氮氧化物
氮氧化物， (nitrogen oxides)包括多種化合物，如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮 (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)等。除二氧化氮以外，其他氮氧化物均極不穩定，遇光、濕或熱變成二氧化氮及一氧化氮，一氧化氮又變為二氧化氮。因此，職業環境中接觸的是幾種氣體混合物常稱為硝煙 (氣)，主要為一氧化氮和二氧化氮，並以二氧化氮為主。氮氧化物都具有不同程度的毒性。[1]
| 氮氧化物 | |
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目錄
簡介
氮氧化物指的是只由氮、氧兩種元素組成的化合物。常見的氮氧化物有一氧化氮(NO，無色)、二氧化氮(NO2，紅棕色)、一氧化二氮(N2O)、五氧化二氮(N2O5)等，其中除五氧化二氮常態下呈固體外，其他氮氧化物常態下都呈氣態。作為空氣污染物的氮氧化物(NOx)常指NO和NO2。
氮氧化物(NOx)種類很多，包括一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮 (NO2)、三氧化二氮(N203)、四氧化二氮(N204)和五氧化二氮(N2O5)等多種化合物， 但主要是NO和NO2，它們是常見的大氣污染物。
N2O3和N2O5都是酸性氧化物，N2O3的對應酸是亞硝酸(HNO2)，N2O3亞硝酸的酸酐;N2O5的對應酸是硝酸，N2O5是硝酸的酸酐。NO、N2O、N2O4和NO2都不是酸性氧化物。
天然排放的NOx,主要來自土壤和海洋中有機物的分解，屬於自然界的氮循環過程。 人為活動排放的NO，大部分來自化石燃料的燃燒過程，如汽車、飛機、內燃機及工業窯爐的燃燒過程;也來自生產、使用硝酸的過程，如氮肥廠、有機中間體廠、有色及黑色金屬冶煉廠等。據80年代初估計，全世界每年由於人類活動向大氣排放的NOx約5300萬噸。NOx對環境的損害作用極大，它既是形成酸雨的主要物質之一，也是形成大氣中光化學煙霧的重要物質和消耗O3的一個重要因子。[2]
在高溫燃燒條件下，NOx主要以NO的形式存在，最初排放的NOx中NO約占95%。 但是，NO在大氣中極易與空氣中的氧發生反應，生成NO2，故大氣中NOx普遍以NO2的形式存在。空氣中的NO和NO2通過光化學反應，相互轉化而達到平衡。在溫度較大或有雲霧存在時，NO2進一步與水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分--硝酸(HNO3)。在有催化劑存在時，如加上合適的氣象條件，N02轉變成硝酸的速度加快。特別是當NO2與SO2同時存在時，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。
此外，NOx還可以因飛行器在平流層中排放廢氣，逐漸積累，而使其濃度增大。NOx再與平流層內的O3發生反應生成NO與O2，N0與O3進一步反應生成NO2和O2，從而打破O3平衡，使O3濃度降低，導致O3層的耗損。
理化性質
