环境中氮氧化物的分析和监测方法综述
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大气中氮氧化物的测定实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过实验方法测定大气中氮氧化物的含量,进一步了解大气污染情况,为环境保护和治理提供科学依据。
二、实验原理。
大气中的氮氧化物主要包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),这两种氮氧化物是大气污染的主要来源之一。
本实验采用化学吸收法,通过将大气中的氮氧化物溶解在吸收液中,再通过化学反应得到的产物进行测定,从而得到氮氧化物的含量。
三、实验步骤。
1. 准备实验设备和试剂,包括吸收瓶、吸收液、分析仪器等;2. 在大气污染较为严重的地区选择实验点,设置吸收瓶,将大气中的氮氧化物吸收到吸收液中;3. 将吸收液中的氮氧化物与试剂进行反应,生成化学物质;4. 采用分析仪器对生成的化学物质进行测定,得出氮氧化物的含量;5. 对实验结果进行统计分析,得出大气中氮氧化物的含量数据。
四、实验结果。
经过实验测定,我们得到了大气中氮氧化物的含量数据。
根据统计分析,我们发现在工业区和交通密集区,氮氧化物的含量明显高于其他地区。
尤其是在高峰时段,氮氧化物的含量更是达到了较高水平,这表明工业排放和交通尾气是大气中氮氧化物的主要来源。
五、实验分析。
大气中的氮氧化物是一种有害的气体污染物,其对人体健康和环境造成了严重的影响。
高浓度的氮氧化物不仅会导致雾霾天气的形成,还会对人体的呼吸系统造成危害,引发呼吸道疾病。
因此,我们需要采取有效的措施来减少氮氧化物的排放,保护大气环境和人民健康。
六、实验总结。
通过本次实验,我们成功测定了大气中氮氧化物的含量,并对其来源和危害进行了分析。
我们应当加强对工业和交通尾气排放的治理,推广清洁能源,减少氮氧化物的排放。
同时,也需要加强大气环境监测,及时掌握大气污染情况,采取有效措施保护环境和人民健康。
七、参考文献。
1. 环境保护部. 大气环境质量标准[S]. GB 3095-2012.2. 郭美玲, 张晓英. 大气污染物的化学测定[M]. 北京: 化学工业出版社, 2008.以上就是本次实验的全部内容,希望对大家有所帮助。
环境中氮氧化物的分析和监测方法综述氮氧化物的分析方法主要分为定量分析和定性分析两类。
定量分析方法主要包括化学法、色谱法和光谱法等,而定性分析方法则主要基于氮氧化物的特征反应。
化学法是氮氧化物分析的常用方法之一、其中,格里瓦德法是一种常见的定量分析方法,通过与硫酸铜反应生成蓝色络合物来测定一氧化氮的含量。
显色反应可与吸收光谱法结合使用,通过分析吸收光强的变化来测定氮氧化物的浓度。
此外,氮氧化物也可以通过盐酸反应生成二氧化氮,进而使用色谱法进行测定。
色谱法是一种高效的氮氧化物分析方法。
气相色谱法可以通过循环固定相法和比色法来测定氮氧化物的浓度。
化学发光法也是一种常用的色谱分析方法,通过氮氧化物与荧光染料生成化学发光反应来测定氮氧化物的含量。
光谱法是另一种常见的氮氧化物分析方法。
红外光谱法和紫外-可见吸收光谱法是常用的光谱分析方法,可以通过测量氮氧化物在红外和紫外-可见光区域的吸收光谱来测定其浓度。
除了上述的定量分析方法外,还有一些定性分析方法可以用于检测氮氧化物。
一氧化氮可以通过与氯化铜反应生成棕色络合物来定性分析。
此外,一氧化氮还可以通过与铁盐反应生成暗蓝色络合物来进行定性分析。
氮氧化物的监测方法主要分为在线监测和离线监测两类。
在线监测方法直接在氮氧化物的排放源或分布区域进行监测,包括毛细管电泳法、电子学传感器法和傅里叶变换红外光谱法等。
离线监测方法则是将气样收集后再进行分析,包括采样法和检测法。
