1 概述
據統計,人們全天有超過80%的時間是在室內度過的,相比于室外空氣,室內空氣對人體身體健康的影響更為顯著,因此室內環境中的空氣污染及其危害越來越受到人們的重視。
廚房燃氣燃燒后生成的污染氣體主要有一氧化碳和氮氧化物,CO作為一種有毒氣體對環境的污染以及人體的危害眾所周知,人們對燃氣用具燃燒時產生的CO已有足夠的警惕,在我國現行標準中對燃氣用具CO的排放量一直以來就有嚴格的控制要求。但另一種污染源氮氧化物(NOX)卻一直被忽視。氮氧化物(NOX)是指NO、N2O、N2O3、N2O4和N2O5等氮與氧的化合物總稱。室內氮氧化物通過呼吸進入人體內,刺激呼吸道和肺部,對心、肝、腎等造成腐蝕損害,還會引起急性或慢性中毒,并有致癌作用,嚴重影響到人體健康。
2 室內氮氧化物的主要來源及其危害
2.1NOX的污染來源
室內空氣中氮氧化物的污染主要來源于以下幾種途徑,分別是采暖和烹調時燃料的燃燒、室內吸煙釋放的煙氣、以及室外大氣中的NOX進入等。
據統計,煤炭是我國城市家用的主要燃料,約占燃料總量的50%~80%,其次是煤氣和液化氣,約占20%~50%[1],燃料完全燃燒時將產生大量的NOX將彌散于室內難以排出;吸煙產生的煙霧中有CO、醛類、烴類、亞硝胺、NOX和顆粒物等污染物[2],約有90%直接彌散在周圍空氣中,監測表明,室內空氣中NOX濃度隨著吸煙人數、吸煙量的增加而升高;當室內NOX濃度低于室外時,室外的污染物會經門、窗自然滲入或經機械通風系統進入,但濃度一般不會超過室外。
2.2 氮氧化物的危害
氮氧化物(NOX)的破壞力很強,是一種毒性很強的腐蝕劑,當空氣中的NOX被吸入到肺內,就會在肺泡內形成亞硝酸 (HNO2)和硝酸(HNO3)氮氧化物,由于這兩種酸有較強的刺激作用,就會增加肺毛細血管的通透性,導致胸悶、咳嗽、氣喘甚至肺氣腫等癥狀。光化學煙霧產生的是NO2和HC。當空氣中有這兩種物質存在,再遇到合適的氣候條件時,如強烈陽光、無風、逆溫等,就會產生光化學煙霧。光化學煙霧對人的影響主要是對眼睛和呼吸道產生刺激,使紅眼病患者增加,促進哮喘病人發作,并引發其它疾病。
3 室內氮氧化物的監測方法
3.1 氣相色譜法[3]
由于氮氧化物在氫火焰離子化檢測器上沒有響應,不能用常規的氣相色譜法,因此需要采取轉化氣相色譜法檢測大氣中的氮氧化物。該方法中氮氧化物與氣相的乙醇反應,生成乙醇的亞硝酸酯氫氣檢測儀,用氫火焰離子化檢測器(FID)檢測。如果樣品氣體中有高濃度的碳氫化合物共存時,則選用電子捕獲檢測器 (ECD)氧氣報警器,因為該檢測器對亞硝酸酯的響應靈敏度很高,而對高濃度的碳氫化合物響應較低。因此,應用該方法快速、定量分析氮氧化物含量的關鍵是選擇合適的色譜柱和檢測器。
3.2 鹽酸萘乙二胺比色法[4]
鹽酸萘乙二胺比色法通過測量一氧化氮和二氧化氮的混合物,來表示一定時間內NOX的平均值,不能反映樣品氣中NOX實時的濃度變化。該方法是一種標準的化學分析方法,也是一種國家標準分析方法。
3.3 化學發光法[3]
化學發光法是利用測量化學發光強度對物質進行分析測定,可在液相、氣相或固相中進行,應用該方法測量氮氧化物快速、簡潔氮氧化物,可以同時測量NO、 NO2、NOX,既可以進行離線分析,又可以進行在線測量。是目前國家環保局和美國環保署推薦的氮氧化物定量分析方法。
3.4 電化學方法[3]
電化學法測量NOX是用氣敏性離子選擇電極作為指示電極(或稱傳感器),是一種電位測量方法。該方法中元件的氣敏性的優良直接影響測量結果準確性,由于傳感器的響應時間會隨著使用逐漸變小,達到平衡的時間也會越來越長,因此,傳感器一般只能使用 1年~2年,屬消耗性元件。
4 室內氮氧化物的處理方法
當前治理NOX的方法主要有選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法、催化分解法、液體吸收法、微生物法、吸附法等。由于溶液吸收法極難溶于水和堿溶液,因此凈化效果差;吸附法雖然能回收氮氧化物,但由于其吸附容量小,吸附劑用量大,造成設備龐大、再生頻繁,一些技術還存在障礙,所以應用不廣泛。下面我們介紹一些常用的方法。
4.1 催化還原法
催化還原法分為選擇性催化還原法(SCR)和非選擇性催化還原法兩類。
4.1.1 選擇性催化還原法(SCR)[5]
該法用NH3做還原劑,幫助NOX在290℃~400 ℃的催化劑層中分解為N2和H2O。工業實踐表明,NOX的轉化率為60%~90%。但隨著該系統的運行時間的增加,催化劑的活性逐漸喪失,煙氣中殘留的氨或氨泄漏也將增加,造成污染。
4.1.2 選擇性非催化還原法(SNCR)[6-7]
選擇性非催化還原(SNCR)是當前NOX治理中廣泛采用且具有前途的技術之一。SNCR通過注入NH3或尿素等還原劑在沒有催化劑的情況下發生還原反應,將NOX轉化為N22222222,溫度的控制在該方法中起著至關重要的作用。鐘秦等通過實驗研究發現,在 800℃~1200 ℃下噴射尿素還原劑或幾種銨鹽還原劑能脫除NOX,其中尿素還原劑脫NOX的能力最強氮氧化物,碳酸氫銨還原劑次之。使用尿素安全可靠,又無 NH3 泄漏污染作業環境的問題[8]。在工業實踐中逐漸用尿素代替作還原劑。SNCR法的除硝效率較低,而費用僅為SCR的1/5 左右。
4.2 微生物法
目前國內外關于微生物法處理氮氧化物的研究,主要是針對NO廢氣的處理。可分為反硝化處理和硝化處理。反硝化是利用厭氧性微生物在厭氧條件下分解NO的一種處理方法;硝化則是利用硝化細菌在有氧條件下, 將氨氮氧化成硝酸鹽氮,然后再通過反硝化過程將硝酸鹽氮轉化成N2的處理過程。他們的相同點是均通過對溫度、濕度、pH 等環境因素的控制,使微生物處于最佳生長狀態,以提高對NOX的凈化率。該方法只是近10年來發展起來的,隨著研究的不斷深入,將會得到更全面的發展。
5 結論
氮氧化物直接影響著人體的身心健康和生活質量。因此,我們應該重視室內環境的污染問題,積極地了解有關室內環境污染方面的知識,由于氮氧化物的治理還不成熟,因此,從源頭上減少氮氧化物的排放,并采取一切可行的防治措施,來保證人們的健康至關重要。
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