大气中氮氧化物的危害及治理

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2015年21期 109 环境工程中大气污染的危害及治理措施 王东英 谭学界 聊城市环境科学工程设计院， 山东 聊城 252000 摘要：伴随着工业企业以及交通运输业等的迅猛发展，大量有害物质被排入到大气中，大气中粉尘、臭氧以及氮氧化物、硫氧化物等的含量不断增加，导致了大气质量的严重降低与恶化，给我们的生产生活造成了很大的损失。因此，大气污染已经成为我们面临的一个严峻的挑战，我们应当了解和掌握造成大气污染的成因，如此，我们才能够对症下药，采取措施对其进行有效治理。 关键词：大气污染治理；问题；对策 中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)21-0109-01 1 燃料燃烧对大气污染的影响 据统计，燃料燃烧在大气污染中所占的比例高达70%，直接燃料的燃烧所排放出的大气污染物和燃煤所产生的一氧化碳、氮氧化物、烟尘和二氧化硫等气体都对大气环境造成了很大的污染。在许多城市中，煤依然是人们生活中所使用的首选燃料，高硫煤由于其价格低廉的有利条件而受到了广大居民的青睐，在燃煤市场上仍然处于主导地位，增加了大气污染中有害物体的排放量。 2 工业生产对大气污染的影响 工业生产在大气污染中所占的比例为20%，是大气污染的主要来源之一，尤其是化学工业和煤炭工业的发展，是污染最为严重的企业。各种工业污染的排放点具有集中的特点，因此，导致工矿区有害气体的浓度较高，大气污染较为严重，且工矿企业的布局具有分散的特点，导致城区各个地区的大气环境都受到不同程度的污染。 3 政建设对大气污染的影响 由于地理位置的限制和影响，我国大多数地区的城市，马路两侧的人行道垂直于地面，且相比于路面都明显呈现出较高的趋势，导致马路上的灰尘不能被风吹走，且越积越多，若有车辆驶过道路，很容易引发扬尘天气。 4 交通运输对大气污染的影响 交通运输在给我们带来巨大便利的同时，也对大气污染造成了很大的威胁。尤其是近年以来，经济的发展、科学技术的不断发展和交通建设的不断完善对我国汽车制造业的发展起到了很大的促进作用，私人轿车的数量呈现快速增长的趋势，其产生的汽车尾气中含有颗粒物和一氧化碳，对大气造成了很大的威胁，同时也给我们的身体健康造成了很大的损害。 5 大气污染治理的形势 5.1 大气污染类型变化，灰霾等问题愈发严重 近年来，随着城镇化和工业化的发展，我国的大气污染类型正从煤烟型污染向机动车尾气污染类型转变，并且暂时出现了两种类型并存的局面；另外，区域性灰霾天气和光化学污染日益突出，尤其是京津冀、珠三角以及长三角等经济比较发达的地区最为严重。最后，随着城市规模的不断扩大，使得各个城市间大气污染相互影响，而工业企业的外迁，同时影响了农村的环境质量。 5.2非常规大气污染物的排放量增大，治理工作面临巨大挑战 随着工业化的发展，氮氧化物、细颗粒物(PM2.5)、挥发性有机物以及大气重金属等非常规性污染物的排放量显著增加，给大气污染治理工作带来了严峻的考验和挑战。 6 大气污染治理存在的问题 6.1 重视减排数量，忽视质量管理 外界大气不仅影响着环境质量，更是与人们的身体健康息息相关，而且很多时候一次污染物的排放会产生二次污染。然而，在目前的大气污染治理工作中，注重的是减少一次污染物的排放量，而不是把减轻污染物的损害程度作为重点，这种做法是不正确的。 6.2空气质量监测能力不足，没有及时公开环境信息 目前，我国的空气质量监测和统计基础十分薄弱；部分项目的监测指标不够齐全，比如缺乏臭氧、细颗粒物等项目的指标；不能有效地控制一些数据质量，使得对大气污染情况的反映程度不够全面；部分城市人为地“操纵”环境质量的相关监测数据，严重影响了数据的代表性和准确性。 7 大气污染的治理对策 7.1 采用多种方式进行大气环境监测 容易对大气造成污染的有害物质是多样的，不同地区由于造成大气污染的原因不同，其大气的污染类型和大气中污染物的种类也各不一样，因此，在进行大气环境检测时，应当注意将其与当地的实际情况相结合。大气中常见的污染物主要有悬浮颗粒物、二氧化硫、可吸入颗粒物以及氮氧化物等。对颗粒物质的检测和处理是治理大气污染的一个重要措施，颗粒物质的种类较多，数量较多而且危害较大，因此，在大气环境检测中，我们要注意对总悬浮颗粒物的检测、对降尘量的检测以及对可吸入颗粒物的分布密度与浓度进行检测。 7.2 进行大气污染综合整治与规划 对大气污染进行综合整治与规划是治理大气污染的重要措施之一，它主要是指将当地大气质量的现状和未来大气的发展趋势作为其治理方案制定的依据，对城市进行功能区划，并拟定各个功能区污染物的最大排放量与削减量。这种质量方法首先通过分析当地的能源结构以及交通运输的状况来确定大气污染中范围广、浓度高且危害较大的首要污染物，然后有针对性地对其进行有效的治理。 当前，我国许多城市的大气污染主要是由于汽车尾气的排放和燃煤所排放的有害气体造成的，因此，大气污染的规划目标应当注意通过燃煤脱硫来提高燃煤的效率，倡导广大居民使用太阳能、型煤、地热等污染程度较低的能源，并且提高道路的硬化率和城市的绿化率，采用行政手段与技术手段来减少汽车尾气的排放量。 7.3 进行科学合理的植被规划 植树造林是减少大气污染、改善大气质量的有效措施，且这种治理手段所花费的成本较低。树木通过光合作用来吸收对人体有害的二氧化碳气体，释放氧气，对大气环境起到了净化的作用，因此，我们应当依据污染区的地形地势以及风向等合理安排和规划城市的绿化环境。在那些污染较严重的地区建设隔离式的绿化林带或包围式的绿化林带，扩大城市的植被面积，增加城市的绿化环境，利用树木来降低空气中的污染气体，减少污染物的扩散面积。 结束语 在大气污染如此严重的情况下，国家和企业都应该重视对大气污染的治理工作，及时发现并改正治理过程中存在的问题，不断积累经验、吸取教训，健全大气治理的政治、法律和经济体系，不断提高空气质量。 参考文献 [1]薛俭，谢婉林，李常敏.京津冀大气污染治理省际合作博弈模型[J].系统工程理论与实践，2014. [2]气污染治理政策的国际经验与借鉴[J].发展研究，2014.