除五氧化二氮為固體外, 其餘均為氣體。分子式NOx。其中四氧化二氮是二氧化氮二聚體,常與二氧化氮混合存在構成一種平衡態混合物。一氧化氮和二氧化氮的混合物,又稱硝氣(硝煙)。相對密度:一氧化氮接近空氣,一氧化二氮、二氧化氮比空氣略重。熔點: 五氧化二氮為30℃，其餘均為零下。均微溶於水, 水溶液呈不同程度酸性。一氧化氮、二氧化氮水中分解生成硝酸和氧化氮。一氧化二氮300℃以上才有強氧化作用, 其餘有不同程度氧化性,特別是五氧化二氮，在-10℃以上分解放出氧氣和硝氣。氮氧化物系非可燃性物質,但均能助燃，如一氧化二氮(N2O)、二氧化氮和五氧化二氮遇高溫或可燃性物質能引起爆炸。
侵入途徑
主要經呼吸道吸入。
毒理學簡介
氮氧化物中氧化亞氮(笑氣)作為吸入麻醉劑,不以工業毒物論;余者除二氧化氮外, 遇光、濕或熱可產生二氧化氮,主要為二氧化氮的毒作用,主要損害深部呼吸道。一氧化氮尚可與血紅蛋白結合引起高鐵血紅蛋白血症。人吸入二氧化氮1分鐘的MLC為200ppm。
摺疊編輯本段臨床表現 急性中毒 : 吸入氣體當時可無明顯症狀或有眼及上呼吸道刺激症狀,如咽部不適、乾咳等。常經6~7小時潛伏期後出現遲發性肺水腫、成人呼吸窘迫綜合徵。可並發氣胸及縱膈氣腫。肺水腫消退後2 周左右出現遲發性陰塞性細支 氣管炎 而發生咳嗽、進行性胸悶、呼吸窘迫及紫紺。少數患者在吸入氣體後無明顯中毒症狀而在 2周後發生以上病變。 血氣分析示動脈血氧分壓降低。胸部X 線片呈肺水腫的表現或兩肺滿布粟粒狀陰影。 硝氣中如一氧化氮濃度高可致高鐵血紅蛋白症。
處理
急性中毒後應迅速脫離現場至空氣新鮮處。立即吸氧。對密切接觸者觀察24~72小時。及時觀察胸部 X線變化及血氣分析。對症、支持治療。積極防治肺水腫, 給予合理氧療; 保持呼吸道通暢,應用支氣管解痙劑, 肺水腫發生時給去泡沫劑如消泡淨, 必要時作氣管切開、機械通氣等; 早期、適量、短程應用糖皮質激素, 如可按病情輕重程度, 給地塞米松10~60mg/日, 分次給藥, 待病情好轉後即減量, 大劑量應用一般不超過3~5日,重症者為預防阻塞性細支氣管炎，可酌情延長小劑量應用的時間;短期內限制液體入量。合理應用抗生素。脫水劑及嗎啡應慎用。強心劑應減量應用。出現高鐵血紅蛋白血症時可用1%亞甲藍5~10ml緩慢靜注。對症處理。
分類
一氧化氮 (NO)為無色氣體，分子量30.01，熔點-163.6℃，沸點-151.5℃，蒸氣壓101.3lkPa(-151.7℃)。溶於乙醇、二硫化碳，微溶於水和硫酸，水中溶解度4.7% (20℃)。性質不穩定，在空氣中易氧化成二氧化氮 (2NO+O2→2NO2)。一氧化氮結合血紅蛋白的能力比一氧化碳還強，更容易造成人體缺氧。不過，人們也發現了它在生物學方面的獨特作用。一氧化氮分子作為一種傳遞神經信息的 信使分子 ，在使血管擴張，免疫，增強記憶力等方面有着及其重要的作用。
二氧化氮 (NO2)在21.1℃溫度時為紅棕色刺鼻氣體;在21.1℃以下時呈暗褐色液體。在-ll℃以下溫度時為無色固體，加壓液體為四氧化二氮。分子量46.01，熔點-11.2℃，沸點 21.2℃，蒸氣壓101.3lkPa(2l℃)，溶於鹼、二硫化碳和氯仿，微溶於水。性質較穩定。二氧化氮溶於水時生成硝酸和一氧化氮。工業上利用這一原理製取硝酸。二氧化氮能使多種織物褪色，損壞多種織物和尼龍製品，對金屬和非金屬材料也有腐蝕作用。
