什么是氮氧化物污染?

[拼音]：danyanghuawu wuran

[外文]：pollution by nitrogen oxides

氮氧化物（NOx）主要是一氧化氮 (NO)和二氧化氮(NO2)，它们在大气中的含量和存在的时间达到对人、动物、植物以及其他物质产生有害影响的程度，就形成污染。大气中还有其他形态的氮氧化物，如氧化亚氮(N2O)和三氧化二氮(N2O3)等。

NO在大气中能与臭氧很快地反应形成 NO2。NO直接与氧作用生成 NO2的速率主要取决于NO的浓度和环境温度。在20℃以下、NO浓度为10毫克/米3的条件下，10％的NO氧化为NO2需1.5小时，50％的NO氧化为NO2需要10.75小时。在NO浓度为2毫克/米3的条件下，10％的NO氧化为NO2需8小时以上。可见空气中NO含量很低时，它能在空气中存留较长时间。NO也可与 NO2反应生成三氧化二氮(N2O3)，但形成的量很少，对大气质量没有多大影响。NO2是低层大气中最重要的光吸收分子，可以吸收太阳辐射的可见光和紫外光。它吸收了波长小于 400纤米的紫外光，被分解成NO和氧原子，尤其是在波长为300～370纤米的光照射下，90％以上的NO2分子可分解;由于NO2中氧原子和NO之间化学键的键能(73卡/摩尔)大于波长为400纤米的光子能量，因此NO2受到波长大于420纤米的可见光照射，不发生分解。大气中绝大部分的NOx最终转化为硝酸盐微粒，并通过湿沉降或干沉降等过程而从大气中消失。N2O是隋性气体，在大气中可存留很长时间。它进入平流层大气中后，可与臭氧发生反应而分解。

大气中 NOx的含量主要取决于自然界氮循环过程，这一过程每年向大气释放NO约430×106吨左右，约占总排放量的90％，人类活动排放的NO仅占10％。大气中NO的本底浓度为0.5～12微克/米3，在大气中的“寿命”约为几天。NO2主要由NO氧化而来，每年产生约568×106吨。人类活动排放的NOx主要来自各种燃烧过程，其中以工业窑炉和汽车排放的为最多。

燃料燃烧时NOx有两个生成途径：

（1）空气中的氮在高温下被氧化生成的，这样生成的NOx称为热致NOx，其生成量是火焰结构和温度的函数。温度越高，燃烧区氧的浓度越大，NOx的生成量也就越大。燃煤发电厂废气中NO含量为400～24000毫克/米3。

（2）燃料中各种氮化物被分解氧化生成的 NOx，称为燃料NOx。矿物燃料中所含的有机氮化合物，如石油中的吡啶(C5H5N)、哌啶(C5H11N)、喹啉(C9H7N)和煤中的链状和环状含氮化合物，C-N键能一般为60～150卡/摩尔，燃烧过程中易被氧化为NOx。

以汽油和柴油为燃料的各种机动车辆，特别是汽车，排出的废气中含有大量的NOx。废气中的NOx含量同汽车的运行速度相关，空档和减速时，NOx为10～100毫克/米3，定速时约 6000毫克／米3，加速时可达 8000～12000毫克/米3。N2O主要由土壤和水体中的硝酸盐经微生物的反硝化作用而产生。

NOx通过呼吸进入人体肺的深部，可引起支气管炎或肺气肿（见氮氧化物污染对健康的影响）。NOx 还能和大气中其他污染物发生光化学反应形成光化学烟雾污染。N2O在大气中经氧化转变成硝酸，是造成酸雨的原因之一。N2O还可使平流层中臭氧减少，从而使到达地球的紫外线辐射量增加。

NOx 污染与采用矿物燃料作能源有关。汽车用量日增，并高度集中于大城市，致使NOx成为世界各大城市主要的大气污染物之一。由于氮氧化物的治理难度较大，在今后相当长一段时间内，NOx的污染情况估计不会有大的改善。关于人类活动而产生的NOx污染的防治，见氮氧化物治理。

中国《大气环境质量标准》规定氮氧化物（换算成NO2）的环境标准分为三级:一级标准规定日平均最大浓度限值为0.05毫克/米3，任何一次测定值不许超过0.10毫克/米3，适用于自然保护区、风景区、名胜古迹和疗养区；二级标准规定日平均最大浓度限值为0.10毫克/米3，任何一次测定值不许超过0.15毫克/米3，适用于城市规划中的居民区、商业、交通居民混合区、文化区和农村；三级标准规定日平均最大浓度限值为0.15毫克/米3，任何一次测定值不许超过0.30毫克／米3，适用于大气污染严重的城镇、工业区以及城市交通枢纽、干线等。