浅谈室内氮氧化物（NOX）污染与治理

　　1 概述 
　　据统计，人们全天有超过80%的时间是在室内度过的，相比于室外空气，室内空气对人体身体健康的影响更为显著，因此室内环境中的空气污染及其危害越来越受到人们的重视。 
　　厨房燃气燃烧后生成的污染气体主要有一氧化碳和氮氧化物，CO作为一种有毒气体对环境的污染以及人体的危害众所周知，人们对燃气用具燃烧时产生的CO已有足够的警惕，在我国现行标准中对燃气用具CO的排放量一直以来就有严格的控制要求。但另一种污染源氮氧化物（NOX）却一直被忽视。氮氧化物（NOX）是指NO、N2O、N2O3、N2O4和N2O5等氮与氧的化合物总称。室内氮氧化物通过呼吸进入人体内，刺激呼吸道和肺部，对心、肝、肾等造成腐蚀损害，还会引起急性或慢性中毒，并有致癌作用，严重影响到人体健康。 
　　2 室内氮氧化物的主要来源及其危害 
　　2.1 NOX的污染来源 
　　室内空气中氮氧化物的污染主要来源于以下几种途径，分别是采暖和烹调时燃料的燃烧、室内吸烟释放的烟气、以及室外大气中的NOX进入等。 
　　据统计，煤炭是我国城市家用的主要燃料，约占燃料总量的50%~80%，其次是煤气和液化气，约占20%~50%[1]，燃料完全燃烧时将产生大量的NOX将弥散于室内难以排出；吸烟产生的烟雾中有CO、醛类、烃类、亚硝胺、NOX和颗粒物等污染物[2]，约有90%直接弥散在周围空气中，监测表明，室内空气中NOX浓度随着吸烟人数、吸烟量的增加而升高；当室内NOX浓度低于室外时，室外的污染物会经门、窗自然渗入或经机械通风系统进入，但浓度一般不会超过室外。 
　　2.2 氮氧化物的危害 
　　氮氧化物（NOX）的破坏力很强，是一种毒性很强的腐蚀剂，当空气中的NOX被吸入到肺内，就会在肺泡内形成亚硝酸 （HNO2）和硝酸（HNO3），由于这两种酸有较强的刺激作用，就会增加肺毛细血管的通透性，导致胸闷、咳嗽、气喘甚至肺气肿等症状。光化学烟雾产生的是NO2和HC。当空气中有这两种物质存在，再遇到合适的气候条件时，如强烈阳光、无风、逆温等，就会产生光化学烟雾。光化学烟雾对人的影响主要是对眼睛和呼吸道产生刺激，使红眼病患者增加，促进哮喘病人发作，并引发其它疾病。 
　　3 室内氮氧化物的监测方法 
　　3.1 气相色谱法[3] 
　　由于氮氧化物在氢火焰离子化检测器上没有响应，不能用常规的气相色谱法，因此需要采取转化气相色谱法检测大气中的氮氧化物。该方法中氮氧化物与气相的乙醇反应，生成乙醇的亚硝酸酯，用氢火焰离子化检测器（FID）检测。如果样品气体中有高浓度的碳氢化合物共存时，则选用电子捕获检测器 （ECD），因为该检测器对亚硝酸酯的响应灵敏度很高，而对高浓度的碳氢化合物响应较低。因此，应用该方法快速、定量分析氮氧化物含量的关键是选择合适的色谱柱和检测器。 
　　3.2 盐酸萘乙二胺比色法[4] 
　　盐酸萘乙二胺比色法通过测量一氧化氮和二氧化氮的混合物，来表示一定时间内NOX的平均值，不能反映样品气中NOX实时的浓度变化。该方法是一种标准的化学分析方法，也是一种国家标准分析方法。 
　　3.3 化学发光法[3] 
　　化学发光法是利用测量化学发光强度对物质进行分析测定，可在液相、气相或固相中进行，应用该方法测量氮氧化物快速、简洁，可以同时测量NO、 NO2、NOX，既可以进行离线分析，又可以进行在线测量。是目前国家环保局和美国环保署推荐的氮氧化物定量分析方法。 
　　3.4 电化学方法[3] 
　　电化学法测量NOX是用气敏性离子选择电极作为指示电极（或称传感器），是一种电位测量方法。该方法中元件的气敏性的优良直接影响测量结果准确性，由于传感器的响应时间会随着使用逐渐变小，达到平衡的时间也会越来越长，因此，传感器一般只能使用 1年~2年，属消耗性元件。 
　　4 室内氮氧化物的处理方法 
　　当前治理NOX的方法主要有选择性催化还原法、选择性非催化还原法、催化分解法、液体吸收法、微生物法、吸附法等。由于溶液吸收法极难溶于水和碱溶液，因此净化效果差；吸附法虽然能回收氮氧化物，但由于其吸附容量小，吸附剂用量大，造成设备庞大、再生频繁，一些技术还存在障碍，所以应用不广泛。下面我们介绍一些常用的方法。 
　　4.1 催化还原法 
　　催化还原法分为选择性催化还原法（SCR）和非选择性催化还原法两类。 
　　4.1.1 选择性催化还原法（SCR）[5] 
　　该法用NH3做还原剂，帮助NOX在290℃~400 ℃的催化剂层中分解为N2和H2O。工业实践表明，NOX的转化率为60%~90%。但随着该系统的运行时间的增加，催化剂的活性逐渐丧失，烟气中残留的氨或氨泄漏也将增加，造成污染。 
　　4.1.2 选择性非催化还原法（SNCR）[6-7] 
　　选择性非催化还原（SNCR）是当前NOX治理中广泛采用且具有前途的技术之一。SNCR通过注入NH3或尿素等还原剂在没有催化剂的情况下发生还原反应，将NOX转化为N22222222，温度的控制在该方法中起着至关重要的作用。钟秦等通过实验研究发现，在 800℃~1200 ℃下喷射尿素还原剂或几种铵盐还原剂能脱除NOX，其中尿素还原剂脱NOX的能力最强，碳酸氢铵还原剂次之。使用尿素安全可靠，又无 NH3 泄漏污染作业环境的问题[8]。在工业实践中逐渐用尿素代替作还原剂。SNCR法的除硝效率较低，而费用仅为SCR的1/5 左右。 
　　4.2 微生物法 
　　目前国内外关于微生物法处理氮氧化物的研究，主要是针对NO废气的处理。可分为反硝化处理和硝化处理。反硝化是利用厌氧性微生物在厌氧条件下分解NO的一种处理方法；硝化则是利用硝化细菌在有氧条件下， 将氨氮氧化成硝酸盐氮，然后再通过反硝化过程将硝酸盐氮转化成N2的处理过程。他们的相同点是均通过对温度、湿度、pH 等环境因素的控制，使微生物处于最佳生长状态，以提高对NOX的净化率。该方法只是近10年来发展起来的，随着研究的不断深入，将会得到更全面的发展。 
　　5 结论 
　　氮氧化物直接影响着人体的身心健康和生活质量。因此，我们应该重视室内环境的污染问题，积极地了解有关室内环境污染方面的知识，由于氮氧化物的治理还不成熟，因此，从源头上减少氮氧化物的排放，并采取一切可行的防治措施，来保证人们的健康至关重要。