环境工程中大气污染的危害与治理 范海溟

摘要：自改革开放以来，我国对环境保护重视逐渐提升，已经成为我国可持续发展的重点。文章以环境工程中大气污染为研究对象，对大气污染的危害进行分析，对如何治理大气污染，提出几点建议，希望对相关人士提供参考。

关键词：环境工程；大气污染；危害；治理

大气污染是全球性的问题，是生态环境建设的重点。如何控制大气污染对环境污染，实现生态可持续发展，是国家发展及建设的重点。为了解决这一问题，本文就环境工程中大气污染的危害与治理进行分析。

1 大气污染的危害

1.1 危害人体健康

大气污染中，会产生很多化学物质，这些物质对人体的危害非常大。第一，二氧化硫。二氧化硫，具有较强的刺激性的特点，会对人体的眼结膜、鼻咽部黏膜产生刺激，出现炎症，甚至是危害人生命安全。第二，悬浮颗粒物，如粉尘、烟雾等等，在人的日常活动中，会不小心吸入这些物质，并在肺部沉积，出现呼吸系统类的疾病。颗粒物的吸入，不仅会影响人体呼吸，同时也会出现癌症等症状，是影响人类生存安全的重要因素[1]。第三，氮氧化物。大气污染中氮氧化物的吸入，直接影响人体中氧的制备。以二氧化氮为例，当人体中吸入此化学物质后，肺部的损伤会非常严重，会出现组织缺氧的情况。第四，一氧化碳的危害。一氧化碳是大气污染中比较严重的存在，对人体中枢神经与心肌组织影响重大，会使人体出现中毒的状态，危害生命。