采样法主要是将氮氧化物与其他成分分离并进行收集,然后使用适当的分析方法进行定量分析。
常用的采样方法包括薄膜袋采样法、活性碳吸附法和液相吸附法等。
检测方法包括染色法、光谱法和电化学法等。
染色法是最常用的离线监测方法之一,可以通过氮氧化物与染料反应生成色素,然后根据色素的强度来定量分析其浓度。
光谱法与前文提到的定量分析方法类似,可以通过检测氮氧化物在红外和可见光区域的吸收和发射光谱进行定量分析。
电化学法则是通过检测氮氧化物的电化学性质来测定其浓度,常用的方法包括极谱法和电导法等。
空气中氮氧化物含量测定方法探讨摘要本文主要介绍了空气中氮氧化物的来源与危害,测定方法化学发光法,盐酸萘乙二胺分光光度法,传感器法,库仑原电池法,并阐述了这几种方法的原理,从优缺点、适用范围等方面进行了分析对比,为测定和防治氮氧化物提供了依据。
关键词氮氧化物;方法;危害0 引言氮氧化物是评价空气质量的控制标准之一。
空气中的氮氧化物主要包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2 )。
据有关部门统计,随着工业化生产的迅猛发展,特别是煤炭、石油、天然气的大量开采使用,我国多数城市已呈现出NOx深度增加的趋势。
因此,了解氮氧化物的来源及危害机理,建立适合的氮氧化物的分析方法,了解其变化规律,对环保管理及环境整治,保障人类的生存环境具有重大意义。
1 氮氧化物危害NOx 对环境的损害作用极大,它既是形成酸雨的主要物质之一,也是形成大气中光化学烟雾的主要物质和消耗臭氧的一个重要因子。
氮氧化物对眼睛和上呼吸道粘膜刺激较轻,主要侵入呼吸道深部的细支气管及肺泡。
当NOx进入肺泡后,因肺泡的表面湿度增加,反应加快,在肺泡内约可阻留80%,一部分变为N2O4。
N2O4与NO2均能与呼吸道粘膜的水分作用生成亚硝酸与硝酸,对肺组织产生强烈的刺激及腐蚀作用,从而增加毛细血管及肺泡壁的通透性,引起肺水肿。
亚硝酸盐进入血液后还可引起血管扩张,血压下降,并可与血红蛋白作用生成高铁血红蛋白,引起组织缺氧。
高浓度的NO亦可使血液中的氧和血红蛋白变为高铁血红蛋白,引起组织缺氧。
因此,在一般情况下当污染物以NO2为主时,对肺的损害比较明显,严重时可出现以肺水肿为主的病变。
而当混合气体中有大量NO时,高铁血红蛋白的形成就占优势,此时中毒发展迅速,出现高铁血红蛋白症和中枢神经损害。
2氮氧化物含量测定鉴于NOx具有以上危害,有必要进行NOx的测定,以了解和掌握空气中NOx 的浓度情况,进行大气质量评价,进而提出警戒限度。
通过长期监测还可为修订或制定国家卫生标准及其它环境保护法规积累资料,为预测预报创造条件。
环境中气体污染物的分析与检测方法随着工业化和城市化的快速发展,环境污染问题日益凸显,其中气体污染物是主要的污染源之一。
气体污染物对人类健康和生态系统造成严重影响,因此,准确地分析和检测环境中的气体污染物显得尤为重要。
首先,我们来探讨一些常见的气体污染物。
二氧化硫(SO2)是燃煤和工业生产过程中产生的主要气体污染物之一。
它不仅对人体呼吸系统有害,还会导致酸雨的形成。
另一个常见的气体污染物是二氧化氮(NO2),它主要来自于汽车尾气和工业废气。
长期暴露于高浓度的二氧化氮中会导致呼吸道疾病和心血管疾病的发生。
此外,臭氧(O3)也是一个重要的气体污染物。
臭氧的生成与氮氧化物和挥发性有机物的反应有关,它对人体的呼吸系统和植物的生长产生负面影响。
为了准确地分析和检测环境中的气体污染物,科学家们开发了多种方法。
其中,传统的方法包括使用气相色谱法(GC)和质谱法(MS)等。
气相色谱法通过将样品中的气体污染物分离并通过检测器进行检测,可以实现对不同气体的定量分析。
质谱法则通过将气体分子离子化,并根据其质量-电荷比来识别和定量分析气体污染物。
这些传统方法已经被广泛应用于环境监测领域,具有准确性和可靠性的优势。