氮氧化物(NOx)種類很多，造成大氣污染的主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，因此環境學中的氮氧化物一般就指這二者的總稱。
就全球來看，空氣中的氮氧化物主要來源於天然源，但城市大氣中的氮氧化物大多來自於燃料燃燒，即人為源，如汽車等流動源，工業窯爐等固定源。
據計算，各種燃料燃燒產生的氮氧化物量為:
1噸天然氣，6.35公斤
1噸石油， 9.1-12.3公斤
1噸煤， 8-9公斤
而以汽油、柴油為燃料的汽車，尾氣中氮氧化物的濃度相當高。在非採暖期，北京市一半以上的氮氧化物來自機動車排放。
氮氧化物與空氣中的水結合最終會轉化成硝酸和硝酸鹽，隨着降水和降塵從空氣中去除。硝酸是酸雨的原因之一;它與其它污染物在一定條件下能產生光化學煙霧污染。
北京市從防止機動車尾氣污染入手，防治措施有強制安裝機外淨化器;嚴格控制新車污染;推廣使用清潔燃料等等。
室內空氣中的氮氧化物污染主要來自室外空氣污染。
在國家"十二五環保規劃"中，氮氧化物將成為繼二氧化硫之後的實行總量控制的污染物。對於總量控制消減主要來源於電廠的煙氣脫硝、燃煤鍋爐的煙氣脫硝、機動車尾氣治理等方面。對於氮氧化物的嚴格控制標誌着中國已經從單純控制酸雨的二氧化硫向全面控制酸性氣體排放的方向走出了新的一步。
計算方法
1 對於抽取採樣法(含稀釋法和完全抽取法)，如果分析儀中已經內置了NO2轉換器，此時，NOx濃度值即為煙氣中NO和NO2濃度的之和，NOx(mg/m3)=NOx(ppm)*2.054。
2 如果分析儀中沒有內置NO2轉換器，則NOx濃度輸出即為煙氣中NO濃度，此時，需要用換算係數將NO濃度值修正為NOx(設定換算係數的依據是NO2含量一般不超過NO含量5%):
(1)採取脫硫措施的燃煤、燃油鍋爐排放氮氧化物含量計算:
NOx=NO(mg/m3)*1.53
(2)採取干法除塵的其他燃煤、燃油鍋爐或燃氣鍋爐排放氮氧化物計算
NOx=NO(mg/m3)*1.53/0.95
性質
主要包括一氧化氮、二氧化氮和硝酸霧，以二氧化氮為主。一氧化氮是無色、無刺激氣味的不活潑氣體，可被氧化成二氧化氮。二氧化氮是棕紅色有刺激性臭味的氣體。
五氧化二氮為硝酸的酸酐，與水化合形成硝酸。
危害
氮氧化物可刺激肺部，使人較難抵抗感冒之類的呼吸系統疾病，呼吸系統有問題的人士如哮喘病患者，會較易受二氧化氮影響。對兒童來說，氮氧化物可能會造成肺部發育受損。研究指出長期吸入氮氧化物可能會導致肺部構造改變，但仍未可確定導致這種後果的氮氧化物含量及吸入氣體時間。
以一氧化氮和二氧化氮為主的氮氧化物是形成光化學煙霧和酸雨的一個重要原因.汽車尾氣中的氮氧化物與碳氫化合物經紫外線照射發生反應形成的有毒煙霧,稱為光化學煙霧.光化學煙霧具有特殊氣味,刺激眼睛,傷害植物,並能使大氣能見度降低.另外,氮氧化物與空氣中的水反應生成的硝酸和亞硝酸是酸雨的成分.大氣中的氮氧化物主要源於化石燃料的燃燒和植物體的焚燒,以及農田土壤和動物排泄物中含氮化合物的轉化.
