山东省聊城生态环境监测中心
摘要：环境监测是指运用物理、化学、生物等现代科学技术方法，间断地或连续地对环境化学污染物及物理和生物污染等因素进行现场的监测和测定，作出正确的环境质量评价。环境监测的目的是准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。本文重点就大气环境中氮氧化物的监测与处理策略进行了研究探讨。
关键词：环境监测；大气监测；氮氧化物；监测方法
大气污染监测是指测定大气中污染物的种类及其浓度，观察其时空分布和变化规律的过程。大气污染监测的目的在于识别大气中的污染物质，掌握其分布与扩散规律，监视大气污染源的排放和控制情况。目前已确认的大气污染物有100多种，这些污染物以分子状和粒子状两种状态分布于大气中。分子状污染物主要有硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、卤代烃、碳氢化合物等。下面，本人结合多年工作经验，主要就大气环境中氮氧化物的监测方面浅谈几点个人体会。
1我国大气氮氧化物污染现状
近年来，我国总颗粒物排放量基本得到控制，二氧化硫排放量有所下降，但是氮氧化物排放量随着能源消费和机动车保有量的快速增长而迅速上升。氮的氧化物有一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化三氮和五氧化二氮等多种形式。大气中的氮氧化物主要以一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)形式存在。一氧化氮为无色、无臭、微溶于水的气体，在大气中易被氧化为NO2。NO2为棕红色气体，具有强刺激性臭味，是引起支气管炎等呼吸道疾病的有害物质。大气中的NO和NO2可以分别测定，也可以测定二者的总量。它们主要来源于石化燃料高温燃烧和硝酸、化肥等生产排放的废气，以及汽车排气。在工业发达的市区，由工业区的废气排放造成的大气污染只是增加了空气的浊度和空气污染物的背景值，而在人口高度集中的闹市，主要污染则是由汽车尾气排放造成的。燃油汽车在行驶中排放了大量有害气体，其中氮氧化物分担率高达30%。近年来，流动源增加造成的氮氧化物污染问题日益突出，氮氧化物已成为少数大城市空气中的主要污染物。
2大气环境中氮氧化物的监测
2.1监测方法和监测点设置
测定方法化学发光法，盐酸萘乙二胺分光光度法，传感器法，库仑原电池法，阐述了这几种方法的原理，并从优缺点，适用的范围等方面进行了分析对比，为测定以及防治氮氧化物提供了依据。
（1）化学发光法。化学发光法的出现成功解决了NOx的检测问题，它主要是基于NO的光化学性质，含氮化合物将转化为NO后进行测定。NOx可以直接测定气体中的NO，当检测NO2时，先用钥转换炉将NO2转化成NO，然后再通过化学发光反应进行检测。化学发光法测定NOx具有灵敏度高(可检出100nL/LNO2)、反应速度快和选择性比较好等特点，多用于气体中NOX的自动监测。但该方法受水分干扰在化学发光时会发生淬灭，对测定值有负影响，当气体中存在SO2时也会产生干扰。由于可以利用的化学发光反应较少，而且化学发光的光谱是由受激分子或原子决定的，一般来说也是由化学反应决定的。很少有不同的化学反应产生出同一种发光物质的情况，因此化学发光分析具有较好的选择性。
（2）盐酸萘乙二胺分光光度法。大气中的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮。在测定氮氧化物浓度时，应先用三氧化铬将一氧化氮氧化成二氧化氮。二氧化氮被吸收后，生成亚硝酸和硝酸，其中，亚硝酸与对氨基苯磺酸发生氮化反应，在与盐酸萘乙二胺偶合，生成玫瑰红色氮燃料，据其颜色深浅，用分光光度法定量。吸收液应为无色，如显微红色，说明已被亚硝酸根污染，应检查试剂和蒸馏水的质量;吸收液长时间暴露在空气中或受日光照射，也会显色，使空白值增高，应密闭避光保存;氧化管适于相对湿度30-70%条件下使用，应经常注意是否吸湿引起板结或变成绿色而失效。