然而,随着科学技术的不断进步,新的气体污染物分析与检测方法也不断涌现。
例如,近年来,光谱技术在气体污染物分析中得到了广泛应用。
红外光谱法(IR)和拉曼光谱法(Raman)可以通过测量气体分子与特定波长的光的相互作用来确定气体成分和浓度。
这些光谱技术具有快速、非破坏性和高灵敏度的特点,可以实现对多种气体污染物的同时分析。
此外,生物传感技术也被用于气体污染物的分析与检测。
生物传感器是一种利用生物分子(如酶、抗体和细胞)与目标分子发生特异性作用来检测和测量气体污染物的装置。
例如,气体传感器可以利用微生物的代谢活性来检测环境中的气体污染物浓度。
这种生物传感技术具有快速、灵敏和选择性高的特点,可以应用于实时监测和预警系统。
氮氧化物监测系统是如何进行监测的?1. 简介氮氧化物是一种有害物质,它会污染空气并对环境和健康产生不良影响。
因此,需要实施严格的环境监测,对氮氧化物进行监测与掌控,以保护环境和人民的健康。
而氮氧化物监测系统就是一种专门进行氮氧化物监测的设备。
2. 监测原理氮氧化物监测系统的监测原理通常是基于化学反应或物理性质进行测量。
目前,常用的氮氧化物监测方法紧要有以下几种:2.1. 化学荧光法化学荧光法紧要是利用氧化亚氮(NO)的荧光特性来对NO进行监测。
通过将NO与氧化剂反应生成NO2,再利用荧光分析技术对NO2浓度进行测量,从而间接测量了NO的浓度。
2.2. 电化学法电化学法是通过电化学方法对氮氧化物进行测量的。
与化学荧光法不同的是,电化学法测量的是氮氧化物的电化学反应的氧化还原电位值,再依据氧化还原电位值推算出氮氧化物的浓度。
2.3. 光学吸取法光学吸取法是一种基于氮氧化物对光的吸取性质进行测量的监测方法。
此方法需要使用一束波长在200—400nm的紫外线光源,使光通过测量介质(一般是气体),测量介质中氮氧化物的吸光度,从而推算出氮氧化物浓度。
2.4. 其他方法除了以上三种方法,还有其他方法用于氮氧化物监测,例如化学吸取法、氧化法、分子束法等。
3. 监测流程氮氧化物监测系统的监测流程一般如下:1.监测系统采集空气样品;2.对样品进行预处理,并加入具有监测作用的试剂;3.接受相应的监测方法进行测量;4.依据测量结果计算出氮氧化物的浓度。
4. 应用场景氮氧化物监测系统广泛应用于以下领域:1.工业领域:在石化、钢铁、电力等工业领域中,对废气进行监测,保障员工健康和环境安全;2.讨论领域:用于讨论大气污染、气候变化等环境科学领域;3.生态环境领域:监测大气中氮氧化物浓度,以保障生态环境及生态安全。
5. 氮氧化物监测系统的进展前景目前,氮氧化物监测系统技术进展快速,不断涌现出新的监测方法和设备。
将来,氮氧化物监测系统的进展将朝着智能化、自动化的方向进展,不仅能检测氮氧化物的浓度,还可分析氮氧化物的来源、排放量等信息,供应更精准、全面的监测数据,为环境保护和人民健康供应更加牢靠的支持。
环境空气氮氧化物的测定环境空气中的氮氧化物(NOx)是一类重要的空气污染物,包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)两种形式。
它们主要来源于燃烧过程、工业排放和交通尾气等,对大气环境和人类健康造成严重影响。
测定环境空气中的氮氧化物含量是监测和评估空气质量的重要手段之一。
常用的测定方法包括化学分析法和仪器分析法。
化学分析法是一种传统的测定氮氧化物的方法。
它基于氮氧化物与试剂之间的化学反应,通过反应产生的色谱变化来测定氮氧化物的含量。
常用的试剂有硫酸铁铵和二氧化硫等。
这种方法操作简单且成本较低,但由于试剂的选择限制,其准确性和灵敏度有一定局限性。
仪器分析法是现代环境监测中常用的测定氮氧化物的方法。
其中,最常用的是气相色谱法和光谱法。
气相色谱法是一种基于气相色谱仪的测定方法。
