氮氧化物及其引起的環(huán)境污染復(fù)習(xí)進(jìn)程

氮氧化物及其引起的環(huán)境污染精品文檔氮氧化物及其引起的環(huán)境污染摘要：氮氧化物（NOX，NO和NO2的統(tǒng)稱），的城市空氣的主要污染物。本文主要介紹空氣中的 NO、NO2的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化過程和由它們引起的光化學(xué)煙霧、酸雨和平流層中臭氧減少等環(huán)境污染。關(guān)鍵詞：氮氧化物，污染，環(huán)境。1.空氣中氮氧化物的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化1.1 NO的形成氮?dú)夂脱鯕饪梢灾苯踊仙?NO。N2＋O2＝2NO H＝180.5kJ/mol(1)但空氣中有大量的 N2和O2長期共存。只有在雷電時(shí)，才會(huì)有少量的 NO生成。反應(yīng)（1）是一個(gè)吸熱反應(yīng)。高溫環(huán)境有利于平衡向右移動(dòng)。雖然汽車燃料中并不含氮元素，但汽車內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的高溫使得 NOX成為汽車尾氣的重要成分。在平流層中飛行的超音速飛機(jī)也因?yàn)轭愃频脑蚺欧艛?shù)量可觀的氮氧化物危害臭氧層1.2 NO2的形成和NOX的轉(zhuǎn)化NO2主要來自NO。因?yàn)镹O很容易被空氣中的 O2氧化。2NO+O2=2NO2 H=-114.1kJ/mol(2)反應(yīng)（2）是氮氧化物轉(zhuǎn)化中最重要的一個(gè)反應(yīng)。它是一個(gè)吸熱反應(yīng)。下表反映其平衡常數(shù)隨溫度變化的關(guān)系。溫度251002005008001000收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔（℃）2.3×10232.2×1099.1×1049.1×10-31.9×10-3K°1.17因?yàn)榉磻?yīng)（2）是空氣中氮氧化物轉(zhuǎn)化的主要方式。由上表可以看出溫度的變化對(duì)NOX的成分有重要影響。例如在汽車內(nèi)燃機(jī)的高溫環(huán)境下， N2和O2化合形成的NO很難再被氧化。在 1100℃時(shí)，內(nèi)燃機(jī)工作產(chǎn)生的氮氧化物中 NO2只占總量的0.5%以下，其它全為 NO。而當(dāng)NOX隨汽車尾氣排至空氣中后，由于溫度下降，反應(yīng)（2）平衡向右移動(dòng)。此時(shí) NO很快被氧化成NO2。事實(shí)上，2X一同排出由于燃料燃燒不完空氣中氮氧化物的主要成分是NO。另外，隨NO全而產(chǎn)生的CO也能影響NOX的組成：NO2＋CO＝NO＋CO2(3)1.3 人類活動(dòng)加劇空氣中氮氧化物的污染空氣中的氮氧化物來源大致可分為自然生成和人為排放兩大類。氮是自然界最重要的元素之一。它本身參加生物圈中的生物地化循環(huán)，而氮氧化物則是這個(gè)循環(huán)中的重要一環(huán)。因而在自然狀態(tài)下 NOX有很多天然來源，包括以下幾點(diǎn)：1) 生物死亡以后機(jī)體腐爛形成硝酸鹽，經(jīng)細(xì)菌作用生成 NO及水，然后緩慢氧化生成NO2。有機(jī)體中氨基酸分解產(chǎn)生氨，經(jīng)OH自由基氧化形成NOX。生物源產(chǎn)生NXO，經(jīng)氧化形成NOX。這些天然來源的氮氧化物數(shù)量雖然龐大，但它們?cè)咎幵谙鄬?duì)穩(wěn)定的生物地化循環(huán)中。不會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。但是由于人類的活動(dòng)，如汽車尾氣的大量排放，火力發(fā)電廠及其他工業(yè)生產(chǎn)中燃料的燃燒，向空氣中排放了大量的收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔氮氧化物。據(jù)估計(jì)，每燃燒一噸煤，能產(chǎn)生 8－9kg氮氧化物。而每燃燒一噸石油和天然氣，則分別會(huì)產(chǎn)生 9.1－12.3kg和6.35kg氮氧化物。全世界每年因燃燒向大氣排放的氮氧化物總量達(dá)到一百萬噸，這占到整個(gè)因人類活動(dòng)而排放的氮氧化物總量的三分之二。另外三分之一則來自制造硝酸、氮肥和炸藥的生產(chǎn)過程。雖然目前人類活動(dòng)排放的氮氧化物數(shù)量還遠(yuǎn)不及氮氧化物的自然來源量，但它已經(jīng)破壞了自然界中氮元素的循環(huán)，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。NOX造成的污染NOX是城市空氣主要污染物，它能夠引起光化學(xué)煙霧和酸雨。另外，平流層中的NOX還能導(dǎo)致臭氧含量減少。