2.2数据处理与分析
仪器。(1)多孔玻板吸收管。(2)双球玻璃管(内装三氧化铬-砂子)。(3)空气采样器;流量范围0-1L/min。(4)分光光度计。(5)100mL容量瓶。(6)7支10mL比色管。
试剂。所有试剂均用不含亚硝酸根的重蒸馏水配制。其检验方法是:所配置的吸收液对540nm光的吸光度不超过0.005。(1)吸收原液贮于棕色瓶中，在冰箱内可保存两个月。保存时应密封瓶口，防治空气与吸收液接触。(2)制备好的三氧化铬与砂子应是松散的，若粘在一起，说明三氧化铬比例太大，可适当增加一些砂子，重新制备。
(3)亚硝酸钠标准贮备液，此溶液每毫升含100.0μg NO2 -，贮于棕色瓶内，冰箱中保存，可稳定三个月。(4)亚硝酸钠标准溶液:吸取贮备液5.00mL于100mL容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含5.0μg NO2 -。标准曲线的绘制:取7支10mL具塞比色管，按下表所列数据配制标准色列。
2.3采样
将一支装有吸收液的多孔玻板吸收管进气口接三氧化铬-砂子氧化管，并使管口略微向下倾斜，以免当湿空气将三氧化铬弄湿时污染后面的吸收液。将吸收管的出气口与空气采样器相连接。以0.2-0.3 L/ min的流量避光采样至吸收液呈微红色为止，记下采样时间，密封好采样管，带回实验室，当日测定。若吸收液不变色，应延长采样时间，采样量应不少于6 L。在采样的同时，应测定采样现场的温度和大气压力，并做好记录。
3氮氧化物污染的防治策略
3.1氮氧化物的生成抑制
一是我国能源结构以煤为主,并成为大气中NOx的主要来源,故如何控制燃煤NOx的产生是控制NOx的主要手段。根据燃烧中NOx的形成和破坏机理可以归纳出下列各种燃烧技术： (1) 空气分段； (2) 燃烧分级；（3) 低O2 燃烧； (4) 浓淡燃烧；(5) 再循环燃烧。高金和等研究的循环流化床燃烧锅炉采用二段燃烧,能很好地控制NO的产生。另外, 在燃烧之前将煤氮氢化为无污染的N2亦是降低NOx排放的另一有效途径。
二是硝酸、电镀等工业排放废气及汽车排放尾气亦是NOx的另一来源。对于上述行业排放废气目前国内采用方法主要有三种：(1) 使用某种光亮剂（ 如TS-1),不用硝酸故无NOx排出； (2) 使用抑制剂来控制NOx的产生；(3) 利用增加液面的密闭性、减少液面气体的溢出面积、增加气体溢出时间的办法使用大部分NOx被酸液溶解。
3.2 NOx净化回收
一是液体吸收法。是利用NOx通过液体介质时被溶解吸收的原理净化含NOx烟气, 此类方法因其设备简单、处理费用低且收效显著, 故化工行业广泛采用。传统的有碱中和吸收法和酸吸收法等。它们对NOx的处理都非常有效, 但因处理工艺比较复杂, 已逐步被其它吸收法所取代。现在主要的方法有：碱液吸收法、仲辛醇吸收法、磷酸三丁酯(TBP) 吸收法、尿素溶液吸收法等。
二是固体吸收法。是利用分子筛、活性炭等固体物质存在大量孔洞, 内表面高度极化, 能吸附NOx的特性来净化含NOx尾气, 实际应用的有丝光沸石吸附法和活性炭吸附法等。
三是催化还原法。利用某些金属及化合物作为还原剂, 将NOx还原为无害的N2, 从而使NOx得以净化。其中包括：选择催化还原(SCR) 法、 三效催化剂(TWC) 法等。
四是生物法。生物法净化NOx的过程，与净化其他挥发性有机气体和臭气一样，NOx 由气相转移到液相或固相表面的液膜中。目前，微生物净化NOx有反硝化、硝化和真菌净化三种机理。
4结语
综上，目前氮氧化物已经在全世界范围内造成了比较严重的污染，在对空气中的氮氧化物进行分析时，要根据不同的要求选择相应的测定方法，以达到测定的可靠性与准确性。同样在氮氧化物的控制和治理时，也要根据具体情况选择比较适合的方法，争取达到既经济又效果良好的目的。
参考文献
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