1.2 臭氧空洞出现

臭氧空洞的出现，不仅危害了人们的健康，同时也影响生物的生存。在地球上，生物之所以能避免紫外线直射，就是因为臭氧层的存在，阻碍了大部分的紫外线对地球生物的不良影响。随着科学技术发展，逐渐出现很多破坏臭氧层的因素，导致了臭氧空洞。根据相关调查，电冰箱与空调是导致臭氧空洞出现的主要原因[2]。氟利昂是电冰箱、空调制冷的重要因素，也是破坏臭氧层的主要因素。该元素在常温下为气体，无色，容易挥发，带有一点的香味，化学性质比较稳定。在使用过程中，会直接被排放，减少臭氧的浓度，出现紫外线直接照射，破坏了人类的天然屏障。

利用氮氧化物控制技术治理大气污染孙锦余(西安交通大学能源与动力工程学院,陕西西安710049)摘要:氮氧化物控制技术是治理大气污染常用的方法。针对目前国内外的现状,介绍了燃煤过程中NOx的形成机理、低NOx燃烧技术和现有的主要烟气脱硝技术,分析了氮氧化物控制技术的发展前景。通过对几种主要控制技术的原理、技术要点的介绍,为各燃煤电厂控制有害气体排放提供了较好的参考。关键词:控制技术;机理;烟气脱硝;燃煤电厂中图分类号:TQ534󰀁9󰀁文献标识码:A󰀁文章编号:1004-7948(2004)05-0041-04󰀁󰀁氮氧化物(NOx)是锅炉和内燃机排放气体中的有害物之一。NOx有7种不同形式:一氧化二氮(N2O)、氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)。其中NO和NO2是重要的大气污染物。大气中NOx来源于自然和人为活动排放。全世界每年由于自然界细菌作用等自然生成的氮氧化物约50󰀁107t,而人类活动产生的氮氧化物每年约5󰀁107t,占自然生成数量的1/10,虽然数量不及前者,但排放源非常集中,危害性较大[1]。氮氧化物(NOx)引起的环境问题和人体健康的危害主要有以下几方面:(1)NOx对人体的致毒作用,危害最大的是NO2,主要影响呼吸系统,可引起支气管炎和肺气肿等疾病;(2)NOx对植物的损害;(3)NOx是形成酸雨、酸雾的主要污染物;(4)NOx与碳氢化合物可形成光化学烟雾;(5)NOx参与臭氧层的破坏。所以,在大气环境的治理方面NOx的控制和治理尤为重要[2]。本文通过对几种主要控制技术的介绍,以利各燃煤电厂灵活选择NOx控制技术,控制有害气体排放工作的开展。1燃烧过程中NOx的生成机理在煤燃烧过程中,生成NOx的途径有三个:(1)热力型NOx(ThermalNOx),它是空气中氮气在高温下氧化而生成的NOx;(2)燃料型NOx(FuelNOx),它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化生成的NOx;(3)快速型NOx(PromptNOx),它是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成的NOx。1󰀁1热力型NOx生成机理氮的氧化机理是由前苏联科学家捷里多维奇(Zeldovich)提出的,因此称为捷里多维奇机理。捷里多维奇的不分支链锁反应式:(1)O2+M󰀁2O+M(2)O+N2󰀁NO+N(3)N+O2󰀁NO+O高温下生成NO和NO2的总反应为(1)N2+O2󰀁2NO(2)NO+0󰀁5O2󰀁NO2在假设氮原子浓度达到稳定状态并且处于平衡的前提下,Bowman在1975年给出了NO生成速率的表达式:贫燃料火焰时,d[NO]dt=3󰀁1014[N2][O2]0󰀁5exp(-542000/RT);富燃料火焰时,d[NO]dt=6󰀁1016T-0󰀁5平衡exp[-69090/T平衡]󰀁[O2]0󰀁5平衡[N2]平衡。在燃烧过程中,N2的浓度基本上不变,因而影响󰀁热力󰀁NO生成量的主要因素是温度、氧气浓度和停留时间。1󰀁2燃料型NOx生成机理煤炭中的氮含量一般在0󰀁5%~2󰀁5%左右,它们以氮原子的状态与各种碳氢化合物结合成氮的环状化合物或链状化合物,如喹啉(C5H5N)和芳香胺(C6H5NH2)等。在燃烧时,氧破坏C-N键而与氮原子生成NO。燃料型NOx的生成机理非常复杂,其生成和破坏的机理至今仍不是完全清楚。近年来的研究工作表明,大致有以下的规律:(1)在一般的燃烧条件下,燃料中的氮有机化合物首先热分解成氰化氢(HCN)、氨(NH3)和CN等中间产物,它们随挥发分一起从燃料中析出,称之为挥发分N。挥发分N析󰀁41󰀁2004年第5期(总第262期)󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁节󰀁󰀁󰀁能ENERGYCONSERVATION󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁出后仍残留在焦炭中的氮化合物,称之为焦炭N;(2)挥发分N中最主要的氮化合物是HCN和NH3,在挥发分N中HCN和NH3所占的比例不仅取决于煤种及其挥发分的性质,而且与氮和煤的碳氢化合物的结合状态等化学性质有关,同时还与燃烧条件如温度等有关;(3)在通常的煤燃烧温度下,燃料型NOx主要来自挥发分N。所以煤燃烧时由挥发分生成的NOx占燃料型NO的60%~80%,由焦炭N所生成的NOx占到20%~40%[3]。1󰀁3快速型NOx生成机理快速型NOx,即在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时,在反应区附近会快速生成NOx。它是燃料燃烧时产生的烃(CHi)等撞击燃烧空气中的N2分子而生成CN,HCN,然后HCN等再被氧化成NOx。1971年费尼莫尔(Fenimore)根据碳氢燃料预混火焰的轴向NO分布的实验结果,得到费尼莫尔反应机理,并且给出快速型NOx的生成途径,见图1。