它利用气相色谱仪分离氮氧化物的不同组分,再通过检测器测定其含量。
这种方法能够准确测定氮氧化物的浓度,并且对不同形式的氮氧化物有较好的分辨能力。
但是,气相色谱法的设备较为昂贵,操作技术要求较高。
光谱法是一种基于光谱仪的测定方法。
它利用氮氧化物在特定波长下的吸收特性来测定其含量。
常用的光谱方法有紫外-可见光谱法和红外光谱法。
这种方法具有测定速度快、操作简便的优点,但对样品的制备和环境条件要求较高。
除了上述常用的测定方法外,还有一些新兴的技术被应用于氮氧化物的测定。
例如,质谱法、电化学法和传感器技术等。
这些方法在测定灵敏度、准确性和便携性等方面有所突破,为氮氧化物的实时监测提供了新的途径。
测定环境空气中的氮氧化物含量对于评估空气质量和制定相应的环境保护政策具有重要意义。
化学分析法和仪器分析法是常用的测定方法,而气相色谱法和光谱法是其中最常用的技术。
随着科技的进步,新的测定方法也不断涌现,为氮氧化物的测定提供了更多选择。
未来,我们可以期待更加准确、快速和便携的氮氧化物测定技术的发展,为环境保护工作提供更有力的支持。
氮氧化物检测标准氮氧化物(NOx)是大气污染中的重要组成部分,对环境和人类健康造成严重危害。
因此,对氮氧化物进行准确、可靠的检测具有重要意义。
本文将介绍氮氧化物检测的标准及相关内容,希望能为相关工作者提供参考和指导。
首先,氮氧化物的检测标准主要包括两个方面,监测方法和监测要求。
监测方法包括化学分析法、光谱分析法、质谱分析法等多种技术手段,这些方法在实际应用中各有优缺点,需要根据具体情况进行选择。
监测要求则包括监测设备的精度、灵敏度、稳定性等指标,以确保监测结果的准确性和可靠性。
其次,氮氧化物的监测应用范围广泛,涉及环保、工业生产、交通运输等多个领域。
在环保领域,氮氧化物的监测是大气污染防治的重要环节,能够帮助监测大气环境质量,及时发现和解决污染问题。
在工业生产中,监测氮氧化物有助于控制生产过程中的排放,保护员工健康和生产环境。
在交通运输领域,监测车辆尾气中的氮氧化物可以帮助管理部门制定交通管理政策,减少尾气排放对空气质量的影响。
此外,氮氧化物的监测标准还涉及到监测设备的选择和维护。
不同的监测方法需要不同的监测设备,而这些设备的选型和维护对监测结果至关重要。
在选择监测设备时,需要考虑设备的精度、稳定性、易用性等因素,以及设备的适用范围和环境条件。
在使用过程中,需要严格按照设备说明书进行操作,并定期进行校准和维护,以确保监测结果的准确性和可靠性。
总的来说,氮氧化物的监测标准涉及到监测方法、监测要求、监测应用和监测设备等多个方面,这些内容对于保护环境、维护健康、促进可持续发展具有重要意义。
希望相关工作者能够深入了解氮氧化物监测的标准和要求,不断提高监测水平,为改善环境质量和促进经济社会可持续发展做出贡献。
二氧化硫和氮氧化物吸收光谱分析与在线监测方法共3篇二氧化硫和氮氧化物吸收光谱分析与在线监测方法1二氧化硫和氮氧化物吸收光谱分析与在线监测方法二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)是大气污染的主要来源之一。
它们的排放量对空气质量产生重大影响,并会对环境和人类健康造成严重损害。
因此,发展准确、高效、快速的二氧化硫和氮氧化物在线监测方法,对于环境保护和人民健康至关重要。
本文将着重介绍二氧化硫和氮氧化物吸收光谱分析与在线监测方法的原理、优点及其应用。
一、二氧化硫和氮氧化物吸收光谱分析原理1.1 二氧化硫吸收光谱分析原理二氧化硫的吸收光谱分析基于分子的能量量子跃迁原理。
当光线与物质接触时,物质的能量被激发,分子内部的电子从一个能级跃迁到另一个能级,并释放能量。
在这个过程中,分子将能量从光波中吸收,因此,我们可以通过计算光吸收的谱线来确定物质中的成分。
二氧化硫吸收强度最大的光谱线为313.3nm。
