污染项目、高新技术等市场化发展水平不断增强，所以应按照相应的标准划分产业区，并实施统一管理。大致来说，工业区采取问责制度，政府及有关部门应对污染排放企业加以惩戒。

积极做好绿色基础设施的建设与发展。城乡发展过程中，集中供热、供水、供暖等，能够减少原煤的浪费，这是城市环境综合治理的基础，同时也是防治大气污染的有效措施。现阶段，我国很多煤矿企业仍然没有从源头上控制好污染物的源头，再加上技术工艺水平较为落后，煤矿没有得到充分燃烧、对此，工业回收余热资源与充分利用可燃气体等，能够让城市气化与集中供热的效率更高。

5 借鉴先进的治理经验

氮氧化物的节能减排防治工作，应结合本国国情与企业生产经营实际情况，合理地引进或借鉴国外先进的技术与经验，如欧美实施氮氧化物的质量监控措施，主要以氮氧化物的浓度为控制标准，在相应的国家法律法规约束下，促使氮氧化物排放量得到控制。又或者一些欧洲国家采取限制私家车出行、免费公交等方式，以及国家间签署公约，力图从源头上控制跨界污染与酸雨污染等环境污染问题，现已得到较好的环境保护效果。而亚洲一些国家也积极采取措施，来实现氮氧化物的减排，如日本实施城市空气监控，来降低城市氮氧化物的含量超标问题。虽然日本在氮氧化物总量控制上已经达到标准，但是空气质量没有得到良好的改善，对此采取了进一步的措施，如控制机动车氮氧化物的排放量等，以此改善空气污染。