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
2.1 NOX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),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,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),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,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,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。
PYT505系列氮氧化物尾氣在線監測系統是我司開發的一款用于監測燃氣鍋爐尾氣排放中NOx的實時濃度和累計排放量的環保監測產品。監測下限低至1mg/m3,可滿足超低排放的性能指標要求。
根據該場合的應用監測需求,我司開發的NOx分析系統采用完全抽取冷干法測量,該系統由主機、煙氣采樣系統、氣體傳輸系統、預處理系統、煙氣分析子系統等組成。煙氣經過煙氣采樣器、氣體傳輸管線、預處理系統,進入分析儀進行分析。預處理系統對煙氣進行冷凝,去除煙氣中的水分和腐蝕性氣體。分析儀測量計算煙氣污染物中NOx濃度的同時可計算NOx的排放速率和排放量,顯示和記錄各種數據和參數,形成相關圖表,并通過數據、圖文等方式傳輸至管理部門等功能。分析儀測量的NOx氣體濃度通過無線鏈路傳輸到監控平臺。