1.2 氮氧化物吸收光谱分析原理氮氧化物的吸收光谱分析也是基于分子的能量量子跃迁原理。
不同的氧化物各有其所在光谱带(NO- 215nm,NO2- 409nm), 通过测量吸收谱线可以确定相应氧化物浓度。
二、二氧化硫和氮氧化物吸收光谱分析在线监测方法2.1 二氧化硫和氮氧化物吸收光谱分析在线监测系统的原理二氧化硫和氮氧化物吸收光谱分析在线监测系统是一种基于激光吸收光谱技术的在线监测方法。
该方法主要包括激光器、光谱传感器、光纤传输系统、控制系统、数据采集和处理系统等多个组成部分。
其中,激光器发射一定的激光波长,光谱传感器接收到反射回来的光,并将其转换为电信号,通过控制系统对信号进行处理后,测量出物质中的二氧化硫和氮氧化物浓度。
2.2 二氧化硫和氮氧化物吸收光谱分析在线监测系统的优点相比传统监测方法,二氧化硫和氮氧化物吸收光谱分析在线监测系统具有以下优点:(1)高灵敏度:该方法可对低至ppb级别的二氧化硫和氮氧化物进行监测。
氮氧化物测定方法氮氧化物(NOx)是一类环境污染物,包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),它们对大气环境和人体健康造成不良影响。
因此,准确测定氮氧化物的含量对于环境监测和控制、健康评估等方面具有重要意义。
测定氮氧化物的方法主要包括化学分析法和仪器分析法。
在化学分析方法中,最常用的是格里萨尔法。
它是通过使氮氧化物与摩尔浓度已知的格拉芬反应液反应,生成硝酸盐或亚硝酸盐,并采用滴定法准确测定分析中硝酸盐或亚硝酸盐的含量。
格里萨尔法的优点是操作简单,不需要昂贵的仪器设备,适用于常规分析;缺点是检出限较高,可能无法满足苛刻的环境要求。
除了格里萨尔法,还有其他一些化学分析法,例如化学吸收光谱法(CFA)、气相色谱法(GC)等。
这些方法各有优缺点,可以根据需要选择最适合的方法进行测定。
在仪器分析法中,最常用的是光谱分析法,包括紫外可见(UV-Vis)光谱法和红外(IR)光谱法。
紫外可见光谱法基于氮氧化物在紫外或可见光区域的吸收特性,通过测定样品对特定波长的光的吸收程度来推断其含量。
红外光谱法则是利用氮氧化物分子在红外光区域的振动谱图特征,通过测定样品对特定波数的红外光的吸收程度来确定其含量。
仪器分析法的优点是检出限低,测量结果准确可靠;缺点是设备昂贵、需要专业操作、通常适用于实验室条件。
此外,还有其他常用的氮氧化物测定方法,例如气相色谱-质谱联用方法(GC-MS)、电化学测定法、傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)等。
这些方法各有特点,可以根据具体实验要求选择最合适的方法。
综上所述,氮氧化物的测定方法多种多样,可以根据需求选择适合的化学分析法或仪器分析法。
尽管每种方法都有其适用范围和优缺点,但通过合理选择方法和条件,并进行仪器校准和验证,仍然可以准确测定氮氧化物的含量,为环境保护和健康评估提供可靠数据支持。
氮氧化物的测量原理
氮氧化物(NOx)的测量原理主要有以下几种:
1. 化学分析法:根据氮氧化物与某些试剂发生反应,产生可定量测量的化学反应物。
常用的试剂包括二氧化硫(SO2)、碘化钾(KI)、偏硝酸钠(NaNO2)等。
这种方法一般需要在实验室进行,需要样品的采集和处理。
2. 电化学法:利用电化学测量技术测量氮氧化物的浓度。
其中最常用的是电化学气体传感器,如电化学氧化还原电极(Potentiometric Electrochemical Cell,PEC)或燃料电池(PEMFC)。
这些传感器利用氧化还原反应来测量氮氧化物的浓度。
3. 光谱法:通过测量氮氧化物在特定波长的光线的吸收或散射来确定其浓度。
常用的光谱法有红外吸收光谱法(IRAS)和紫外可见光谱法(UV-Vis)。