處理方法
工業中主要使用還原劑(氨氣、尿素、烷烴等)與氮氧化物發生化學反應中和掉氮氧化物，工藝主要有選擇性催化還原法(SCR)和選擇性非催化還原法(SNCR)等，氨氣與氮氧化物反應後生成氮氣與水，從而達到無污染排放。主要應用到取暖，供電等等行業。但在輪船等行業中，氮氧化物控制實施難度更大一些(主要是氨氣製造比較困難而攜帶氨氣罐又比較危險)，但目前也有一些應用業績。
污染生態學術語
污染 大氣污染 空氣污染 空氣污染預報 空氣質量分級 水污染 地表水污染 地下水污染 沉積物污染 土壤污染 土壤污染指數 生物污染 放射性污染 輻射污染 熱污染 光污染 噪聲污染 石油污染 農藥污染 複合污染 污染物 無機污染物 有機污染物 持久性有機污染物 營養性污染物 生物性污染物 潛在污染物 一次污染物 二次污染物 污染物形態 重金屬 砷中毒 骨痛病 鉛中毒 水俁病 氟中毒 多環芳烴 多氯聯苯 二NFDA1英 污水 廢水 空氣污染物 飄塵 降塵 倫敦型煙霧 氮氧化合物 光化學過程 陽傘效應 逆溫層 濕沉降 干沉降 酸沉降 酸雨 脫硫作用 放射性廢物 高放射性廢物 核廢物 放射性本底 放射性塵埃 放射性沉降物 放射性半衰期 放射性損害 熱輻射 紫外輻射 輻射病 污染源 點污染源 非點污染源 農業污染源 污染強度 污染水平 污染係數 污染負荷 生物有效性 歸宿 污染監測 生物測定 指示生物 生物監測 生物退化 生物群落效應 吖啶橙直接計數法 污染指示生物 環境指標 環境背景值 環境容量 環境質量 環境質量標準 污染控制 污染預防 生態安全 污水污染 污水生物系統 多污帶 α中污帶 β中污帶 中污生物 寡污帶 寡污生物 富營養化 赤潮 赤潮生物 藻華 專性污水生物 兼性污水生物 污着生物 污着群落 耐污生物 耐性種 腐生菌群落 腐生生物群落 水質 水質評價 水質監測 [渾]濁度 懸浮物 生物懸浮物 非生物懸浮物 混合液懸浮固體 混合液揮發性懸浮固體 生化需氧量 化學需氧量 總有機碳 總有機物 有機負荷 嗅覺指標 總氮 總磷 污水處理 一級處理 二級處理 三級處理 土地處理 好氧處理 好氧生物處理 厭氧生物處理 活性污泥 活性污泥法 序批式反應器 CASS工藝 氧化溝 污泥濃縮 食料微生物比 微生物馴化 剩餘污泥 生物膜法 生物膜 污泥膨脹 生物濾池 生物轉盤 生物接觸氧化反應器 氧化塘 藻菌共生體系 構造濕地系統 腐化池系統 互養共棲 種間氫轉移 消化池 兩相消化法 升流式厭氧污泥床 顆粒污泥 聚磷菌 生物脫氮 生物絮凝作用 微生物絮凝劑 水解作用 固體廢物 生活廢物 有機廢物 生物碎屑 生物氣溶膠 原生病原體 次生病原體 白腐菌 惡臭物質 生物除臭劑 生物滌氣器 廢物再循環 廢物資源化 垃圾處理 衛生填埋 堆制處理 污水灌溉 土壤退化 毒激活作用 生物激活作用 激活緩和 植物毒素 植物毒素抑制 毒性 慢性毒性 急性毒性 蓄積性毒性 植物毒性 生殖毒性 毒性指數 急性中毒 急性致毒劑量 毒性試驗 急性毒性試驗 毒性閾值 耐受性 耐毒性 耐毒極限 忍耐指數 農藥殘留 殘效 效應外推 生態風險 生態風險評價 高風險 生物半壽期 劑量-反應關係 結構-活性定量關係 致死劑量 亞致死劑量 半數致死劑量 最大允許劑量 無作用濃度 安全濃度 亞致死濃度 臨界濃度 最大無影響濃度 最低有影響濃度 最大允許毒物濃度 耐污性 抗污性 致死溫度 亞致死熱脅迫 致畸試驗 亞致死損傷 DNA損傷 生物標記 變態反應 迴避反應 致癌作用 致畸劑 生態效應 生物積累 生物濃縮 生物放大 生物濃縮因子 聯合效應 聯合毒性 競爭效應 保護效應 抑制效應 加和作用 拮抗作用 協同作用 獨立作用 異生物質 難生物降解物質 生物修復 原位生物修復 生物通氣法 生物注氣法 生物沖淋法 異位生物修復 泥漿相處理 植物修復 植物提取 植物穩定化 植物揮發 化學修復 生態修復 共代謝過程 微生物強化 生物表面活性劑 生物吸附 生物轉化 生物氧化 自淨作用 生物淨化 生物降解 終極降解 生物可降解性 吸附作用過程 擴散過程 生物脫毒作用 排毒係數 軛合作用 生物甲基化 抗汞微生物 石油微生物 金屬硫蛋白 鐵載體