科技创新导报2016 NO.28Science and Technology Innovation Herald环境科学

科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald63大气污染已经成为全世界关注的焦点，大气污染威胁着

地球上的生物的安全，在城市中PM2.5成为了大气污染的主

要方式，对人们的身体健康也造成了一定的威胁。

1 大气污染的危害

1.1 PM2.5威胁人们的身体健康

大气污染是指空气中漂浮着大量的固体颗粒,这些颗

粒太多就会形成雾霾，雾霾中的固体颗粒直径如果不超过

2.5 μm即PM2.5就容易被人体通过呼吸进入体内。吸入大

量的固体颗粒容易使人患有气管炎、支气管炎等疾病，并且

固体颗粒中含有大量的毒素，这就会威胁人体的一些机能，

比如破坏人体支气管黏膜、携带大量的致病菌进入体内等，

导致人们患有癌症的几率加大。随着我国工业的大力发展，

工业生产产生的大量污染气体也明显降低了我国的空气质

量，并且交通运输产生的尾气也导致了雾霾的产生，比如河

北、北京等地每年都会有很多雾霾天气，雾霾天气也容易

给人们营造出一种抑郁的氛围，研究表明，很多人在雾霾天

气时容易情绪低落，注意力不集中，导致人们的工作效率

不高，并且还容易脾气暴躁。雾霾天气也会阻碍太阳光的照

射，人们都知道晒太阳可以杀菌消毒，如果不经常晒太阳，人

们容易出现精神不振的现象。由此可知，大气污染对人的身

体健康有很严重的影响。

1.2 大气污染影响地区的旅游事业

因为大气污染对人的身体健康有一定的威胁，因此很多人

都尽量躲避雾霾天气，在雾霾天气时，很多人都选择尽量不出

门，及时出门也会带上口罩等防护的装备，旅游事业是靠吸引

人们前来游玩来获得经济利益的，如果经常出现雾霾天气，

将会降低当地的旅游游客量，并且对当地的形象影响不好，

经常有报道说一些外国游客因为雾霾天气选择放弃去北京游

玩。

1.3 大气污染不利于经济发展

导致大气污染的原因有很多，最主要的是汽车尾气的排