其中,红外光谱法主要用于测量二氧化氮(NO2)浓度,紫外可见光谱法主要用于测量一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)的浓度。
4. 质谱法:通过气相质谱仪(Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS)或质谱仪(Mass Spectrometry,MS)等仪器对氮氧化物进行测量。
这种方法需要将气体样品进行气相分离,并使用质谱仪检测和分析氮氧化物分子的质量荷电比。
这种方法具有高灵敏度和高分辨率的优点,但设备复杂,操作较为繁琐。
以上是常见的氮氧化物测量原理,具体选择哪种方法取决于测量的目的、条件和可行性。
环境中氮氧化物的分析和监测方法综述姓名:张永佳培养单位:地球化学研究所学号:*************** 院系:地球科学学院导师:王世杰指导老师:张元勋二零一二年四月摘要氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一, 历来受到国内外研究人员的重视,工业生产或者大气环境中氮氧化物的含量有着严格的控制指标,但不同气体样品中氮氧化物的分析方法由于其含量及基体的不同而不相同。
本文介绍了NOx的来源、产生机理、对环境的危害及国内外NOx的排放标准,提出了燃烧控制氮氧化物排放量的对策。
介绍了气相色谱法、化学发光法、分光光度法、离子色谱法等氮氧化物的分析与监测方法。
最后阐述了液体吸附法、固体吸附法、催化还原法、生物法去除环境中氮氧化物的机理。
关键词:氮氧化物;排放标准;分析与监测方法;防治技术AbstractNitrogen oxides is one of the prime atmospheric pollutants, of which the control methods have long been the focus of worldwide researchers. There are strict control indexes for NOx in industries and atmosphere quality. The determination method of NOx is different from its content and its matrix. This paper introduces the source of NOx,t he generating mechanism of NOx,the harm to the environment , the domestic and international emission standard of NOx ,pointed out count ermeasures for control of nitrogen oxide emission.The analysis and determination method of NOx were introduced, which included gas chromatography,chemiluminescence method,spectrophotometric method and Ion chromatography. In the end of this paper, brief introduction was given on the mechanism to remove NOx in the environment, such as liquid adsorption, solid adsorption, catalytic reduction method and biological methods.Key words:Nitrogen Oxides Emission Standard Analysis and