2.1 NOX與光化學(xué)煙霧空氣中的NO2吸收大氣底層的可見光和紫外光，與某些碳?xì)浠衔锇l(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生臭氧、過氧基、烷基、醛以及硝基化合物。例如：NO2＋hv→NO+OO+O2+M→O3+MO3+NO→NO2+O2式中M表示O2、N2或其它分子。O、O3和碳?xì)浠衔锓磻?yīng)，又能形成一系列穩(wěn)定的化合物或自由基。這些自由基和 NO、NO2或自由基之間又能發(fā)生反應(yīng)，生成其他的自由基或穩(wěn)定的產(chǎn)物。總之，光化學(xué)煙霧包含了一系列復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。這些由 NO而來的二級(jí)污染物能刺激眼睛，縮短視程，造成肺水腫。NO2還能進(jìn)入人體血液，形成氧化血紅蛋白，使血紅蛋白失去輸氧功能。光化學(xué)煙霧還能危害農(nóng)作物和觀賞植物。光化學(xué)煙霧易在高溫度、強(qiáng)陽光、低濕度的異常天氣條件下發(fā)生。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔世界上第一次光化學(xué)煙霧 1946年發(fā)生在美國洛杉磯市。因此光化學(xué)煙霧又叫洛杉磯煙霧。2.2 NOX與酸雨空氣中的NO、NO2與云霧結(jié)合，生成硝酸和亞硝酸，然后隨雨水降落而形成酸雨。酸雨嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長，還能腐蝕建筑，是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的常見污染。目前在我國己形成華中、華南、西南等五個(gè)酸雨區(qū)。其中以華中區(qū)最為嚴(yán)重。2.3 NOX與平流層中臭氧減少擴(kuò)散到平流層中的 NOX能夠與臭氧發(fā)生反應(yīng)，把它轉(zhuǎn)變成氧氣：NO+O3→NO2+O2NO2+O→NO+O2在這一過程中，NO2起了催化劑的作用。上世紀(jì)七十年代，美國科學(xué)家麥克唐納首先指出超音速飛機(jī)的遠(yuǎn)行會(huì)對(duì)臭氧層產(chǎn)生不利影響。他估計(jì)：協(xié)和“500”和“圖144”在飛行中排放的廢氣將使平流層中臭氧的產(chǎn)量下降 4%，“波音707”排放的廢氣將使平流層的臭氧產(chǎn)量減少15%。同時(shí)，他還指出，臭氧層中的臭氧量每減少 1%，美國每年就要增加皮膚癌患者5000～10000人。突破性的工作是由加州大學(xué)的江斯登做的。他調(diào)查了低空光化學(xué)煙霧，分析了臭氧層中的氮氧化物，得出的結(jié)論是： 500架“協(xié)和”飛機(jī)兩年的飛行將使平流層中的臭氧至少減少 10%。收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔1974年以后的3年間，美國交通部組織實(shí)施了 “超音速飛機(jī)環(huán)境影響評(píng)估項(xiàng)目”，全世界10多個(gè)國家的1000名科學(xué)家參加，耗資 2100萬美元。這個(gè)項(xiàng)目最后得出的結(jié)論是：500架“波音707”每天在平流層中飛行 7～8小時(shí)，每使用1000克左右的燃料排放 14克的氮氧化物，將使北半球平流層中的臭氧減少15%；盡管它很少飛到南半球，那里的臭氧也將受到影響，平流層中的臭氧也將減少8%。1970年前后，科學(xué)家逐漸認(rèn)識(shí)到，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量施用氮肥，以及固氮植物的大面積種植，向大氣排放了大量的氮氧化物。這些氮氧化物進(jìn)入平流層，進(jìn)而影響臭氧的生成量。有科學(xué)家預(yù)測， 21世紀(jì)的前25年間，平流層中臭氧還將減少，其中 20%是由于農(nóng)業(yè)施用氮肥造成的。核試驗(yàn)也是破壞臭氧層的主要因素之一。在任何情況下，空氣只要被加熱達(dá)到2300Ｋ，就會(huì)產(chǎn)生大量的一氧化氮。核爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波將把這些一氧化氮等氮氧化物送入平流層。核爆炸形成的橘色蘑菇云就是由氮氧化物變成二氧化氮的結(jié)果。大的核爆炸相當(dāng)于 50萬噸的ＴＮＴ炸藥、高空核爆炸會(huì)把大量氮氧化物推入平流層。在 1961年～1962年的核試驗(yàn)高峰時(shí)期，34000萬噸當(dāng)量的核爆炸把大約 130～170萬噸氮氧化物注入平流層，這相當(dāng)于 600～1000架“協(xié)和”飛機(jī)的滿載飛行所排放的氮氧化物量。研究發(fā)現(xiàn)， 1961年～1962年間的核爆炸使平流層