大氣中NOx污染研究

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空氣凈化技術(shù):NOx主要包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等化合物全世界每年排放到大氣的NOx總量達(dá)5 000萬(wàn)/t[1]。早在1979年，有33個(gè)國(guó)家簽署了聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)委員會(huì)關(guān)于歐洲長(zhǎng)程越界空氣污染公約。1988年11月，根據(jù)該公約制定了一項(xiàng)議定書(shū)，要求到1994年將NOx排放凍結(jié)在1987年(或更早年份)的水平上。所有簽字國(guó)均被要求采用最佳實(shí)用技術(shù)控制新增固定源和流動(dòng)源排放的NOx。歐洲在1988年通過(guò)了“歐共體關(guān)于大型燃燒設(shè)備污染物排放限制法令”，要求歐共體1987年7月以前安裝的大于50 MW的全部燃燒設(shè)備的NOx排放總量到1993年要在1980年的基礎(chǔ)上削減10%，到1998年要削減30%。其中德國(guó)、比利時(shí)、法國(guó)、荷蘭和盧森堡等國(guó)到1993年削減20%，1998年削減40%[2]。我國(guó)是以燃煤為主的發(fā)展中國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，燃煤造成的環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，特別是燃煤中的NOx，對(duì)大氣的污染已成為一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。

1  NOx的來(lái)源

NOx以燃料燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的放放量最多，約占30%以上，其中70%來(lái)自于煤炭直接燃燒。固定源是NOx排放的主要來(lái)源，其余主要來(lái)自機(jī)動(dòng)車(chē)輛，此外，一些工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程也有NOx的排放。在我國(guó)市場(chǎng)大氣中，人為排放的NOx大多數(shù)來(lái)自燃料的燃燒，如以原煤為燃料的火電廠(chǎng)、工業(yè)窯爐、民用鍋爐等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年后火電廠(chǎng)燃煤量將超過(guò)煤炭消費(fèi)總量的一半，2020年將超過(guò)76%[3]。

空氣中含有多種NOx，其中最重要的是NO2和NO2。NO相對(duì)無(wú)害，而NO2是一種氧化劑對(duì)人體有毒害作用，可引起呼吸疾?。ㄈ缈人院脱屎硗矗?，如再加上SO2的影響則可加重支氣管炎、哮喘病和肺氣腫。NO2在強(qiáng)陽(yáng)光照射下與揮發(fā)性有機(jī)物之間的光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生臭氧、過(guò)氧乙酰硝酸酯等更強(qiáng)的氧化劑，對(duì)眼晴有強(qiáng)烈的刺激作用，對(duì)影響很大。

NOx主要來(lái)源于高溫燃燒，在燃燒過(guò)程中，天然存在的N2和O2化合形成NO直接排放，NO在空氣中進(jìn)一步氧化形成NO2。NO直接排放的濃度越高，外界環(huán)境溫度越高，NO2的轉(zhuǎn)化速率越高。一般說(shuō)來(lái)冬季燃料消耗增多，NO排放濃度較高，而夏季溫度較高，NO2濃度較高。由于存在產(chǎn)生NO2的其他途徑，冬季的NO2污染有時(shí)也同樣嚴(yán)重，如NO2與霧滴表面的催化氧化形成NO2，以及逆溫氣象條件下使上空已形成的NO2下沉到地面等。因此，在區(qū)域范圍空氣中NO與NO2濃度比例不是一個(gè)定值，影響因素復(fù)雜，一般說(shuō)來(lái)道路兩側(cè)NO2約占總NOx的5％～40％。

從污染來(lái)源貢獻(xiàn)解析看，NOx在發(fā)達(dá)主要來(lái)源于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣低空排放，機(jī)動(dòng)車(chē)繁忙的道路中心，NO2濃度比人行道邊緣3 m處高2～3倍。在整個(gè)城市尺度上，由于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放集中在城市中心區(qū)，因此，市中心區(qū)的NO2濃度最高。大型燃煤、燃油發(fā)電廠(chǎng)是另一個(gè)NOx排放源，污染物SO2、TSP、NOx、CO占總排放量的95%以上。雖然排放高度較高，又多位于城市邊緣，對(duì)的負(fù)面影響小于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣，但由于發(fā)電廠(chǎng)排放對(duì)敏感環(huán)境易形成酸沉降作用，因此是人們更加關(guān)注的問(wèn)題。