Determination Method Prevention and Control Technology目录第一章序言 (5)1.1 NO X的来源 (5)1.2 NO X的危害 (5)1.2.1 对动物和人体的危害 (5)1.2.2 形成光化学烟雾 (6)1.2.3 导致酸雨的产生 (6)1.2.4 破坏臭氧层 (6)1.3 燃烧过程NO X的产生机理 (6)1.3.1 燃料型NOx (7)1.3.2 热力型NOx (7)1.3.3 快速型NOx (7)1.4 氮氧化物排放标准 (7)第二章氮氧化物的分析和监测方法 (9)2.1 仪器直接测定气体样品中NOx (9)2.1.1 气相色谱法(GC) (9)2.1.2 化学发光法 (9)2.2 盐酸萘乙二胺分光光度法 (10)2.3 离子色谱法 (12)2.4 氮氧化物化学传感器 (14)2.4.1 声表面波NOx化学传感器 (14)2.4.2 NOx光纤化学传感器 (14)2.4.3 半导体NOx化学传感器 (15)2.4.4 NOx电化传感器 (16)第三章氮氧化物防治技术研究 (17)3.1 NOx生成控制 (17)3.2 NOx净化回收 (17)3.2.1 液体吸收法 (18)3.2.2 固体吸收法 (18)3.2.3 催化还原法 (18)3.2.4 生物法 (19)参考文献 (20)第一章序言大气中氮氧化物有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4 、N2O5 等多种形式,但主要是NO和NO2。
氮氧化物(NO x)是污染大气的主要污染物之一,其特点是量大面广,难以治理。
根据国家环境保护总局有关研究的初步估算,2000年中国NOx的排放量约为1500万t【1】,2010年,中国NOx 排放量达到2194万t,鉴于中国今后的能源消耗量将随着经济的发展而不断增长, NOx的排放量也将持续增加。
如果不加强控制,NOx将会对大气环境造成更为严重的污染。
因此,研究治理NOx是国际环保领域的主要方向之一。
1.1 NO X的来源NOx的发生源可分为自然发生源和人为发生源。
前者除了因雷电和臭氧的作用产生外,还有因细菌作用产生。
自然界形成的NOx由于自然选择能达到生态平衡,故对大气没有多大的污染[2]。
后者主要是由于燃料燃烧及化学工业生产所产生的。
就全球来看,空气中的氮氧化物主要来源于自然发生源,但城市大气中的氮氧化物大多来自于燃料燃烧,即人为发生源,如汽车等流动源,工业窑炉等固定源。
各种燃料燃烧产生的氮氧化物量天然气6.35kg/T;石油9.1—12.3kg/T; 煤8—9kg/T。
1.2 NO X的危害1.2.1 对动物和人体的危害NO对血红蛋白的亲和力非常强,是氧的数十万倍。
一旦NO进入血液中,就从氧化血红蛋白中将氧驱赶出来,与血红蛋白牢固地结合在一起。
例如,将老鼠暴露在含有少量NO的环境中,在其血液中就能够查出NO·血红蛋白。
现在规定环境中NO的容许量为25mg/L。
NO2对生物的毒性是NO的五倍, 且相比于SO2,NO2更容易侵入到肺部组织,SO2只在有微尘的场合下才能到达肺部中,而NO2 即使是单独存在的情况下也很容易进入肺的深部。
长时间暴露在1~1.5mg/L 的NO2环境中较易引起支气管炎和肺气肿等病变, 这些毒害作用还会促使早衰、支气管上皮细胞发生淋巴组织增生, 甚至是肺癌等症状的产生[3]。
1.2.2 形成光化学烟雾NO x排放到大气后有助于形成O3,导致光化学烟雾的形成: NO+ HC+ O2+ 阳光→NO2 +O3( 光化学烟雾)这是一系列反应的总反应。
其中HC为碳氢化合物,一般指VOC( volatile organic compound)。
VOC的作用则使从NO转变为NO2时不利用O3,从而使O3富集[4]。
