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自然源

自然源的NO2数量比较稳定,主要来自微生物的活动、生物体氧化分解、火山喷发、林火、

电、平流层光化学过程、一NH2的氧化、土壤和海洋中的光解释放等。火山和闪电过程产生

量的NO和NO2,土壤细菌分解活动的产物则多为N2O,据估计,全球自然源NO2的年排放

在150亿吨左右(以氮计)。可见,该数量异常巨大,不过,自然界的源和汇是基本平衡的,

则,就会造成灾难。自然源基本维持不变状态,变化大的是人为源。

人为源

人为源的NOx是由人类的生活和生产活动产生和排放进入大气的。产生NO2的人类活动不

以下3个方面:①通过化石燃料的燃烧获取能量或动力,如火电、热电、交通车船和飞机;

通过生产制取产品,如生产、冶炼、加工;③处理废弃物,如垃圾焚烧。

实际上,人为排放的NOx绝大部分源于燃烧过程。现代火力发电厂是最大的固定源,机动

是主要移动源,除此之外工业炉窖、垃圾焚烧、某些工业生产过程以及居民生活等都是

的人为源。详见表2-1-13。

表2-1-13氮氧化物污染的产生原因及主要来源

高温燃烧时,空气中N2和O2生成NO2,燃烧中的含氮有机物亦生成NOx

自然界含氮有机物被细菌分解时产生NOx

3.生产中由于吸收不完全和设备泄漏,NOx进入空气;

 

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况有所不同。目前仍然是火电厂居首,机动车辆上升很快。

统计,日前全世界NO2年排放总量(以氮计)约为3000万吨。尽管发达国家广泛采取减

仍比35年前增加了88%。局部地区的NO2污染危害相当严重,这已是不容忽视的

NO2的毒性主要表现在对眼睛的刺激和对呼吸机能的影响,刺激和腐蚀灼伤肺组织,使呼

吸急促,顺应性低;NO2深人下呼吸道,引发支气管扩张症,甚至中毒性肺炎和肺水肿,呈现

呼吸道阻力增加,动脉血氧分压降低,肺泡巨噬细胞障碍和牙齿酸蚀等症状。损坏心、肝、肾的

功能和造血组织,严重的可导致死亡。人体暴露在NO2环境中,浓度25×10-6就能致病,

500×10-的浓度下将造成死亡,实际上,NO2的毒性比NO要强5倍,对人体的危害与暴露接

触的程度有关

氮在化合物中的氧化态可以从-3到+5逐渐过渡:

氧化态

态中,最稳定的化合物是 HNonHAOH NHE=N

N和O有多种结合形式,最常见的NO2是NO和NO2,此外还有N2O、N2O3、N2O

N2O5和NO3。在这些NOx中,常温下除N2O5是晶体形态外都是气体。其中,NO和NO2最

为重要,N2O比较特殊,数量很少

N2O无论气态和液态均无色,固体为无色立方晶体结构气态N2O微溶于水,其物理性质

与CO2相似,但能助燃,高温下是强氧化剂,与氢、、氨混合易爆炸。

N2O在化学上呈惰性,不与水、酸、碱作用,也不被O2氧化。加热至500℃以后分解为N2

和O2,900℃时分解完全,NO2的一般性质列于表2-2-1

表221NO,的一般性质

N2O4的毒性同NO2。N2O对人体的影响主要是麻醉作用,少量吸入便会引起面部笑状痉

挛,吸人多量时将导致快速窒息、贫血和胎儿中毒流产。

无论NO、NO2或N2O4、N2O,在空气中的最高允许浓度均为5mg/m3(以NO2计)

大气中的NO能转化为NO,NO2溶于水生成和亚,遇碱性物质生成盐和亚

盐,人体一且摄入并积聚此类物质,就有可能引发和食道致癌。因此,有人将NO2称为致癌物,

NO为助癌物,在某种意义上是不无道理的,至少应引起人们的警觉并加以深入研究。

2.间接危害

前述的光化学烟雾是NO2因光解产生的二次污染物。它对人体的危害要比原始污染物大百

.1943年发生在洛杉矶与1970年发生在日本千叶和东京的公害事件,就是典型的案例,大部

分病症是一过性的,最多见的症状为眼睛和咽喉疼痛、咳喘、恶寒、呼吸困难以及麻木痉李、意

只丧失等

NO2在光照下产生O3,它是氧化剂的主要成分,由于O3难溶于水,不仅能强烈刺激眼睛

呼吸道黏膜,而且能深人肺部深处,增加呼吸道阻力,引起溶血反应和肺水肿,甚至损坏中枢

单经,导致细胞老化和机体膜脂质过氧化等生命现象

在大气光化学过程中,烃类化合物的反应产物大多是醛类物质,如甲醛、醛等。被吸收

从体内产生一系列呼吸系统疾病,光化学烟雾中的多数成分都是有害于人体的,它们对眼睛的

激值依次为:PBZN0.006×10-6,醛0.5×10-6,PAN0.7×106,甲醛1×10-6。

二、对生的危害

NO2与SO2一样,在大气中会通过两种形式降落地面:一是干沉降;二是湿沉降。NO的

过程,最终归宿是盐和。关于酸雨对生态的种种破坏是众所周知的。型酸雨的

如程度要比型酸雨更强,因为它对水体的酸化、对土壤的淋溶贫化、对作物和森林的灼伤

体对建构筑物和文物的腐蚀损伤等方面丝毫不逊于酸雨,因此造成的社会经济损失也不

于酸雨…不同的是,给土地增添了有益氮分。但这种“利”远小于“弊”。因为它可

速地表水富养化,并对水生和陆地的生态系统造成破坏。

大气中的NO2有一部分会进入同温层对臭氧层造成破坏,形成空洞和减薄臭氧层,对人类

是不利的。据资料称,大气中O3减少1%,人类的皮肤癌可能增加5%

02中的N2O是引起气候变暖的因素之一,虽然它在大气中的数量很少,但其温室效应是

20-300倍。

光化学烟雾能加速镀层和涂层的损坏,促使橡胶制品老化,NOx还能使染料褪色,尼龙制

N据不完全统计,全世界每年因酸雨对材料腐蚀造成的经济损失在200亿美元以上。

学烟雾形成0.1~1μm的亚微粒气溶胶不但可以长驱直入被人吸收到肺叶深部,而且也

1影响能见度的因素,对公众健康和生态环境产生巨大危害。

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品件,起因是该市的200多万辆汽车排放的尾气在紫外线照射下,产生光化学烟雾,致使

出现眼睛红肿、流泪、喉痛等症状,死亡率大大增加。随后;日本也多次发生类似的公

令世人难忘。

氧化物的性质

氮是大气组成中占绝对优势(79%)的气体。表面上它很稳定,实际上它在自然界相当

跃,广泛存在于无机物和有机物中,并在它们之间频繁出入,氮是生物体最重要的组成元素之

在污染化学中也十分活跃,是形成光化学烟雾的主导物质。在元素周期表中,氨排列在碳和

氧之间,属于第五族,其外电子层有5个电子,与电子结合的能力比卤族和氧族的弱很多、它

与氢结合成NH3,也能和氧结合生成若干种氮氧化物。大气中的含氮化合物有NO2、NO2

NO3、NH3和NH等。