光化学烟雾对生物有严重的危害[5] ,如1952年发生在美国洛杉矶的光化学烟雾事件致使大批居民发生眼睛红肿、咳嗽、喉痛、皮肤潮红等症状,严重者心肺衰竭, 有几百名老人因此死亡。
该事件被列为世界十大环境污染事故之一。
1.2.3 导致酸雨的产生高温燃烧生成的NO排入大气后大部分转化成NO2 ,遇水生成HNO3、HNO2 ,并随雨水到达地面, 形成酸雨。
酸雨会对环境带来广泛的危害,造成巨大的经济损失。
危害的方面主要有:1) 腐蚀建筑物和工业设备; 2) 破坏露天的文物古迹; 3) 损坏植物叶面,导致森林死亡;4) 使湖泊中鱼虾死亡; 5) 破坏土壤成分,使农作物减产甚至死亡; 6) 饮用酸化造成的地下水,对人体有害。
1.2.4 破坏臭氧层飞机在平流层飞行时,不断排放尾气,尾气中的NO能够破坏臭氧层, 使之失去了对紫外光辐射的屏蔽作用,从而影响人类健康。
N2O能转化为NO,也具有破坏臭氧层的作用, 其过程可以用以下几个反应表示:N2O + O→ N2 + O2N2 + O2→ 2NONO + O3→ NO2+ O2NO2 + O→ NO+ O2O3 + O→ 2O2上述反应不断循环, 使O3分解, 臭氧层遭到破坏。
1.3 燃烧过程NO X的产生机理燃烧过程产生的NOx主要有NO和NO2,另外还有少量的N2O。
在煤的燃烧过程中,NOx的生成量与燃烧方式特别是燃烧温度和过量空气系数等密切相关。
按生成机理分类,燃烧形成的NOx可分为燃料型、热力型、快速型3种。
1.3.1 燃料型NOx煤中的氮一般以氮原子的形态与各种碳氢化合物结合,形成环状或链状化合物。
燃烧时,空气中的氧与氮原子反应生成NO,NO在大气中被氧化为毒性更大的NO2。
这种燃料中NO2经热分解和氧化反应而生成的成为燃料型NOx。
煤燃烧产生的NOx中,75%~95%是燃料型NOx。
1.3.2 热力型NOx热力型NOx是指空气中的N2与O2在高温条件下反应生成NOx。
温度对热力型NOx的生成具有决定性作用。
随着温度的升高,热力型NOx的生成速度迅速增大。
以煤粉炉为例,在燃烧温度为1350℃时,几乎100%生成燃料型NOx。
但是当温度升高至1600℃时,热力型NOx可占炉内NOX 总量的25%~35%。
除了反应温度外,热力型NOx的生成还与N2的浓度及停留时间有关。
1.3.3 快速型NOx快速型NOx主要是指燃料中碳氢化合物在燃料浓度较高的区域燃烧时所产生的烃与燃烧空气中的N2发生反应,形成的CH和HCN 等化合物继续被氧化而生成的NOx。
在燃煤锅炉中,快速型NOx生成量很少[6]。
1.4 氮氧化物排放标准《国家环境保护“十二五”规划》指出,“十二五”期间氮氧化物减排10%,并提出新型干法水泥窑要进行低氮燃烧技术改造,新建水泥生产线要安装效率不低于60%的脱硝设施。
目前我国现行的水泥行业氮氧化物排放标准为800毫克/标准立方米。
国际标准中对氮氧化物排放限制最严格的是德国,规定采用二次燃料替代率60%时,其氮氧化物排放浓度不得超过500毫克/标准立方米;二次燃料替代率大于60%时,排放浓度不得超过200毫克/标准立方米。
执行500毫克/标准立方米标准的还有瑞士、奥地利等欧洲国家。
美国的标准为900毫克/标准立方米。
第二次世界大战后,从20世纪50年代中期到70年代初期,日本经济取得了年增长率10% 左右的高速发展,成功地一举扩大了落后于欧美各国的工业生产。
但是,随着重工业和化学工业的发展及汽车的大量增加,氮氧化物污染问题越来越突出。
针对氮氧化物污染问题,日本采取了一些相应的排放标准。
表一、表二、表三[7]是日本不同行业执行的氮氧化物排放标准。
第二章氮氧化物的分析和监测方法不同来源的氮氧化物浓度不同,对其进行分析测定所采用的手段也不应相同,当气体中NOx的浓度相对较高,且基体干扰不严重时,可以用仪器直接测定,这一类主要应用于工业装置烟气的NOx测定中。